传热学1-4章复习题(共29页)

1、第一(dy)部分：必背的公式1. 通过(tnggu)单层平壁稳态导热热流量的计算公式2. 通过(tnggu)单层圆筒壁稳态导热热流量的计算公式3. 牛顿冷却公式5. 传热方程式第二部分：必背的物理概念表达式或定义式1. 导热的傅立叶定律数学表达式在直角坐标系中，x坐标方向上，或2. 肋片效率肋片的理想散热量是指整个肋片均处在肋根温度下的散热量。3. 毕渥数、傅立叶数和时间常数的表达式， 第三部分：应掌握的传热学基本概念和基本理论温度场、温度梯度、等温线。导热微分方程式中各项的意义，对一个具体的导热问题，如何描述？对常见的三类边界条件如何描述？非稳态导热中的非正规状况阶段和正规状况阶段。采用集总

2、参数法分析非稳态导热的基本思想和方法。半无限大物体(wt)的概念。导热问题数值求解的基本(jbn)思想和基本步骤。热平衡法建立节点离散(lsn)方程。代数方程组迭代求解的基本过程。非稳态导热数值求解中显示差分格式和隐式差分格式及其优缺点。第四部分：应掌握的计算问题1. 通单层平壁或圆筒壁的稳态导热计算。应用热阻概念对通过多层平壁或圆筒壁的导热问题和传热过程的分析和计算。对于一维非稳态导热，采用海斯勒图的计算。第一章 概 论名词解释1热流量：单位时间内所传递的热量2热流密度：单位传热面上的热流量3导热：当物体内有温度差或两个不同温度的物体接触时，在物体各部分之间不发生相对位移的情况下，物质微粒(

3、分子、原子或自由电子)的热运动传递了热量，这种现象被称为热传导，简称导热。 4对流传热：流体流过固体壁时的热传递过程，就是热对流和导热联合用的热量传递过程，称为表面对流传热，简称对流传热。5辐射传热：物体不断向周围空间发出热辐射能，并被周围物体吸收。同时，物体也不断接收周围物体辐射给它的热能。这样，物体发出和接收过程的综合结果产生了物体间通过热辐射而进行的热量传递，称为表面辐射传热，简称辐射传热。6总传热过程：热量从温度较高的流体经过固体壁传递给另一侧温度较低流体的过程，称为总传热过程，简称传热过程。 7对流传热系数：单位时间内单位传热面当流体温度与壁面温度差为1K是的对流传热量，单位为W(m

4、2K)。对流传热系数表示对流传热能力的大小。8辐射传热系数：单位时间内单位传热面当流体温度与壁面温度差为1K是的辐射传热量，单位为W(m2K)。辐射传热系数表示辐射传热能力的大小。9复合传热系数：单位时间内单位传热面当流体温度与壁面温度差为1K是的复合传热量，单位为W(m2K)。复合传热系数表示复合传热能力的大小。10总传热系数：总传热过程中热量传递能力的大小。数值上表示传热温差为1K时，单位传热面积在单位时间内的传热量。填空题热量传递的三种基本方式为 、 、 。（热传导、热对流、热辐射）热流量是指 ，单位是 。热流密度是指 ，单位是 。（单位时间(shjin)内所传递的热量，W，单位传热(c

5、hun r)面上的热流量，W/m2）总传热(chun r)过程是指 ，它的强烈程度用 来衡量。(热量从温度较高的流体经过固体壁传递给另一侧温度较低流体的过程，总传热系数)总传热系数是指 ，单位是 。（传热温差为1K时，单位传热面积在单位时间内的传热量，W(m2K)）导热系数的单位是 ；对流传热系数的单位是 ；传热系数的单位是 。 （W(mK)，W(m2K)，W(m2K)）复合传热是指 ，复合传热系数等于 之和，单位是 。 （对流传热与辐射传热之和，对流传热系数与辐射传热系数之和，W(m2K)）单位面积热阻rt的单位是 ；总面积热阻Rt的单位是 。 （m2K/W，K/W）单位面积导热热阻的表达式

6、为 。（/）单位面积对流传热热阻的表达式为 。 （1/h）总传热系数K与单位面积传热热阻rt的关系为 。 （rt=1/K）总传热系数K与总面积A的传热热阻Rt的关系为 。 （Rt=1/KA）稳态传热过程是指 。（物体中各点温度不随时间而改变的热量传递过程。）非稳态传热过程是指 。（物体中各点温度随时间而改变的热量传递过程。）某燃煤电站过热器中，烟气向管壁传热的辐射传热系数为30W/(m2.K)，对流传热系数为70W/(m2.K),其复合传热系数为 。 （100 W/(m2.K)）15由炉膛火焰向水冷壁传热的主要方式是 。 （热辐射）16由烟气向空气预热器传热的主要方式是 。 （热对流）17已知

