传热学思考题.doc

第一张在有空调的房间内，夏天和冬天的室温均在20，夏天只需要穿衬衫，但冬天穿衬衫会感觉的冷，这是为什么？答：那么在恒定20度（室内空气温度）的房间内，人体表面通过对流换热的方式散热量（由牛顿冷却公式计算）在冬天和夏天是一样的。但是人体散热还有跟环境（在这里是室内墙壁）的辐射换热，应用大空间包小物体的简化模型可以计算，这个换热量与人体表面温度四次方和室内壁温四次方的差成正比，由于冬天比夏天室内壁温低，所以冬天人体辐射散热量大。综上分析，人体总的散热量冬天比夏天多，因此冬天要比夏天多穿。热水瓶的保温原理是什么？答：热水瓶胆用双层玻璃做成，两层玻璃都镀上了银，好像镜子一样，能把热射线反射回去，这就断绝了热辐射的通路。把热水瓶的两层玻璃之间抽成真空，就破坏了对流传导的条件。热水瓶盖选用不容易传热的软木塞，隔断了对流传热的通路。完善地把传热的三条道路都挡住了，热就可以长久地保留下来。第二章12，为什么导电性能好的金属导热性能也好？答：如果从原理上来解释的话，导电快的金属电子运动更频繁和自由，因此对于运动状态的传递也就快，也就是导热快。15 冬天，经过白天太阳晒过的棉被，晚上盖起来感到很暖和，并且经过拍打以后效果更加明显。试解释原因。答：晒过的被子比较蓬松，里面空隙比较大，所以空气较多，空气的导热系数比较低，所以该在身上热量不易散失第三章为什么冰箱要定期除霜？答：从电冰箱的工作原理来说，任何形式的制冷系统都有可能产生结霜现象。其主要因素在于冰箱内空气的湿度和食物的含水量。当箱内霜层很薄时，对蒸发器的传热影响不十分明显，但霜层逐渐增厚并使整个蒸发器被霜包住后，就会严重影响蒸发器的传热能力，使箱内温度降不下来。第四章冬天，72的铁和600的木材摸上去的感觉是一样的，为什么？答：因为人手感觉到的冷暖实质是热量传递的快慢，而铁的导温系数远远大于木头的导温系数。第五章传热系数的物理意义 温差1K时，单位面积内在单位时间传递的热量1.何谓温度场、等温面、等温线、温度梯度、热流线、热阻？答：温度场：在任一瞬间，物体内各点温度分布的总称。等温面：在温度场中,将温度相等的点连成面即为等温面。等温线：等温面与任一平面的交线便是等温线。温度梯度：在温度场中，温度在空间上改变的大小程度。热流线：与等温线垂直，且指向温度降低的方向。热阻：反映阻止热量传递的能力的综合参量。2 试述热传递的三种基本方式及特征 答；热传导（气液固中进行，无宏观运动），热对流（气液中进行，有宏观运动），辐射换热（无需介质，有能量形式的转换）。 2.物体内的等温线为何不相交？ 热流线能否相交？答：物体内的等温线若相交则会出现某点同时具有两个温度,故等温线不相交。又因为热流线与等温线垂直，所以热流线有可能相交。3、 影响导热系数的因素是什么？答：与物质的种类的关系: l值的大小：金属非金属固体液体气体。与物质的温度的关系:保温材料：平均温度不高于350时的导热系数不大于0.12 w/(m.k)的材料称为保温材料。与物质的湿度的关系:多孔物质的l值较小，吸水后导热系数急剧增大。与物质的各项同性的关系:木材、石墨，它们各向不同性，因此在不同方向上导热系数差别很大。 4.冬天，棉被经过晒后拍打，为什么感觉特别暖和？答：被晒过的棉被，轻轻拍打后，大量的空气进入棉絮空间，空气在狭小的棉絮空间内自然对流换热不容易展开，由于空气的导热系数很低(20,0.101325106 Pa时)，故能起到很好的保温作用。5.多孔材料受潮后，其导热系数值如何变化？答：多孔物质的?值较小，吸水后传热和传质方向一致，故导热系数急剧增大。6.导温系数a愈大，则在同样的外部加热或冷却条件下物体内各处的温度差是越大还是越小？为什么？答：越小，a说明物体被加热或冷却时其各部分温度趋于一致的能力。a 大的物体被加热时，各处温度能较快地趋于一致。7. 72C的铁和600C的木头摸上去的感觉是一样的，您知道为什么吗？答：因为人手感觉到的冷暖实质是热量传递的快慢，而铁的导温系数远远大于木头的导温系数。8 冷库蒸发器的表面结霜以后，会使库温如何变化？答：温度上升，因为相当于多层平壁导热，多串联一个热阻9.家用“热得快”上为什么必须要及时清除水垢？答：水垢的存在相当于在传热过程中串联了一个热阻。如果不及时清除水垢，要达到相同的加热效果(使水烧开)，必然耗电量要增加。10.因为地球在不断的向外发射辐射能，所以地球的气温会变得越来越低？答：同时又不断同吸收其他物体发出的热辐射。辐射与吸收的中和效果所以地球的气温不会变得越来越低。11.何为辐射，热辐射，辐射换热？热辐射与导热、热对流有何区别？答：辐射：物体通过电磁波来传递能量的方式称为辐射热辐射：当物体的温度高于绝对温度时，物体由于具有一定温度而向外放射辐射能，辐射能通过电磁波向外传播。