2023年传热学试题库

《传热学》试题库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(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：物体不断向周边空间发出热辐射能,并被周边物体吸取。同时，物体也不断接受周边物体辐射给它的热能。这样，物体发出和接受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通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/(m２·K）。对流传热系数表达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／(m2·K)。辐射传热系数表达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／(ｍ2·Ｋ)。复合传热系数表达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。数值上表达传热温差为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。(单位时间内所传递的热量，Ｗ,单位传热面上的热流量,W/m2）总传热过程是指，它的强烈限度用来衡量。(热量从温度较高的流体通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／(ｍ2·K）)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/(m·K），W/(m2·K)，W／(m2·K)）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／(m2·Ｋ)）单位面积热阻rt的单位是；总面积热阻Ｒt的单位是。（m2·K/Ｗ，Ｋ/W)单位面积导热热阻的表达式为。(δ/λ）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。（100Ｗ/(m2.K）)１5．由炉膛火焰向水冷壁传热的重要方式是。（热辐射)16．由烟气向空气预热器传热的重要方式是。(热对流）17.已知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。(５W／(m．K)，0．00１(m2.K)/W）19．总传热方程式可表达为φ＝或q＝。(KAΔt,KΔt）２0．已知平壁厚0．02ｍ，热阻为0.02m2.Ｋ/W,其导热系数为。（1W/（m·K))三、选择题1．下列哪几种传热过程不需要有物体的宏观运动？(1）导热(2)对流(3)辐射(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，λ为导热系数，h为对流传热系数）:(1）q＝φA(2）q＝φ/A(3）ｑ=λφ（４)q=ｈφ3．假如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)减少(4)随机改变４．下列哪一种表达式是错误的?()(1)ｑ=λΔt/δ(2）q＝hΔt(３)q＝kΔt(4)q＝ｒtΔt5．导热系数的单位是:(）(１）W／(m2.Ｋ)(2）W／m2(3）Ｗ/（ｍ·K)（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)传热热阻7．在稳态传热过程中，传热温差一定，假如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/(m·K)(2)1／7８m·K/W(3)1/78m2·K/W（4）78Ｗ/(ｍ2·K)10.单位时间通过单位面积的热量称为什么?一般用什么符号表达?(1)热流密度，ｑ(2)热流密度,φ(３)热流量，q(4)热流量，φ11.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q＝５00W／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)K=5０W/(m2.K),rt=0.05m2．K/Ｗ(2）K＝0．0２Ｗ/(ｍ2．K)，rt=５0m２.K/W(3）K＝50W/（ｍ２.K）,rt＝0.0２m2.K／W（4）K＝50W／(m２.K)，rt=0.05Ｋ／W15．