7、一传热过程的热阻为0.035K/W，温压为70，则其热流量为 。 （2kW）18一大平壁传热过程的传热系数为100W/(m2.K)，热流体侧的传热系数为200W/(m2.K)，冷流体侧的传热系数为250W(m2.K)，平壁的厚度为5mm，则该平壁的导热系数为 ，导热热阻为 。 （5 W/(m.K)，0.001(m2.K)/W）19总传热方程式可表示为 或q 。 （KAt，Kt）20已知平壁厚0.02m，热阻为0.02m2.K/W，其导热(dor)系数为 。 （1 W/(mK)）三、选择题1下列哪几种传热过程(guchng)不需要有物体的宏观运动? (1)导热(dor) (2)对流 (3)辐射

8、(4)复合传热 2热流密度q与热流量的关系为（以下式子A为传热面积，为导热系数，h为对流传热系数）： (1)qA (2)q/A (3)q= (4)qh3如果在水冷壁的管子里结了一层水垢，其他条件不变，管壁温度与无水垢时相比将： (1)不变 (2)提高 (3)降低 (4)随机改变4下列哪一种表达式是错误的? ( ) (1)qt/ (2)qht (3)qkt (4)qrtt5导热系数的单位是： ( ) (1)W/(m2.K) (2)W/m2 (3)W/(mK) (4)m2.K/W6在传热过程中，系统传热量与下列哪一个参数成反比? ( ) (1)传热面积 (2)流体温差 (3)传热系数 (4)传热热

9、阻7. 在稳态传热过程中，传热温差一定，如果希望系统传热量增大，则不能采用下述哪种手段? ( ) (1)增大系统热阻 (2)增大传热面积 (3)增大传热系数 (4)增大对流传热系数8. 试判断下述几种传热过程中哪一种的传热系数最小? (1)从气体到气体传热 (2)从气体到水传热 (3)从油到水传热 (4)从凝结水蒸气到水传热9若已知对流传热系数为78W(m2.K)，则其单位面积对流传热热阻为多少?(1)78W/(mK) (2)1/78mK/W(3)1/78m2K/W (4)78W(m2K)10单位时间通过单位面积的热量称为什么?一般用什么符号表示? (1)热流密度，q (2)热流密度， (3)

10、热流量，q (4)热流量，11太阳与地球间的热量传递属于下述哪种传热方式? (1)导热 (2)热对流 (3)热辐射 (4)以上几种都不是12热流量与温差成正比，与热阻成反比，此规律称为什么? (1)导热基本定律 (2)热路欧姆定律 (3)牛顿冷却公式 (4)传热方程式 13传热过程热路图的原理是什么? (1)傅里叶定律 (2)牛顿冷却公式 (3)斯蒂芬-波尔兹曼定律 (4)热路欧姆定律14某一传热过程的热流密度q500W/m2，冷、热流体间的温差为10，其传热系数和单位面积的总传热热阻各为多少？( ) (1)K50W/(m2.K)，rt0.05m2.K/W (2)K0.02W/(m2.K)，r

11、t50m2.K/W (3)K50W/(m2.K)，rt0.02m2.K/W (4)K50W/(m2.K)，rt0.05K/W15平板的单位面积导热(dor)热阻的计算式应为哪一个? (1)/ (2)/(KA) (3)1h (4)1/(KA)四、简答题1试述三种(sn zhn)热量传递基本方式的差别，并各举12个实际例子(l zi)说明。（提示：从三种热量传递基本方式的定义及特点来区分这三种热传递方式）2请说明在传热设备中，水垢、灰垢的存在对传热过程会产生什么影响?如何防止? （提示：从传热过程各个环节的热阻的角度，分析水垢、灰垢对换热设备传热能力与壁面的影响情况）3. 试比较导热系数、对流传热

12、系数和总传热系数的差别，它们各自的单位是什么? （提示：写出三个系数的定义并比较，单位分别为W/(mK)，W/(m2K)，W/(m2K)）4在分析传热过程时引入热阻的概念有何好处?引入热路欧姆定律有何意义? （提示：分析热阻与温压的关系，热路图在传热过程分析中的作用。）5结合你的工作实践，举一个传热过程的实例，分析它是由哪些基本热量传递方式组成的。（提示：学会分析实际传热问题，如水冷式内燃机等）6在空调房间内，夏季与冬季室内温度都保持在22左右，夏季人们可以穿短袖衬衣，而冬季则要穿毛线衣。试用传热学知识解释这一现象。 （提示：从分析不同季节时墙体的传热过程和壁温，以及人体与墙表面的热交换过程来