辐射换热： 具有不同表面温度的物体之间，依靠电磁波进行的热传递过程，称为辐射换热。热辐射不依靠任何介质在真空中传播，有能量形式的变化。而导热热对流均需要介质。12.为什么窗口是黑色的？答：所示窗口是黑体模型的一个实例。13.何谓黑体，何谓灰体，他们有何异同？答：黑体：吸收比为1的物体， =1的物体称为黑体, 即全部吸收半球空间所有方向及全部波长的能量。灰体：如在所有波长下，物体的单色辐射力E与同温度、同波长下绝对黑体的单色辐射力 Eb,之比为定值，这样的 物体称为“灰体”14 受迫对流换热主要受哪些因素的影响？它们是如何影响换热的？换热系数h的影响因素：答：（1）流体流动的起因：强迫对流：由外力引起的流体运动，宏观运动。 自然对流：由温差引起的流体运动 在其它条件相同时，强制对流换热强度大于自然对流. （2）换热壁面的热状态：有相变：壁温高于流体饱和温度，发生凝结,汽化,沸腾现象. 无相变：对流换热系数比有相变时小得多 在其它条件相同时，无相变比有相变时换热小得多 （3）流体流动的状态：层流：无流体微团的横向脉动，法线方向为导热 过渡状态 湍流：有流体微团的横向脉动 其它条件相同时，湍流换热强度强于层流换热。 （4）换热壁面的几何因素：换热壁面的形状、大小以及相对于流动方向的位置都会引起换热系数的变化。水平板热面朝上大于水平板热面朝下，管内流动与外掠管。 （5）流体的热物性：导热系数l、比热容c、动力粘度m、密度r，在相同条件下，h粘大膜状凝结换热系数)2 温差升高，所以热流密度升高是否正确？ 答：1、对于无相变对流换热成立。2、对于有相变对流换热不成立，如大容器沸腾曲线，温差增大，热流密度非单调增函数，其值会先降低后上升。3 为什么冷凝器中要加装抽气装置？答：蒸汽中含有不凝结气体，即使是极微量也会对凝结换热产生有害的影响。例如:在一般冷凝温差下，蒸汽中的不凝气体的含量为0.2%时，换热系数会降低20%30%；含量为0.5%时，降低50%； 含量为 1 %时，换热系数将只有纯蒸汽的1/3。46.蒸汽中含有不凝气体，为什么会影响换热强度？答：不发生相变的气体换热系数远低于发生相变时的换热系数；增加阻力；降低饱和温度47 木板和铝板同时放在阳光下，哪个表面温度高？为什么？ 答1，两板吸收能量来说，铝板所吸收的太阳能辐射（2m ），根据Kirchhoff定律告诉我们 = ，铝板向外辐射的红外能量少于木板。根据分析，铝板从太阳吸收的热量大于木板所吸收的，并且铝板向环境释放的能量小于木头的。所以铝板温度高于木板11.何为辐射，热辐射，辐射换热？热辐射与导热、热对流有何区别？答：辐射：物体通过电磁波来传递能量的方式称为辐射热辐射：当物体的温度高于绝对温度时，物体由于具有一定温度而向外放射辐射能，辐射能通过电磁波向外传播。辐射换热： 具有不同表面温度的物体之间，依靠电磁波进行的热传递过程，称为辐射换热。热辐射不依靠任何介质在真空中传播，有能量形式的变化。而导热热对流均需要介质。12.为什么窗口是黑色的？答：所示窗口是黑体模型的一个实例。13.何谓黑体，何谓灰体，他们有何异同？答：黑体：吸收比为1的物体， =1的物体称为黑体, 即全部吸收半球空间所有方向及全部波长的能量。灰体：如在所有波长下，物体的单色辐射力E与同温度、同波长下绝对黑体的单色辐射力 Eb,之比为定值，这样的 物体称为“灰体”14 受迫对流换热主要受哪些因素的影响？它们是如何影响换热的？换热系数h的影响因素：答：（1）流体流动的起因：强迫对流：由外力引起的流体运动，宏观运动。 自然对流：由温差引起的流体运动 在其它条件相同时，强制对流换热强度大于自然对流. （2）换热壁面的热状态：有相变：壁温高于流体饱和温度，发生凝结,汽化,沸腾现象. 无相变：对流换热系数比有相变时小得多 在其它条件相同时，无相变比有相变时换热小得多 （3）流体流动的状态：层流：无流体微团的横向脉动，法线方向为导热 过渡状态 湍流：有流体微团的横向脉动 其它条件相同时，湍流换热强度强于层流换热。 （4）换热壁面的几何因素：换热壁面的形状、大小以及相对于流动方向的位置都会引起换热系数的变化。水平板热面朝上大于水平板热面朝下，管内流动与外掠管。 （5）流体的热物性：导热系数l、比热容c、动力粘度m、密度r，在相同条件下，h粘大膜状凝结换热系数)2 温差升高，所以热流密度升高是否正确？ 答：1、对于无相变对流换热成立。2、对于有相变对流换热不成立，如大容器沸腾曲线，温差增大，热流密度非单调增函数，其值会先降低后上升。3 为什么冷凝器中要加装抽气装置？答：蒸汽中含有不凝结气体，即使是极微量也会对凝结换热产生有害的影响。例如:在一般冷凝温差下，蒸汽中的不凝气体的含量为0.2%时，换热系数会降低20%30%；含量为0.5%时，降低50%； 含量为 1 %时，换热系数将只有纯蒸汽的1/3