平板的单位面积导热热阻的计算式应为哪一个？(1）δ/λ（２）δ/(KA)（3）１/ｈ（4)1/(KＡ)四、简答题1．试述三种热量传递基本方式的差别,并各举１~2个实际例子说明。（提醒：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?（提醒: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、对流传热系数和总传热系数的差别,它们各自的单位是什么?(提醒:写出三个系数的定义并比较，单位分别为W/(m·K),W/（m2·Ｋ),W/(m2·K)）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?（提醒: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。（提醒：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。(提醒: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互换过程来解释这一现象(重要是人体与墙面的辐射传热的不同）)五计算题有一大平壁,厚度为δ，材料的导热系数为λ，平壁一侧的对流传热系数为h1,流体温度为tf1，另一侧的复合传热系数为ｈ２，环境温度为tｆ2，对于通过平壁的传热过程，试分析下列六种情形下壁温tｗ1、tｗ2的情况：(１)δ/λ—>0;(2)h1—>∞；(3)h2—>∞;(４)δ/λ=0,h１=h2；（５)δ/λ=0,ｈ1=2ｈ2；(6)δ/λ=0，h１=0．5h２。（(１）tw1=tw2；（2)tｗ１=tf1；（3）ｔw２=tf2;（４）tｗ1=tw2=（tf1+tf2）/2;（5）tｗ1=ｔw2＝2/3tf1-1/３tｆ2；（6）tw1=tw２=1／3tf1－2/3tf2）有一测量板状材料导热系数的仪器，一侧为加热面，另一侧为冷却面,两侧温度维持均匀、恒定,板状材料的两面与热面和冷面接触良好，无温度降，并且四周绝热良好，无散热。已知热面温度为15０℃，冷面温度为80℃，热流量为58.2W，板状材料厚为25mｍ,表面积为0.１m2。试拟定板状材料的导热系数。(λ=0．20７9Ｗ／(m·K))墙由耐火砖和保温板组成,厚度分别为δ1＝200mｍ和δ2＝80mm,导热系数分别为λ1=0．8Ｗ/(m．Ｋ)和λ2=0.11Ｗ/（m·K)，炉墙内、外两侧表面温度分别为tw１＝60０℃和tw2=50℃。试求炉墙单位面积的热损失.（q=５62.8W/m2)一暖房玻璃的表面积为10m２,内、外表面温度分别为tw１=1０℃和tw2=5℃，玻璃厚度为３.5mm,玻璃的导热系数为1.４W/（m·K).试求通过玻璃的散热量.(φ=20kW)一暖房玻璃的表面积为1０m2，玻璃厚度为3.5ｍｍ，玻璃的导热系数为1．4Ｗ/（m.K），玻璃内侧空气温度为ｔf1=18℃,对流传热系数h1＝5W/(m2.K)，外侧空气温度为tf2=2℃,对流传热系数ｈ2=20W／(m2.K）.试求通过玻璃的散热量及内、外侧玻璃表面的温度。(φ=63３.７W,tw1=5．33℃,tw２=5.17℃）有一根长度为５０0m、外径(直径)为300mm的热力管道在室外,测得其外表面温度为48.5℃，室外空气温度为25℃。已知管外壁与空气的复合传热系数为11W/(m2.K)，试计算该热力管道的散热量.(φ=121.75kW)平均温度为120℃的过热蒸汽在直径(内径)为60mｍ的管道内流动，已知管内单位长度的散热热流密度为245W／m,蒸汽与管壁的对流传热系数为5００W/（m2.Ｋ）,试求管内壁面温度。（ｔw2=117.４℃)有一表面积为1.5m2、表面黑度为1的散热片在宇宙飞船的舱外向温度为0K的宇宙空间散热，已知散热片的表面温度为87℃，试求其散热量。（φ=142８.５W）有一表面积为0.5m2、表面黑度为1的物体在壁温为25℃的大型真空舱内,已知该物体的表面温度为150℃，试分别求该物体向外发射的总辐射能及与真空舱壁面的净辐射传热量。（φ=907.6W，φ净=６84．０7Ｗ)有一表面积为2m２、表面黑度为ｌ的平板型物体,一侧表面（表面温度为１5０℃)面向温度恒为25℃的大型冷却舱，已知该表面与冷却舱内空气的对流传热系数为２5W/(m.K），平板厚度为15mm，平板的导热系数为1.15Ｗ/(m·K)，试求：(１)该平板面向冷却舱一侧表面的复合传热系数；(２)该平板另一侧的表面温度。