13、解释这一现象（主要是人体与墙面的辐射传热的不同）第二章 热传导一、名词解释1温度场：某一瞬间物体内各点温度分布的总称。一般来说，它是空间坐标和时间坐标的函数。2等温面(线)：由物体内温度相同的点所连成的面（或线）。3温度梯度：在等温面法线方向上最大温度变化率。4热导率：物性参数，热流密度矢量与温度降度的比值，数值上等于1 Km的温度梯度作用下产生的热流密度。热导率是材料固有的热物理性质，表示物质导热能力的大小。5导温系数：材料传播温度变化能力大小的指标。6稳态导热：物体中各点温度不随时间而改变的导热过程。7非稳态导热：物体中各点温度随时间而改变的导热过程。8傅里叶定律(dngl)：在各向同性均

14、质的导热物体中，通过某导热面积的热流密度正比于该导热面法向温度变化率。9保温(bown)(隔热( r)材料：0.12 W/(mK)(平均温度不高于350时)的材料。10肋效率：肋片实际散热量与肋片最大可能散热量之比。11接触热阻：材料表面由于存在一定的粗糙度使相接触的表面之间存在间隙，给导热过程带来额外热阻。12定解条件(单值性条件)：使微分方程获得适合某一特定问题解的附加条件，包括初始条件和边界条件。二、填空题导热基本定律是_定律，可表述为 。（傅立叶，）非稳态导热时，物体内的_场和热流量随_而变化。（温度，时间）导温系数的表达式为_，单位是_，其物理意义为_。（a=/c,m2/s,材料传播

15、温度变化能力的指标）肋效率的定义为_。（肋片实际散热量与肋片最大可能散热量之比。）按照导热机理，水的气、液、固三种状态中_态下的导热系数最小。（气）一般，材料的导热系数与_和_有关。（种类，温度）保温材料是指_的材料.（0.12 W/(mK)(平均温度不高于350时)）已知材料的导热系数与温度的关系为0(1+bt)，当材料两侧壁温分别为t1、t2时，其平均导热系数可取 下的导热系数。(（t1+t2）/2)发电机水冷、氢冷、空冷三种方式中，以 方式的效果最好， 方式的效果最差。(水冷、空冷)第三类边界条件是指已知 。(物体边界与周围流体间的表面传热系数h及周围流体的温度tf) 及其单值性条件可以

16、完整地描述一个具体的导热问题。(导热微分方程)第一类边界条件是 。（给定物体边界上任何时刻的温度分布）初始条件是指 。 （如以某时刻作为时间的起算点，在该时刻导热物体内的温度分布）通过长圆筒壁导热时，圆筒壁内的温度呈 分布规律. （对数曲线）温度梯度表示温度场内的某一地点等温面法线方向的 。 （温度变化率）第二类边界条件是指 。 （给定(i dn)物体边界上任何时刻的热流密度q w分布(fnb)）三、选择题当采用(ciyng)加肋片的方法增强传热时，最有效的办法是将肋片加在哪一侧? ( )(1)传热系数较大的一侧 （2）传热系数较小的一侧(3)流体温度较高的一侧 （4）流体温度较低的一侧下列各

17、参数中，属于物性参数的是：(1)肋化系数 (2)导热系数 （3）导温系数 （4）传热系数导温系数的物理意义是什么?表明材料导热能力的强弱反映了材料的储热能力反映材料传播温度变化的能力表明导热系数大的材料一定是导温系数大的材料常温下，下列物质中哪一种材料的导热系数较大?(1)纯铜 (2)碳钢(3)不锈钢 (4)黄铜温度梯度表示温度场内的某一点等温面上什么方向的温度变化率? (1)切线方向 (2)法线方向(3)任意方向 (4)温度降低方向接触热阻的存在使相接触的两个导热壁面之间产生什么影响?(1)出现温差 (2)出现临界热流(3)促进传热 (4)没有影响下述哪一点不是热力设备与冷冻设备加保温材料的

18、目的?(1)防止热量(或冷量)损失 (2)提高热负荷(3)防止烫伤(或冻伤) (4)保持流体温度某热力管道采用两种导热系数不同的保温材料进行保温，为了达到较好的保温效果，应将哪种材料放在内层?(1)导热系数较大的材料 (2)导热系数较小的材料(3)任选一种均可 (4)无法确定金属含有较多的杂质，则其导热系数将如何变化?（1）变大 （2）变小（3）不变 （4）可能变大，也可能变小下列材料中，导热材料较差的材料是什么？(1)铝合金 (2)铸铁(3)不锈钢 (4)普通玻璃 物体之间发生热传导的动力是什么?(1)温度场 (2)温差(3)等温面 (4)微观粒子运动 下面哪种物质材料具有较大的导热系数?（

