传热学考研知识点总结

1、传热学考研知识点总结对流换热是怎样的过程，热量如何传递的？如下是XX整 理的，希望对你有所帮助。 1-1 “三个W 1-2热量传递的三种基本方式 1-3传热过程和传热系数要求：通过本章的学习，读者应对热量传递的三种基本方式、传热过程及热阻的概念有所了解，并能进行简单的计 算，能对工程实际中简单的传热问题进行分析。作为绪论， 本章对全书的主要内容作了初步概括但没有深化，具体更深 入的讨论在随后的章节中体现。本章重点：1传热学研究的基本问题物体内部温度分布的计算方法热量的传递速率增强或削弱热传递速率的方法2.热量传递的三种基本方式(1) .导热：依靠微观粒子的热运动而产生的热量传递。传热学重点研究

2、的是在宏观温差作用下所发生的热量传递。傅立叶导热公式：(2) .对流换热：当流体流过物体表面时所发生的热量传递过程。牛顿冷却公式：(3) .辐射换热：任何一个处于绝对零度以上的物体都具 有发射热辐射和吸收热辐射的能力，辐射换热就是这两个过程共同作用的结果。由于电磁波只能直线传播，所以只有两个物体相互看得见的部分才能发生辐射换热。黑体热辐射公式：实际物体热辐射：传热过程及传热系数：热量从固壁一侧的流体通过固壁 传向另一侧流体的过程。最简单的传热过程由三个环节串联组成。传热学研究的基础傅立叶定律能量守恒定律+牛顿冷却公式 +质量动量守恒定律 四次方定律本章难点1. 对三种传热形式关系的理解各种方式

3、热量传递的机 理不同，但却可以同时存在于一个传热现象中。2. 热阻概念的理解严格讲热阻只适用于一维热量传递过程，且在传递过程中热量不能有任何形式的损耗。思考题：1. 冬天经太阳晒过的棉被盖起来很暖和，经过拍打以 后，效果更加明显。为什么？2. 试分析室内暖气片的散热过程。3. 冬天住在新建的居民楼比住旧楼房感觉更冷。试用传 热学观点解释原因。4. 从教材表1-1给出的几种h数值，你可以得到什么结论?5. 夏天，有两个完全相同的液氮贮存容器放在一起，一 个表面已结霜，另一个则没有。请问哪个容器的隔热性能更 好，为什么？ 2-1导热的基本概念和定律 2-2导热微分方程 2-3 一维稳态导热 2-4

4、伸展体的一维稳态导热要求：本章应着重掌握Fourier定律及其应用，影响导热系数的因素及导热问题的数学描写一一导热微分方程及 定解条件。在此基础上，能对几种典型几何形状物体的一维 稳态导热问题用分析方法确定物体内的温度分布和通过物 体的导热量。本章重点：1. 基本概念温度场t=f(x,y,z, t ),稳态与非稳态，一维与二维导 热系数入2 .导热基本定律：可以认为是由傅立叶导热公式引深而得到，并具有更广 泛的适应性。(1) 可以应用于三维温度场中任何一个指定的方向(2) 不要求物体的导热系数必须是常数(3) 不要求沿x方向的导热量处处相等(4) 不要求沿x方向的温度梯度处处相等（5）不要求是

5、稳态导热3. 导热微分方程式及定解条件1）导热微分方程式控制了物体内部的温度分布规律，故 亦称为温度控制方程只适用于物体的内部，不适用于物体的 表面或边界。受到坐标系形式的限制。其推导依据是能量守 恒定律和傅立叶定律。2）定解条件定解条件包括初始条件和边界条件。第一类边界条件给定边界上的温度值第二类边界条件给定边界上的热流密度值 第三类边界条件给定边界对流换热条件3）求解思路求解导热问题的思路主要遵循“物理问题?数学描写？求解方程？温度分布？热量计算”4. 一维稳态导热问题的解析解1）如何判断问题是否一维2）两种求解方法对具体一维稳态无内热源常物性导热 问题，一般有两种求解方法：一是直接对导热