（ｈ=３５.95Ｗ／（m2.K)，tw2＝208.6℃）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1K/m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，表达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:在各向同性均质的导热物体中，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（隔热）材料:λ≤0.12Ｗ／(ｍ·K)（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也许散热量之比。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,涉及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=λ/cρ,ｍ２／s,材料传播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也许散热量之比。）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.(λ≤0.12W/（ｍ·K）（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λ＝λ0(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，以方式的效果最佳，方式的效果最差。(水冷、空冷)第三类边界条件是指已知。（物体边界与周边流体间的表面传热系数ｈ及周边流体的温度tf）及其单值性条件可以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)温度梯度表达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。(给定物体边界上任何时刻的热流密度qw分布）三、选择题当采用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？表白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白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)黄铜温度梯度表达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)温度减少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，为了达成较好的保温效果，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)无法拟定金属具有较多的杂质，则其导热系数将如何变化?(1)变大（2）变小（３）不变(4）也许变大,也也许变小下列材料中,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？(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)对数曲线若已知某种气体的密度为0.61７kｇ／m3,比热为１．122kJ／（kg·K),导热系数为０.0484W／（m.K),则其导温系数是多少？（)(１)１４.3m2/s(２)６9.9×10-6ｍ2／s(3)０.069９m2／s(４)1.43×104m2／s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30０W／m２,则该平壁的壁厚是多少?()(１)220m（２）22m（3)2.２m(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。已知物体表面与周边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，这是什么因素?(1)由于铁块的温度比木块低（２)由于铁块摸上去比木块硬（3)由于铁块的导热系数比木块大(4)由于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解决？