19、1）水 （2）空气（3）水蒸气 （4）冰块通过大平壁导热时，大平壁内的温度分布规律是下述哪一种？(1)直线 (2)双曲线(3)抛物线 (4)对数(du sh)曲线若已知某种气体(qt)的密度为0.617kgm3，比热(br)为1.122 kJ(kgK)，导热系数为0.0484W(m.K)，则其导温系数是多少? ( )(1)14.3m2s (2)69.910-6m2s(3)0.0699m2s (4)1.43104m2s 已知某一导热平壁的两侧壁面温差是30，材料的导热系数是22W(m.K)，通过的热流密度是300Wm2，则该平壁的壁厚是多少? ( )(1)220m (2)22m （3）2.2m

20、(4)0.22m第二类边界条件是什么?已知物体边界上的温度分布。已知物体表面与周围介质之间的传热情况。已知物体边界上的热流密度。已知物体边界上流体的温度与流速。冬天用手分别触摸置于同一环境中的木块和铁块，感到铁块很凉，这是什么原因?(1)因为铁块的温度比木块低 (2)因为铁块摸上去比木块硬(3)因为铁块的导热系数比木块大 (4)因为铁块的导温系数比木块大什么情况下圆筒壁导热可以按平壁处理? (1)当其长度大于其外半径的10倍时 (2)当其长度是其壁厚的10倍时(3)当其外径大于2倍的内径时 (4)当其外径大于其壁厚的4倍时温度升高时，气体的导热系数一般随温度会发生怎样的变化? ( )(1)增大

21、 (2)减小(3)不变 (4)可能增大也可能减小一般情况下，对于材料的导热系数，下述哪种说法是错误的?（1）合金小于纯金属 (2)气体小于固体(3)液体小于固体 (4)导电体小于非导电体21下列那种情况内燃机汽缸温度场不会随时间发生变化？(1)内燃机启动过程 (2)内燃机停机 （3）内燃机变工况运行 (4)内燃机定速运行22在稳态导热中，已知三层平壁的内外表面温度差为120，三层热阻之比R1 、R2、 R3=1：2：3，则各层的温度降为 。(1)60、40、20 (2)70、40、10 （3）20、40、60 (4)10、40、7023材料的导热能力与吸热能力之比称为 。(1)放热系数 (2)

22、传热系数 （3）导热系数 (4)导温系数24蒸汽管道的内外直径分别为68mm和100mm，导热系数1=63W/（m. ），内表面温度为140。今采用玻璃棉垫料保温，2=0.053W/（m. ）。若要求保温层外表面的温度不超过50，且蒸汽管道允许的热损失ql=50W/m，则玻璃棉垫料保温层的厚度至少为 。(1)41mm (2)54mm （3）91mm (4) 104mm 导热体中不同温度的等温面将 。(1)互相相交 (2) 互不相交（3）互相相切 (4)不定材料(cilio)的导温系数是材料 和 的比值(bzh)。(1)吸热(x r)能力/导热能力 (2) 导热能力/吸热能力（3）比热容/导热系

23、数 (4)导热系数/比热容固体壁面上敷设肋片后，其实际散热量与假设整个肋表面处于肋基温度下的散热量的比值为 。(1)肋壁效率 (2) 肋化系数 （3）肋片效率 (4)无明确的专用名称忽略物体内部导热热阻的分析方法称为 。(1)正规状况法(2)数学分析法 （3）数值解法 (4)集总参数法下列哪个是非稳态导热的表达式？ (1)t=f（x，y，z） (2)t=f（y，） （3）t=f（x，y） (4)t=f（z，x）下列那个表示非稳态导热过程的无因次时间？ (1)Bi (2)Fo （3）e (4)r四、简答题试解释材料的导热系数与导温系数之间有什么区别和联系。 （提示：从两者的概念、物理意义、表达式

24、方面加以阐述，如从表达式看，导温系数与导热系数成正比关系(a=/c)，但导温系数不但与材料的导热系数有关，还与材料的热容量(或储热能力)也有关；从物理意义看，导热系数表征材料导热能力的强弱，导温系数表征材料传播温度变化的能力的大小，两者都是物性参数。）试用所学的传热学知识说明用温度计套管测量流体温度时如何提高测温精度。 （提示：温度计套管可以看作是一根吸热的管状肋(等截面直肋)，利用等截面直肋计算肋端温度th的结果，可得采用温度计套管后造成的测量误差t为t=tf-th=，其中，欲使测量误差t下降，可以采用以下几种措施： (1)降低壁面与流体的温差(tf-t0)，也就是想办法使肋基温度t0接近t