6、微分方程从数学上求解，二是利用fourier定律直接积分。前者只能得出 温度分布再应用fourier定律获得热流量。3）温度分布曲线的绘制对一维稳态无内热源导热问题，当沿热流方向有面积或导热系数的变化时，依此很容易判断温度分布。本章难点：本章难点是对傅立叶导热定律的深入理解并结合能量 守恒定律灵活应用，这是研究及解决所有热传导问题的基础。思考题：如图所示为一维稳态导热的两层平壁内温度分布，导热系数入均为常数。试确定：(1)q1 , q2及q3的相对大小；(2)入1和入2的相对大 小。2. 一球形贮罐内有-196 ?的液氦，外直径为 2m外包 保温层厚30cm,其入=/。环境温度高达 40?，罐

7、外空气 与保温层间的h=5w/试计算通过保温层的热损失并判断保温层外是否结霜。3. 试推导变截面伸展体的导热微分方程，并写出其边界条件。假设伸展体内导热是一维的。 3-1非稳态导热的基本概念 3-1集总参数法 3-3非稳态导热过程的微分方程分析要求：通过本章的学习，读者应熟练掌握非稳态导热的基本特点，集总参数法的基本原理及其应用，一维非稳态导 热问题的分析解及海斯勒图的使用方法。读者应能分析简化 实际物理问题并建立其数学描写，然后求解得出其瞬时温度 分布并计算在一段时间间隔内物体所传递的导热量。本章重点；一. 非稳态导热过程实质：由于某种原因使物体内某点不断有净热量吸收或放出，形成了非稳态温度

8、场。2. 一维非稳态导热的三种情形：见教材图3-3。,Fo数的物理意义 二.集总参数法1. 实质：是当导热体内部热阻 忽略不计即Bi?O时研究非稳态 导热的一种方法。判别依据：Bi以后，非稳态导热进入正规状况阶段。此时从数学上表现为解的无穷级数只需取第一 项，从物理上表现为初始条件影响消失，只剩下边界条件和 几何因素的影响。本章难点：1. 对傅立叶数Fo和毕渥数Bi物理含义的理解。2. 集总参数法和一维非稳态导热问题分析解的定量计算。思考题：1. 两个侧面积和厚度都相同的大平板，也一样，但导温系数a不同。如将它们置于同一炉膛中加热，哪一个先达 到炉膛温度？2. 两块厚度为30mm勺无限大平板，

9、初始温度20 C ,分别 用铜和钢制成，平板两侧表面温度突然上升到 60 C，试计算 使两板中心温度均上升到 56C时,两板所需时间比。已知 a 铜=103, a 钢=(10-6m2/s)。3. 某同学拟用集总参数法求解一维长圆柱的非稳态导热问题，他算出了 Fo和Bi数，结果发现 Bi不满足集总参 数法的条件，于是他改用 Fo和Bi数查海斯勒图，你认为他 的结果对吗，为什么？4. 在教材图3-6中，当 越小时， 越小，此时其他参数不变时 越小。即表明 越小，平板中心温度越接近流体温度。 这说明 越小时物体被加热反而温升越快，与事实不符，请 指出上述分析错误在什么地方。5. 用热电偶测量气罐中气

10、体的温度，热电偶初始温度20 C,与气体表面h=10w/，热电偶近似为球形，直径。试计 算插入10s后，热电偶的过余温度为初始过余温度的百分之 几？要使温度计过余温度不大于初始过余温度的1%至少需要多长时间？已知热电偶焊锡丝的 =67w/ , p =7310kg/m3 , c=228J/。 5-1对流换热概说 5-2对流换热的数学描写 5-3对流换热边界层微分方程组 5-4相似理论基 础 5-5管内受迫流动 5-6横向外掠圆管的对流换热 5-7自然对流换热及实验关联式要求；通过本章的学习，读者应从定性上熟练掌握对流 换热的机理及其影响因素，边界层概念及其应用，以及在相 似理论指导下的实验研究方

11、法，进一步提出针对具体换热过 程的强化传热措施。本章主要从定量上计算无相变流体的对 流换热，读者应能正确选择实验关联式计算几种典型的无相本章重点:变换热的表面传热系数及换热量一.对流换热及其影响因素 对流换热是流体掠过与之有温差的壁面时发生的热量传递。导热和对流同时起作用。表面传热系数h是过程量。研究对流换热的目的从定性上讲是揭示对流换热机理 并针对具体问题提出强化换热措施，从定量上讲是能计算不 同形式的对流换热问题的 h及Q。对流换热的影响因素总的来说包括流体的流动起因、流 动状态、换热面几何因素、相变及流体热物性等。亦说明h是一复杂的过程量，Newton冷却公式仅仅是其定义式。二. 牛顿冷