(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如何的变化?()(1)增大(２)减小(３）不变(4)也许增大也也许减小一般情况下,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)内燃机变工况运营(4)内燃机定速运营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Rλ１、Rλ２、Rλ3=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℃、7０℃2３.材料的导热能力与吸热能力之比称为。(1)放热系数(２）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λ1=6３Ｗ/(ｍ.℃）,内表面温度为140℃。今采用玻璃棉垫料保温,λ２=0．0５3W/（m.℃）。若规定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）不定材料的导温系数是材料和的比值。(1)吸热能力/导热能力（2）导热能力/吸热能力（3）比热容／导热系数(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在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,τ)(3)t=f（ｘ,y）(4)ｔ＝f（z,x）下列那个表达非稳态导热过程的无因次时间？(１)Bｉ（2)Fo（3)Re(4）Pr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。（提醒：从两者的概念、物理意义、表达式方面加以阐述，如从表达式看，导温系数与导热系数成正比关系(a=λ/cρ),但导温系数不仅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。(提醒：温度计套管可以看作是一根吸热的管状肋(等截面直肋）,运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导致的测量误差Δｔ为Δt＝tf－th＝,其中,欲使测量误差Δt下降，可以采用以下几种措施:(１）减少壁面与流体的温差（tf-t0),也就是想办法使肋基温度ｔ0接近tｆ,可以通过对流体通道的外表面采用保温措施来实现。(２)增大(mH）值,使分母ｃh(mH）增大。具体可以用以下手段实现：①增长H,延长温度计套管的长度；②减小λ,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。由于不锈钢的导热系数比铜和碳钢小。②减少δ,减小温度计套管的壁厚，采用薄壁管。④提高h增强温度计套管与流体之间的热互换。）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。(提醒：直角坐标系下一维非稳态无内热源导热问题的导热微分方程式第一类边界条件:τ>０,tw＝fw（x,τ)第二类边界条件:τ＞0,第三类边界条件：τ>０,在一根蒸汽管道上需要加装一根测温套管，有三种材料可选: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,在套管尺寸的选择上还应注意哪些问题?（提醒: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？(提醒：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)。接触热阻重要与表面粗糙度、表面所受压力、材料硬度、温度及周边介质的物性等有关，因此可以从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。)管外包两种不同导热系数材料以减少热损失，若,试问如何布置合理？某一维导热平板，平板两侧表面温度分别为和，厚度为。在这个温度范围内导热系数与温度的关系为,求平板内的温度分布？有人认为，傅里叶定律并不显含时间,因此不能用来计算非稳态导热的热量。你认为对吗?导热是由于微观粒子的扩散作用形成的。迄今为止,描述物质内部导热机理的物理模型有哪些？用它们可以分别描述哪些物质内部的导热过程?用稳定法平板导热仪对某厂提供的保温试材的导热系数进行测定，实验时从低温开始,依次在6个不同温度下测得6个导热系数值。