25、f，可以通过对流体通道的外表面采取保温措施来实现。 (2)增大(mH)值，使分母ch(mH)增大。具体可以用以下手段实现：增加H，延长温度计套管的长度；减小，采用导热系数小的材料做温度计套管，如采用不锈钢管，不要用铜管。因为不锈钢的导热系数比铜和碳钢小。降低，减小温度计套管的壁厚，采用薄壁管。提高h增强温度计套管与流体之间的热交换。)试写出直角坐标系中，一维非稳态无内热源常导热系数导热问题的导热微分方程表达式；并请说明导热问题常见的三类边界条件。 ( 提示：直角坐标系下一维非稳态无内热源导热(dor)问题的导热微分方程式第一类边界条件：0,tw=fw(x, )第二类边界条件：0,第三类边界条件

26、：0,在一根蒸汽管道上需要加装一根测温套管，有三种(sn zhn)材料可选：铜、铝、不锈钢。问选用哪种材料所引起的测温误差最小，为什么?为减小测量误差，在套管(to un)尺寸的选择上还应注意哪些问题?（提示：与简答题2的第(2)点类似，套管材料应选用不锈钢，因给出的三种材料中，不锈钢的导热系数最小）什么是接触热阻?减少固体壁面之间的接触热阻有哪些方法? （提示：材料表面由于存在一定的粗糙度使相接触的表面之间存在间隙，给导热过程带来额外热阻称为接触热阻，接触热阻的存在使相邻的两个表面产生温降(温度不连续)。接触热阻主要与表面粗糙度、表面所受压力、材料硬度、温度及周围介质的物性等有关，因此可以从

27、这些方面考虑减少接触热阻的方法，此外，也可在固体接触面之间衬以导热系数大的铜箔或铝箔等以减少接触热阻。）傅里叶定律：单位时间内通过单位截面积所传递的热量，正比例于当地垂直于截面方向上的温度变化率集总参数法：忽略物体内部导热热阻的简化分析方法数值分析法的基本思想：对物理问题进行数值求解的基本思想可以概括为：把原来的时间、空间坐标系中连续的物理量的场，用有限个离散点上的值的集合来代替，通过求解按一定方法建立起来的关于这些值的代数方程，来获得离散点上被求物理量的值。复习题 基本概念 : 传热 : 由热力学第二定律 , 凡是有温差的地方 , 就有热量自发地从高温物体向低温物体转移 , 这种由于温差引起

28、的热量转移过程统称为 -. 导热 : 是指物体内不同温度的各部分之间或不同温度的物体相接触时 , 发生的热量传输(chun sh)的现象 . 对流 : 指物体各部分之间发生相对位移而引起的热量传输(chun sh)现象 . 计算题 : 1 有一直径(zhjng)为 5cm 的钢球，初始温度为 450 ，将其突然置于温度为 30 空气中，设钢球表面与周围环境间的总换热系数为 24w/( m 2 . ) ，试计算钢球冷却到 300 所需的时间。已知钢球的 c =0.48kJ/(kg. ) , =7753kg/m 3 , =33w/(m. ). （ 8 分） 解 : 先验算 Bi 准数 , 钢球的特

29、征尺寸为 : 故可以按薄材加热处理 . =57.0s=0.158h 2 具有内热源并均匀分布的平壁，壁厚为 S ，假定平壁的长宽远大于壁厚，平壁两表面温度恒为 t w ，内热源强度为 q v ，平壁材料的导热系数为常数，试推出稳态导热时，平壁内的温度分布和中心温度。分 解 : 因平壁的场 , 宽远大于厚度 , 故此平壁的导热可认为是一维稳态导热 . 导热微分方程为 : 边界条件为 : x=s ,t=t w x=-s , t=t 求解上述微分方程 , 得 由边界条件确定(qudng)积分常数 : 平壁内的温度(wnd)分布 : 当 X=0, 则得平壁中心(zhngxn)温度 : 3. 将初始温度