12、却公式三. 分析法求解对流换热问题的实质分析法求解对流换热问题的关键是获得正确的流体内温度分布，然后利用式 5-3求出h，进而得到平均表面传热 系数。四.边界层概念及其应用速度和温度边界层的特点及二者的区别。温度边界层内 流体温度变化剧烈，是对流换热的主要热阻所在。数量级对比是推导边界层微分方程组常用的方法。基 于：五.相似原理对流换热的主要研究方法是在相似理论指导下的实验 方法。学习相似理论，应充分理解并掌握三个要点：如何安 排实验；实验数据和整理方法；所得实验关联式推广应用的 条件。准则数一般表现为相同量纲物理量或物理量组合的比 值，在具体问题中表示的并不是其比值的真正大小，而是该 比值的

13、变化趋势。传热与流动中常见的准则数Re Pr、Nu、Gr、Bi、Fo,其定义和物理意义是应该熟练掌握的。判断问题的性质选择正确的实验关联式三大特征量的选取：牛顿冷却公式对不同的换热，温差和换热面积有区别实际问题中常常需要使用迭代方法求解，计算结束时应 校核前提条件是否满足。对流换热常常与辐射换热同时起作用，尤其在有气体参与的场合。本章难点：对流换热机理和过程的理解相似原理和相似准则数意义的理解定量计算 思考题；1. 管内强制对流换热，为何采用短管或弯管可以强化流体换热？2. 其它条件相同时，同一根管子横向冲刷与纵向冲刷比，哪个的h大，为什么？3. 在地球表面某实验室内设计的自然对流换热实验，到

14、太空中是否仍有效？为什么？4.由 式中没有出现流速，?h与流体速度场无关，这样说对吗？5. 一般情况下粘度大的流体其 Pr也大。由 可知，Pr越 大，Nu也越大，从而h也越大，即粘度大的流体其h也越高， 这与经验结论相悖，为什么？6. 设圆管内强制对流处于均匀壁温tw的条件，流动和换热达充分发展阶段。流体进口tf。质量流量为qm定压比热容为 cp，流体与壁面间表面 传热系数为h。试证明下列关系式成立：式中P为管横截面周长，tfx指流体在截面x处平均温 度。7. 初温为35 C流量为/s的水，进入直径为 50mm的加热管加热。管内壁温为65 C，如果要求水的出口温度为45 C，管长为多长？如果改

15、用四根等长、直径为25mm的管子并联代替前一根管子，问每根管子应为多长？凝结换热现象膜状凝结分析解及实验关联式影响凝结换热的因素 沸腾换热现象 沸腾换热计算式 影响沸腾换热 的因素要求：通过本章的学习，读者应从定性方面掌握凝结和 沸腾两种对流换热方式的特点、影响因素和强化措施，尤其 是膜状凝结的影响因素和大容器饱和沸腾曲线。从定量上应 掌握竖壁、水平单管和管束的膜状凝结工程计算，以及大容 器核态沸腾及临界热流密度的计算。本章重点:一. 凝结换热1. 现象与特点产生条件是壁面温度h,但不能持久。膜状2. 竖壁膜状凝结分析解 Nusselt分析解基于9条假设， 视液膜内只有纯导热。因此要获得局部表

16、面传热系数，只需 获得该处液膜厚度。3. 膜状凝结的工程计算流态判别 （Re迭代法）；关联式； 注意特征长度和定性温度4. 影响因素掌握膜状凝结诸影响因素，尤其是不凝性气 体和蒸气流速的影响机理。5. 凝结换热的强化当凝结热阻是传热过程主要分热阻时，强化效果较好。 强化的原则主要是破坏或减薄液膜层，或加速液膜的排泄。 二.沸腾换热1. 特点饱和沸腾和过冷沸腾；大容器沸腾和强制对流沸腾；沸 腾与蒸发。汽化核心数是衡量强化沸腾的重要参数。2. 大容器饱和沸腾曲线曲线形式，随着?t ?，四个不同区域的换热规律和特点。核态沸腾是工业中理想的工作区域，其温差小，换热强。3. 沸腾换热的两种加热方式控制壁