这些数据表白该材料的导热系数随温度升高而下降，这一规律与绝热保温材料的导热机理不符,经检查未发现实验装置有问题，试分析问题也许出在哪里?在超低温工程中要使用导热系数很低的超级保温材料。假如要你去研制一种这样的新保温材料，试从导热机理出发设计一种超级保温材料,列出你为减少导热系数采用了哪些措施?并解释其物理因素？试对比分析在气体中由分子热运动产生的热量迁移与在金属中自由电子热运动产生的能量迁移这两个物理模型的共同点和差异之处。在任意直角坐标系下,对于以下两种关于第三类边界条件的表达形式，你认为哪个对，哪个不对,或者无法判别?陈述你的判断和理由。一维常物性稳态导热中,温度分布与导热系数无关的条件有哪些?发生在一个短圆柱中的导热问题,在哪些情况下可以按一维导热问题来解决?扩展表面中的导热问题可以按一维解决的条件什么?有人认为，只要扩展表面细长，就可以按一维问题解决,你批准这种观点吗？某材料导热系数与温度的关系为,式中为常数,若用这种材料制成平板,试求其单位面积的热阻表达式。对于如图所示的两种水平夹层，试分析冷、热表面间热量互换的方式有何不同?假如要通过实验来测定夹层中流体的导热系数,应采用哪一种布置?热面冷面(a)夹层冷面在下(b)夹层热面在下在测量金属导热系数的实验中，为什么通常把试件制作成细而长的棒？高温下气体导热系数的测定有何困难？在实际中能否用常温下的数据来替代？肋化系数，肋效率和肋壁效率是如何定义的？在选用和设计肋片时它们有何用途?有两根材料不同,厚度均为2的等截面直肋A和B,处在相同的换热环境中,肋基温度均为,肋端绝热，它们的表面均被温度为、对流换热系数h为常数的流体所冷却，且。现测得材料A和B内的温度分布如图所示,试分析材料A和B导热系数的大小。TＴT0Ｔ0ＢATｆＴfxx为测量管道内流体的温度，可采用温度计套管。实用中经常布置成如图所示的斜插形式，试从传热学的角度解释其合理性。覆盖热绝缘层是否在任何情况下都能减少热损失?保温层是否越厚越好?对室内冷冻管道和热力管道的保温层设计有何不同?在管道内部贴上一层保温材料,是否存在某一临界绝热直径？为什么？非稳态导热的正规状况阶段或充足发展阶段在物理过程及数学解决上有什么特点？有人认为,当非稳态导热过程经历时间很长时,采用诺模图计算所得到的结果是错误的。理由是：这个图表白,物体中各点的过余温度与中心截面过余温度的比值仅与几何位置和毕渥数有关，而与时间无关。但当时间趋于无限大时，物体中各点的温度应趋于流体温度,所以两者是有矛盾的。你如何看待这一问题？有人这样分析:在一维无限大平板中心温度的诺模图中，当越小时，越小，此时其他参数不变时，越小,即表白越小,平板中心温度就越接近于流体温度。这说明物体被流体加热时,其越小(一定）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?试分析当Fo<0.2时，能否用诺模图求解有关的非稳态导热问题？五、计算题某炉墙由耐火砖和红砖组成,厚度分别为200ｍm和８0mm，导热系数分别为0.8W(ｍ·Ｋ)和０.5W/(m·Ｋ)，内层为耐火砖,炉墙内外侧壁面温度分别为600℃和50℃,试计算:该炉墙单位面积的热损失；耐火砖与红砖之间的温差。假设红砖与耐火砖接触紧密。若以导热系数为0.1lW／（m·K）的保温板代替红砖，其他条件不变,若要炉墙单位面积热损失不高于８00W/m2，保温板的厚度最少要多厚?（提醒:这是一个一维稳态通过双层平壁的导热问题。答案:ｑ＝13４1．5W／ｍ２；twm=2６4．6℃，δ>0．0４8m。)外径为250ｍｍ的钢管,若在其外表面包以６.5ｍｍ石棉(λ1=0．166W/(m·K）),再在其外包以2５mm的玻璃纤维(λ２＝0．043W/(m·K)),玻璃纤维外表面温度为３8℃,钢管温度为3１5℃，求单位长度钢管的热损失和两保温层界面的温度。(提醒:这是一个一维通过双层圆筒壁的导热问题。答案：ｑl=3９9．８W／m,ｔwm=２95.6℃。由于钢管的管径比较大，保温层厚度相对较薄，可忽略管径曲率的影响,若用平壁公式计算,则答案为ｑｌ=39４．８W/m,twm=297．5℃,热流密度的误差为-１.25％,壁温的误差为+0．0０６4％,由此可见,用平壁公式计算圆筒壁的导热问题,规定管径足够大或d外/d内＜2。当然，在一般的工程计算中,该误差是可以接受的。有一厚为25mm的平面红砖墙,导热系数为0.５Ｗ／(ｍ.K）,在其外表面上覆盖了一层导热系数为0.2W／(m·K)、厚为3ｍm的抹面材料,为使墙面的散热损失小于20０W/m２，在砖墙内侧再加一层导热系数为0．