30、为 80 , 直径为 20mm 的紫铜棒突然横置于气温为 20 , 流速为 12m/s 的风道之中 , 五分钟后 , 紫铜棒温度降到 34 . 试计算气体与紫铜棒之间的换热系数 . 已知紫铜棒密度 =8954kg/m 3 , 比热 C=383.1J/(kg ), 导热系数 =386W/(m ) 解 : 先假定可以用集总系统法分析紫铜棒的散热过程 其中 =5 60=300s 验算 Bi: 4. 一蒸汽管道 , 内 , 外径分别为 150mm 和 159mm. 为了减少热损失 , 在管外包有三层保温材料 : 内层为 2 =0.11, 厚 2 =5mm 的石棉白云石 ; 中间为 3 =0.1, 厚

31、3 =80mm 的石棉白云石互状预制板 ; 外壳为 4 =0.14, 厚 4 =5mm 的石棉硅藻土灰泥 ; 钢管壁的 1 =52, 管内表面和保温层外表面的温度分别为 170 和 30 . 求该蒸汽管每米管长的散热量 ? 解 : 已知 d 1 =0.15m, d 2 =0.159m, d 3 =0.169m, d 4 =0.339m 各层每米管长热阻分别(fnbi)为 : 管壁(un b) : 石棉(shmin)内层 : 石棉预制瓦 : 灰泥外壳 : 蒸汽管道每米长散热量为 传热学导热部分习题课之一1 试分析室内暖气片的散热过程，各环节有哪些热量传递方式？（以暖气片管内走热水为例）答：有以下

32、换热环节及传热方式：由热水到暖气片管道内壁，热传递方式是对流(duli)换热（强制对流）； 由暖气片管道内壁至外壁，热传递方式(fngsh)为导热； 由暖气片外壁至室内环境和空气，热传递(chund)方式有辐射换热和对流换热。 2、写出导热问题常见的三类边界条件。答：规定了边界上的温度值的第一类边界条件； 规定了边界上的热流密度值的第二类边界条件； 规定了边界上物体和周围流体间的传热系数及周围流体的温度的第三类边界条件。3、在东北地区，建房用砖采用实心砖还是多孔空心砖好？为什么？（仅考虑传热问题）答：在其他条件相同时，实心砖材料如红砖的导热系数为0.5，而多孔空心砖中充满着不动的空气，空气在纯

33、导热时，其导热系数很低，是很好的绝热材料。因而用多孔空心砖好。4、在某厂生产的测温元件说明书上，标明该元件的时间常数为1s。从传热学角度，你认为可信吗？为什么？答：根据时间常数定义，在一定条件下，可以认为是常数，但表面传热系数确是与具体过程有关的过程量，与测温元件安装的具体环境的换热条件有关。因此，其说法不可信。5、根据下列条件，写出导热微分方程？直角坐标系，一维，非稳态，无内热源，常物性。答：6、热量(rling)传递的三种基本方式是什么?答：导热(dor)、对流、热辐射7、绝热边界(binji)是第几类边界条件？答：第二类边界条件8、稳态导热答：发生在稳态温度场内的导热过程称为稳态导热。（

34、或：物体中的温度分布不随时间而变化的导热称为稳态导热。）9、稳态温度场答：温度场内各点的温度不随时间变化。（或温度场不随时间变化。）10、写出直角坐标系中导热微分方程的一般表达式，它是根据什么原理建立起来的？它在导热问题的分析计算中有何作用？答：（1）直角坐标系中导热微分方程的一般表达式为：（2）它是根据导热基本定律（或傅里叶定律）和能量守恒定律建立起来的。（3）作用：确定导热体内的温度分布（或温度场）。11、温度场答：某瞬时导热体内各点的温度分布。12、温度梯度：答：在等温面（线）的法线方向上温度的变化率。13、什么是导热系数和导温系数（热扩散率）？它们各自反映了物质的什么特性？答：导热系数

35、是单位温度梯度作用下物体内产生的热流密度值。它反映了物质导热能力的大小。导温系数（热扩散率），是物性参数。它反映了物质的导热能力与储热能力之间的关系。14、在稳态、常物性、无内热源的导热中，物体内部某一点的温度是否会低于其表面上任意一点的温度，为什么?答：不会。如果物体内某一点温度低于其表面上任意一点的温度，则在该点必然有一个负的热源，或者叫热汇，这与命题不符，所以不会。15：为什么说用集总参数法解非稳态问题是近似解法？对于非稳态导热来说，什么情况下可以用集总参数法来解？答：因为(yn wi)集总参数法忽略了导热体的导热热阻，所以是近似解法；对于非稳态导热来说，当毕渥数Bi0.1的时候可以(k