17、温（改变壁温tw与液体饱和温度ts 之 差？t=tw-ts , q的大小受沸腾侧影响很大。)控制热流(改变壁面处的热流密度q, q取决于外部施加的条件，而与h无关)。4. 临界热流密度qmax的意义对热流可控：使q?磨光面，？氧化表面?非氧化面3) 光滑表面的?= ?n，粗糙表面的？= ? n 。工程中一般 假定?(?)= ? n = ?，但高度磨光金属表面 ？= ? n4) 实际物体辐射力并非严格与T4呈正比，但通常仍用T4表示，而把其它复杂因素归于 ？中。5)实际物体在表面法 线方向大约？=060范围内的定向发射率均保持常数，而表 面发射的辐射能绝大部分集中在这一区域，因此通常认为金属和非

18、金属表面为漫射表面。 三.实际物体的吸收特性 实际物体的吸收特性远比其发射特性复杂，吸收比不仅 取决于自身表面特性，还对投入辐射的波长具有选择性。灰 体是对实际物体的吸收比进行抽象简化后的理想模型，它 的?(?)?=常数。对灰体的理解，只要在所研究的辐射能覆盖的波长范围内?(?)?常数即可，而不必追求对所有波长都严格成立四. 基尔霍夫(Kirchhoff) 定律Kirchhoff定律将实际物体的发射率与吸收比联系起来。?(T)= ?(T)要求该物体在与黑体处于热平衡时成立。对漫射灰体而言，则恒有？(T)= ?(T)，而不需要附加条件。1) Kirchhoff定律的三种不同表达式及其成立条件2)

19、 研究有太阳辐射的情形时，不可随意利用?(?)= ?(?)这一条件，因为太阳辐射不能作为灰体3) 对漫灰表面？(T)= ?(T)，表明同温度下黑体辐射力最大，善于发射的物体必善于吸收，对黑体？= ?=14) 引入Kirchhoff 定律后，物体的？与?被联系在一起， 由于物体的？只取决于自身的温度及表面状况，一般文献中只给出？的数据。本章难点：对辐射强度定义的理解，对Lambert定律意义的认识引入漫灰表面的原因、作用和适用条件 Kirchhoff 定律的成立条件思考题：解释下列名词：定向辐射强度、立体角、光谱发射率、灰体、漫射表面2.北方深秋的清晨常有霜降，试问树叶上、 下表面的哪一面结霜？

20、为什么？3. “善于发射的物体必善于吸收”，即物体辐射力越大 其吸收比也越大，你认为对吗？4. 窗玻璃对红外线几乎不透明，为什么隔着玻璃晒太阳 会感到暖和？5. 选择太阳能集热器的表面涂料时，其?(?)的最佳曲线应是怎样的？取暖用的辐射采暖片也应该用这种涂料吗？6. 白天，投射到水平屋顶上的太阳照度Gs=1100w/m2, 室外空气tf=27 ，有风吹过时空气与屋顶的 h=25w/m2K屋 顶下表面绝热，上表面发射率？=，对太阳辐射的吸收比？S=, 求稳定状态下屋顶的温度。设太空温度为绝对零度。7. 一个100W的灯泡在工作时， 钨丝温度为2778K，钨丝 表面黑度为。求其发光效率。 8-1角

21、系数 8-2两固体表面间的辐射换热 8-3多表面系统的辐射换热 8-4辐射换热的强化与削弱 8-5气体辐射要求：本章要求掌握角系数的定义、性质及计算方法。重点 是利用代数分析法计算角系数。还要求读者熟练运用有效辐 射概念及辐射网络图对两漫灰表面及三个漫灰表面组成的 封闭腔系统进行辐射换热的计算。理解辐射换热强化与削弱 的原理、遮热板的原理及应用。本章重点：一. 角系数1. 角系数反映的是能量分配的关系，与物体发射辐射在 空间不同方向的分布、两物体的几何形状及物体间距离有 关。2. 漫发射体对其它物体的角系数是纯几何参数。3. 角系数的相对性、完整性和可加性是求角系数的基本 关系式。二. 物体间

22、的辐射换热计算1. 用漫灰体代替实际物体，辐射换热计算大为简化。因 为：角系数是纯几何参数且 ？=?。2. 投入辐射G和有效辐射J一个辐射面的投入辐射是辐射系统中所有其它辐射面投向该面的热辐射总和。一个辐射面的有效辐射是离开这个面的所有热辐射，包括本身热辐射及反射热辐射本身热辐射只与该辐射面的特 性有关，反射热辐射与其所在的辐射系统有很大关系。一一个辐射面（J-G）的大小决定了该面是吸收热量或放出热量。3. 表面辐射热阻和空间辐射热阻表面辐射热阻表示一个物体参与辐射换热能力与黑体的差别。其大小与表面的辐射特性 ？吸收特性？都有关系，只 是在？=?时有较为简单的表达式。空间辐射热阻表示两个辐射面