lＷ/(m·K）的保温材料，墙体与环境接触的两个表面温度分别为２5℃和-１0℃.问:内层所加保温材料应为多厚才干达成规定?若将外表面的抹面材料厚度从3mm增长到5mｍ，其他条件不变，则单位面积散热量为多少?若墙体总面积为1500m２,通过墙面将损失多少热量?(提醒:这是一个一维稳态通过三层平壁的导热问题。答案：δ＞０．011m,q=189.2W/ｍ２；φ＝28３．8kＷ。）某热力管道的外径(直径)为１00mm,壁温为35０℃，在管道外包有一层50mm厚、导热系数为０.0５W／(m·K)的微孔硅酸钙制品作为保温材料,现测得保温材料的外表面温度为70℃,问10０0m长的管道每小时的热损失是多少?若折合成标煤(发热量７0０0kｃal/kg），每年将损失多少标煤?（提醒：这是一个一维稳态通过单层圆筒壁的导热问题。答案:φ＝4．5７×105kＪ/ｈ,热损失折合标煤136．6吨/年。)外径（直径)为100mｍ、壁温为3５0℃的某热力管道,为了减少其散热损失，需要重新进行保温设计，设计规定保温层外表面温度不超过５0℃,散热量按标煤(发热量7００0kcal／kg）计算,每公里长管道热损失不超过每年１00吨标煤的发热量,保温材料采用导热系数为0．04８Ｗ／（ｍ·K)的微孔硅酸钙制品,问需要保温层的厚度是多少?(提醒:这是一个一维稳态通过单层圆筒壁的导热问题。答案:保温层厚度至少82.4mm。对于某一大平壁，有三种保温方案可以选择：①采用三层材料保温：50mm厚的膨胀珍珠岩,导热系数为0．０8W／（m·Ｋ)，２０ｍm厚的粉煤灰砖,导热系数０.２2W/(m.K),5mm厚的水泥,导热系数为0.8W／（m·K);②采用两层材料保温：60mm厚的矿渣棉,导热系数为0．０６W/(m·K）,1５mm厚的混凝土板，导热系数为0.79W/(ｍ.K)；③三层材料保温:25mｍ的轻质耐火砖,导热系数为０.3W／(m.K),３0mm厚的玻璃棉毡,导热系数0.０4Ｗ/(m．K),2０mｍ厚的红砖,导热系数为0.49W/(ｍ.K）。问单纯从减少热损失的角度分析,采用哪种方案最佳？(提醒:这是一个计算多层平壁导热热阻的问题,导热热阻越大,其热损失越小。答案:这三种方案中，采用第二种方案的散热损失最少。）一外径为2５ｍm的碳钢管外装有高为12.5mm、厚１mｍ的等厚度环肋(碳钢制，导热系数取4５W／(m·K))，肋片间距为5ｍm，肋片与管外流体的对流传热系数为５5W/(m2.K),问:环肋的肋效率为多少?若管长为1ｍ,相称于整根管子肋侧传热面积，其总面积肋效率又为多少?加肋前后传热面积增大了几倍?(提醒:这是一个计算等厚度环肋的肋效率的问题,可通过查肋效率图得到肋片效率,再计算相对于总换热面积的总面积肋效率（等于肋片换热面积乘肋片效率加上肋基光壁面积，除以管子的总换热面积)。答案:(1)ηf＝7６%，(2)η0=78.2％;（3）加肋前后换热面积增大了8.7倍。)已知外径为2５ｍm的碳钢管外装有高为１2.5mｍ、厚1mｍ、肋效率为76％的等厚度环肋，肋片间距为5mｍ，肋片与管外流体的对流传热系数为55W/(m2.℃),管壁温度为150℃,管外流体温度为30０℃，问:每米长管子的传热量为多少？与光管相比传热量增大了几倍？(提醒：这是一个计算等厚度环肋肋管总换热量的问题,可以将肋片换热量与肋基光壁的换热量分别计算相加得到总换热量，也可通过计算总面积肋效率后得到总换热量，这两种方法的结果是同样的,后者常用于计算通过肋壁的传热中。答案：（1)４．40５kW／m;(２)换热量与末加肋前相比增大了6．8倍。)外直径为５0mm的蒸汽管道外表面温度为4０0℃，其外包裹有厚度为40mm，导热系数为0.1１W/(mＫ)的矿渣棉,矿渣棉外又包有厚为45mm的煤灰泡沫砖，其导热系数与砖层平均温度的关系为:。煤灰泡沫砖外表面温度为５0℃，已知煤灰泡沫砖最高耐温为300℃，试检查煤灰泡沫砖的温度有无超过最高温度？并求单位管长的热损失。输电的导线可以看作为有内热源的无限长圆柱体。假设圆柱体壁面有均匀恒定的温度，内热源和导热系数为常数，圆柱体半径为。试求在稳态条件下圆柱体内的温度分布。一根圆截面的不锈钢肋片,导热系数＝20W/(mK),直径为20mm，长度为100mｍ，肋基温度为300℃,周边流体温度为50℃，对流换热系数为,肋尖端面是绝热的。试求：①肋片的传热量,②肋端温度,③不用肋片时肋基壁面的传热量,④用导热系数为无限大的假想肋片代替不锈钢肋片时的传热量。