36、y)用集总参数法来解。16、图1图1示出了常物性、有均匀(jnyn)内热源 、二维稳态导热问题局部边界区域的网格配置，试用热平衡法建立节点0的有限差分方程式（设）。答：17、一块厚度为的大平板，与温度为的流体处于热平衡。当时间时，左侧流体温度升高并保持为恒定温度。假定平板两侧表面传热系数相同，当时，试确定达到新的稳态时平板中心及两侧表面的温度，画出相应的板内及流体侧温度分布的示意性曲线，并做简要说明。答：时，内热阻0，2tf tw1tctw2tft18、试用简练的语言说明导热、对流换热及辐射换热三种热传递方式之间的联系和区别。答：导热和对流的区别在于：物体内部依靠微观粒子的热运动而产生的热量传

37、递现象，称为导热；对流则是流体各部分之间发生宏观(hnggun)相对位移及冷热流体的相互掺混。联系是：在发生对流换热的同时必然伴生有导热。导热、对流这两种热量传递方式，只有在物质存在的条件下才能实现，而辐射可以在真空中传播，辐射换热时不仅(bjn)有能量的转移还伴有能量形式的转换。19、以热流密度(md)表示的傅立叶定律、牛顿冷却公式及斯忒藩玻耳兹曼定律是应当熟记的传热学公式。试写出这三个公式并说明其中每一个符号及其意义。答： 傅立叶定律：，其中，热流密度；导热系数；沿x方向的温度变化率，“”表示热量传递的方向是沿着温度降低的方向。 牛顿冷却公式：，其中，热流密度；表面传热系数；固体表面温度；

38、流体的温度。 斯忒藩玻耳兹曼定律：，其中，热流密度；斯忒藩玻耳兹曼常数；辐射物体表面的热力学温度。20、导热系数、表面传热系数及传热系数的单位各是什么？哪些是物性参数，哪些与过程有关？答： 导热系数的单位是：W/(m.K)； 表面传热系数的单位是：W/(m2.K)； 传热系数的单位是：W/(m2.K)。这三个参数中，只有导热系数是物性参数，其它均与过程有关。21、用铝制的水壶烧开水时，尽管炉火很旺，但水壶仍然安然无恙(n rn w yng)。而一旦壶内的水烧干后，水壶很快就烧坏。试从传热学的观点分析这一现象。答：当壶内有水时，可以对壶底进行很好的冷却（水对壶底的对流换热系数大），壶底的热量被很

39、快传走而不至于温度升得很高；当没有(mi yu)水时，和壶底发生对流换热的是气体，因为气体发生对流换热的表面换热系数小，壶底的热量不能很快被传走，故此壶底升温很快，容易被烧坏。22、用一只手握住盛有热水的杯子，另一只手用筷子快速搅拌热水，握杯子的手会显著地感到热。试分析(fnx)其原因。答：当没有搅拌时，杯内的水的流速几乎为零，杯内的水和杯壁之间为自然对流换热，自热对流换热的表面传热系数小，当快速搅拌时，杯内的水和杯壁之间为强制对流换热，表面传热系数大，热水有更多的热量被传递到杯壁的外侧，因此会显著地感觉到热。23、什么是串联热阻叠加原则，它在什么前提下成立？以固体中的导热为例，试讨论有哪些情

40、况可能使热量传递方向上不同截面的热流量不相等。答：在一个串联的热量传递过程中，如果通过每个环节的热流量都相同，则各串联环节的总热阻等于各串联环节热阻的和。例如：三块无限大平板叠加构成的平壁。例如通过圆筒壁，对于各个传热环节的传热面积不相等，可能造成热量传递方向上不同截面的热流量不相等。24、有两个外形相同的保温杯A与B，注入同样温度、同样体积的热水后不久，A杯的外表面就可以感觉到热，而B杯的外表面则感觉不到温度的变化，试问哪个保温杯的质量较好？答：杯子的保温质量好。因为保温好的杯子热量从杯子内部传出的热量少，经外部散热以后，温度变化很小，因此几乎感觉不到热。25、夏天的早晨，一个大学生离开宿舍

41、时的温度为20。他希望晚上回到房间时的温度能够低一些，于是早上离开时紧闭门窗，并打开了一个功率为15W的电风扇，该房间的长、宽、高分别为5m、3m、2.5m。如果该大学生10h以后回来，试估算房间的平均温度是多少？解：因关闭门窗户后，相当于隔绝了房间内外的热交换，但是(dnsh)电风扇要在房间内做工产生热量：为全部被房间的空气(kngq)吸收而升温，空气在20时的比热(br)为：1.005KJ/(Kg.K),密度为1.205Kg/m3,所以当他回来时房间的温度近似为32。26、一维无内热源、平壁稳态导热的温度场如图所示。试说明它的导热系数是随温度增加而增加，还是随温度增加而减小? 答:由傅立叶