23、由于空间位置所引起的辐射换热能力的减小，其大小只与两表面间的空间结构有 关。4.等效网络图法辐射网络画好后，建立热辐射方程主要依据两个原理：其一是能量守恒，即流入某一节点的热量之代数和为零；其 二是辐射热流率等于辐射驱动力除以辐射热阻的原理。重辐射面和黑体的区别： 虽然看起来二者都有 J=Eb。对 重辐射面来说J=Eb是一个浮动热势，它与其它表面的 J及 空间热阻有关。而对黑体表面来说，J=Eb是源热势，不依赖于其它表面。二者在网络图上亦有区别5. 辐射换热计算的要求我们所讨论的辐射换热计算是基于如下前提的：1）封闭腔模型2）稳态换热3）所有表面不透明，但表面被透热介质隔开4）表面具有漫灰性质

24、5）每一表面的有效辐射 J是均匀的。6）不计对流换热三. 辐射换热的强化与削弱1. 遮热板的原理：加入一块遮热板增加了两个表面热阻和一个空间热阻，因此辐射换热降低2. 遮热板的应用：教材例 8-9，8-10四.气体辐射特点 气体辐射对波长的选择性，容积性，不同气体辐射本领有差异。“温室效应”现象的解释辐射换热名词术语汇总黑体、灰体、漫射体、封闭腔、重辐射面辐射力E、光谱辐射力E?、发射率（黑度）？、定向辐射 强度L、有效辐射J、投入辐射G吸收比？、反射比？、穿透 比？、光谱吸收比?（?）、黑体辐射函数 Fb（O-?） S-B 定律、 Planck 定律、Wien 位移定律、Lambert 定律

25、、Kirchhoff 定 律角系数Xi，j、角系数性质表面的净辐射换热量?i、辐射换热量？ i , j、表面辐射 热阻、空间辐射热阻 遮热板、透热介质 立体角？、网络法 思 考题：试解释下列名词：有效辐射，表面辐射热阻，重辐射面， 遮热板2.黑体和重辐射面都有 J=Eb。是否意味着二者有相 同的性质？3. 在太阳系中地球和火星距太阳的距离相当，为什么火 星表面温度昼夜变化要比地球大得多？4. 试求下列各图情形中的 XI，25. 一直径为的薄壁球形液氧贮存容器，被另一个直径为的同心薄壁容器所包围。两容器表面为不透明的漫灰表面， 黑度均为，两容器表面之间是真空的。如果外表面的温度为 300K，内表

26、面温度为 95K，试求由于蒸发使液氧损失的质量 流量。液氧的蒸发潜热为。 9-1复合换热过程 9-2传热过程分析和计算 9-3传热的增强与削弱 9-4换热器 9-5换热器的热计算要求：通过本章学习，从定量上应熟练掌握复合换热的 分析计算、传热过程的分析计算、对数平均温差计算、间壁 式换热器的设计和校核计算。从定性角度应掌握传热过程的 热阻分析方法、临界热绝缘直径的含义、综合传热问题的分析方法本章重点：一. 传热过程1传热过程的分析方法工程传热计算中引入传热系数和传热过程是因为流体进出口温度远比壁温容易测量。传热过程是一个复杂的物理过程，一个完整的传热过程至少有三个换热环节串联而 成，每个串联环

27、节又可能是若干个换热方式的并联。传热系 数应理解成复合换热的表面传热系数。传热系数计算是换热器热计算的基础。对圆管壁、肋壁 计算传热系数时，应注意以哪一侧面积为基准，同时还应考 虑污垢热阻的影响。有效利用热阻分析法分析实际的传热过程，分析强化与 削弱传热的效果。比较传热过程壁面两侧的热阻大小应以总面积热阻1/hA为依据，而不能光看单位面积热阻1/h。参例9-2。2.临界热绝缘直径在热量传递方向上面积发生变化时，表面加保温层一方 面使导热热阻增加，但却使对流热阻减小，因此在圆柱或球 的外表面加保温层都存在临界热绝缘直径的问题。一般动力管道能满足 d2dc，无须考虑临界热绝缘直径。 工业输电线直径很小，外加绝缘层还能起到增加散热的作二. 换热器型式及对数平均温差1.对数平均温差1. 因