喷气涡轮发动机最后几个透平级中之一的一个静止叶片，叶片高75mm，横截面积Ａ为１6０mｍ2，周长P为50ｍm。除叶片的底表面，即叶片和透平连接的叶片根部外，叶片整个表面上流过5４0℃的气体。气体和叶片表面之间的平均对流换热系数约为４60W/m2K,叶片材料的导热系数为17０W/mK。假设允许作准一维分析,要使叶片端部温度不超过4８0℃,试计算叶片根部必须保持的温度。外径40mm的管道,壁温为12０℃，外装纵肋１2片，肋厚0.8mｍ，高20mm，肋的导热系数为95W／mK,周边介质温度为20℃，对流换热系数为20W／m2Ｋ,求每米管长散热量。如图所示是平板式太阳能热水器的一种简朴的吸热板结构，吸热板面向太阳的一面涂有一层对太阳辐射吸取率很高的材料，吸热板的背面设立了一组平行的管子，其内通以冷却水以吸取太阳辐射，管子之间则充满绝热材料。吸热板的正面在接受太阳辐射的同时受到环境的冷却。设净吸取的太阳辐射为，表面对流换热系数为h,空气温度为,管子与吸热板结合处的温度为，试写出拟定吸热板中温度分布的数学描写并求解之。分析:(1)简化,两根管子的温度一致，取s/2吸热平板作为研究对象T0T0s/2s/2(２）吸热板背面绝热，相称于对称面2T02T0吸热板示意图吸热板示意图(3)建立数学模型冲击管在模拟涡轮叶片前缘冲击冷却实验中，用温度为20℃的冷空气冲击30０℃的铝制模型试件。试件几何尺寸如图所示：冲击表面积为，体积为，冷吹风1分钟后，试件温度为60℃，试问对流换热系数为多少已知铝的导热系数=200W／(mK);比热容=0．9KJ／(KgＫ）;密度=２7０0Kｇ/m3。冲击管有一电烙铁通电之后,加在电阻丝上的功率为，一方面使烙铁头的内能增长,另一方面通过烙铁头表面向外对流换热。假如烙铁头可当作是一个集总热容体,其物性参数为已知,环境温度及对流换热系数为常数，试分析烙铁头的温度随时间变化的函数关系。直径１2cm的铁球（=5２W/（mK)；）在对流换热系数的油池内冷却4２分钟，若对直径为30ｃm的不锈钢球(=１4W/(mK)；）实现相似冷却过程需多少时间?对流换热系数为多少一台输出功率为750W用于水中工作的电阻加热器,总的暴露面积为0.1m2，在水中的表面对流换热系数为，水温为３７℃。试拟定(1)在设计工况下加热器的表面温度；(2）假如放置在３7℃的空气中，表面对流换热系数变为，此时的稳态表面温度如何变化。解：取整个加热器作为控制体，由于处在稳定状态,故控制体内储存能量的变化为零。(1)℃(2)℃讨论本例题得到的是一个代数方程式。运用控制体的概念来进行数学建模在以后的学习中可以进一步领略。一根外径为0.3ｍ,壁厚为3ｍｍ，长为10m的圆管，入口温度为８0℃的水以０．1m／ｓ的平均速度在管内流动,管道外部横向流过温度为２０℃的空气，实验测得管道外壁面的平均温度为75℃,水的出口温度为78℃。已知水的定压比热为4187J/（kｇK),密度为９80kg/m3,试拟定空气与管道之间的对流换热系数。解:根据热量传递过程中能量守恒的定理，管内水的散热量必然等于管道外壁与空气之间的对流换热量管内水的散热量为式中为管道流通截面积,(２)管道外壁与空气之间的对流换热量为(3）管内水的散热量等于管道外壁与空气之间的对流换热量10cm厚的平板两侧面分别保持为100℃和0℃,导热系数按照关系随温度变化。在T＝０℃时，=50W／（mK)，T=100℃时,=100Ｗ/(mK)，求热流密度和温度分布。解：由题意知,＝0℃时,=50W/(ｍK);＝100℃时，=50W／(mK）可以解出,50W／（mK),0.01/℃由导热微分方程积分两次,，即T引用边界条件可拟定,=-750０0，=150最终解得，,只有取“+”才符合题意。0讨论上述温度分布结果定性示于图。可见当导热系数不为常数时,平壁内的温度不再呈线性分布。读者可思考一下,假如0时,物体内温度分布将呈如何的定性分布趋势。A,B两种材料组成的复合平壁,材料Ａ产生热量，=75Ｗ/（mＫ),;材料B不发热，＝150W/(ｍＫ),。材料A的外表面绝热,材料Ｂ的外表面用温度为３０℃的水冷却,对流换热系数。试求稳态下A、B复合壁内的温度分布,绝热面的温度，冷却面温度,A、B材料的界面温度。解：在稳态工况下,A材料所发生的热量必须所有散失到流过B材料表面的冷却水中,并且从A、B材料的界面到冷却水所传递的热流量均相同,故可定性地画出复合壁内的温度分布及从界面到冷却水的热阻图。图中为导热热阻，为表面对流换热热阻。