42、里叶定律，图中随x增加而减小，因而随2增加x而增加，而温度t随x增加而降低，所以导热系数随温度增加而减小。27、如图所示的双层平壁中，导热系数1，2为定值，假定过程为稳态，试分析图中三条温度分布曲线所对应的1和2的相对大小。答：由于(yuy)过程是稳态的，因此在三种情况下，热流量分别(fnbi)为常数，即：所以(suy)对情形：；同理，对情形：；对情形：。计算题：一、两层平壁稳态导热(dor)温度场，如图所示，已知t1/t2=2，1/2=1/3，求，1/2，R1/R2？解： 二、将初始(ch sh)温度为400，重量(zhngling)为40g的铝球突然抛入15的空气中。已知对流换热表面传热系

43、数h=40 W/m2K，铝的物性参数为=2700kg/m3，c=0.9 kJ/kg，=240W/mK。试用集总参数法确定该铝球由400降至100所需的时间。（忽略辐射换热）解：可以用集总参数法来求解：三、一双层玻璃窗，宽1.1m，高1.2m，厚3mm，导热(dor)系数为1.05；中间(zhngjin)空气层厚5 mm，设空气隙仅起导热(dor)作用，导热系数为0.026。室内空气温度为25，表面传热系数为20；室外空气温度为-10，表面传热系数为15。试计算通过双层玻璃窗的散热量和只有单层玻璃窗的散热量，并比较。（假定在两种情况下室内、外空气温度及表面传热系数相同）解：双层玻璃窗的情形，由传

44、热过程计算式：单层玻璃窗的情形：显然，单层玻璃窗的散热量是双层玻璃窗的2.6倍。四、用热电偶测量管道中气体的温度，热电偶的初始温度为20，与气体的表面传热系数为10。热电偶近似为球形，直径为0.2mm。试计算插入10s后，热电偶的过余温度为初始温度的百分之几？要使温度计过余温度不大于初始过余温度的1%，至少需要多少时间？解：先判断本题能否利用集总参数法：可用集总参数法。时间常数则10s的相对(xingdu)过余温度热电偶过余温度(wnd)不大于初始温度1%所需的时间(shjin)，由题意解得五、一半径为的长导线具有均匀内热源，导热系数为。导线外包有一层绝缘材料，其外半径为，导热系数为。绝缘材料

45、与周围环境间的表面传热系数为，环境温度为。过程是稳态的。试：列出导线与绝缘层中温度分布的微分方程式及边界条件；求解导线与绝缘材料中的温度分布提示：在导线与绝缘材料的界面上，热流密度及温度都是连续的。解：导线中温度场的控制方程为环形绝缘层中温度的控制方程为0边界条件为：对t1,r=0时，t1为有限r=r1时，t1=t2,对t2,r=r1时，t1=t2, r=r2时，(t2-tf)第一(dy)式的通解为第二(d r)式的通解为。常数(chngsh)，有边界条件确定。跟据处为有限的条件，得，其余三个条件的表达式为：，；,由此三式解得：，六、一外径(wi jn)为50mm的钢管(gnggun)，外包一

46、层10mm 厚、导热(dor)系数1=0.12 w/(m)的石棉保温层，然后又包一层22mm 厚、导热系数2=0.045 w/(m)的玻璃棉。钢管外侧壁温为300，玻璃棉外侧壁温为38。试求每米管长的散热量及石棉与玻璃棉层之间的温度；画出换热网络图。 解：; 七、一炉子的炉墙厚13cm，总面积为20，平均导热系数为1.04w/m.k，内外壁温分别是520及50。试计算通过炉墙的热损失。如果所燃用的煤的发热量是2.09104kJ/kg，问每天因热损失要用掉多少千克煤？解：根据傅利叶公式 每天用煤 八、夏天，阳光照耀在一厚度为40mm的用层压板制成的木门外表面上，用热流计测得木门内表面热流密度为15W/m2。外变面温度为40，内表面温度为30。试估算此木门在厚度方向上的导热系数。解： ，九、在一次测定空气横向流过单根圆管的对流换热实验中，得到下列数据：管壁平均温度tw=69，空气温度tf=20，管子外径 d=14mm，加热段长 80mm，输入加热段的功率8.5w，如果全部热量通过对流换热传给空气，试问此时的对流换热表面传热系数多大？解：根据牛顿冷却(lngqu)公式所以(suy) 49.33W/(m.k)十、半径(bnjng)为0.5 m的球状航天器在太空中飞行，其表面发射率为0.8。航天器内电子元件的散热总共为175W。假设航天