根据热平衡，材料A产生的热量为,则Ａ传入B的热流密度A由牛顿冷却定律,可拟定冷却面的温度B℃对B材料由傅里叶定律，可拟定A、B材料的界面温度0℃复合平壁示意图对材料Ａ,绝热面正好相称于对称发热平板的正中面。此处温度值最高，℃讨论：热阻分析是从A、B材料界面开始的，而不是从A材料外壁面开始。这是由于Ａ材料有内热源，不同处截面的热流量不相等，因而不能应用热阻的概念来作定量分析。有一外直径为６0ｍｍ、壁厚为３mm的蒸汽管道,管壁导热系数=５4Ｗ/(mK）;管道外壁上包有厚5０mｍ的石棉绳保温层,导热系数=0.15Ｗ/(mK);管内蒸汽温度=１50℃，对流换热系数；管外空气温度=20℃，对流换热系数。试求:①通过单位管长的壁的导热热流量；②金属管道内、外侧表面的温度和;③若忽略不计金属管壁导热热阻，将发生多大变化解：蒸汽管道的长度比其外径尺寸大得多,可视作无限长圆筒壁。而、、和①通过单位长度管壁的导热热流量等于此传热过程的传热热流量传热过程的热阻组成为：内表面对流换热热阻金属管壁导热热阻保温材料导热热阻外表面对流换热热阻[Ｗ/ｍ]②金属管道内、外侧表面的温度和由传热过程环节分析可得[℃][℃]③假如不计金属管壁的导热热阻，则［Ｗ/ｍ]与不忽略金属管壁热阻时比较热流量变化甚微,局限性０.07.讨论在传热过程的各个环节中，影响热量传递的因素重要体现在热阻大的环节上。在稳定的传热条件下,传热环节的热阻小意味着热量传递所需的动力小。特别是当这一环节热阻可忽略不计时，引起热量传递的温度差也将趋于零。耐温塞子的直径随变化,(为常数),在的小头处温度为，在的大头处温度为,材料导热系数为。假设侧表面是抱负绝热的,试求塞子内的温度分布，及通过塞子的热流量。解：稳定导热时,通过不同截面的热流量是相同的，但热流密度不相同。此题导热截面积有限，且沿热流矢量方向是变化的，故不能使用面积为无限大的一维平壁导热方程：进行计算。运用傅里叶定律：=0分离变量并积分,0得到由时，可以拟定热流量为解得温度分布为讨论运用傅里叶定律积分求解变截面一维导热问题。【例题６】在用稳态平板法测定非金属材料导热系数的仪器中，试材做成圆形平板，放在冷、热两表面之间。已知主电炉的直径ｄ=１20ｍｍ，仪器冷、热两表面温度分别由热电偶测得为T1=180℃,T２=30℃，主电炉产生的热流量为60W。由于安装不好,试件和冷、热表面间均存在=０．１ｍm的空气缝隙。试拟定空气缝隙给测定导热系数带来的误差(假设通过空气缝隙的辐射换热可以忽略不计）。=4\＊GB3④=3＼＊GB3③=1\*GB3①=2\*GB３②＝5\＊ＧB3⑤=7\＊GＢ３⑦=6＼＊GＢ3⑥T2T3T1(１)主电炉（4)底面辅助电炉T2T3T1T5T4（２）试材(５)侧面辅助电炉T5T4（３）冷却器(6）（7）保温层图２-10稳态平板法测定导热系数装置示意图讨论:为了保证主电炉产生的热量垂直穿过平板试件，分别调整侧辅助电炉和底辅助电炉的功率以保证T3=T1,Ｔ4＝T5。为了使热面和冷面上所测温度T１和T2尽也许精确地反映试材热面和冷面的温度，必须尽量设法减小热、冷面与试材表面的接触热阻。所测试件在放入之前必须通过仔细地烘干,特别对于保温材料。用热电偶测量管道内的气流温度。已知热接点温度＝6５０℃,热电偶套管根部温度=5００℃，套管长度=100mm，壁厚=1mｍ,外直径＝10ｍm,导热系数＝２5W/(mK）,气流与套管之间的对流换热系数。试求：①热电偶温度与气流真实温度之间的误差；②分析在下列条件改变下测量误差的大小。（a、改变套管长度=150mｍ;ｂ、改变套管壁厚=0.5ｍm；c、更换套管材料=16W/(mK);d、若气流与套管之间的对流换热系数；ｅ、若在安装套管的壁面处包以热绝缘层,以减小热量的导出,此时套管根部温度=６00℃。解在进行分析时，注意以下几点工程分析中的近似解决,以及肋片的概念。由于热电偶的节点与套管顶部直接接触，可以认为热电偶测得的温度就是套管顶端的壁面温度；(２）热电偶套管可以当作是截面积为的等截面直肋。(3)肋片的周长取与流体接触部分的长度；(4)所谓测温误差,就是套管顶端的过余温度。T热电偶温度与气流真实温度之间的误差TT0当把热电偶接点处视为绝热时,由T0lTflTfTj或Tj热电偶测温示意图得℃热电偶测温示意图故热电偶的测温误差为４℃。②分析在下列条件改变下测量误差的大小改变套管长度=150mm，℃改变套管壁厚=0.５mm，℃c.更换套管材料=16Ｗ／(mK),℃d.若气流与套管之间的对流换热系数,℃e.若套管根部温度=６00℃，℃讨论:从以上分析发现,要减小测温误差,可以采用以下措施:①尽量增长套管高度和减小壁厚;②选用导热系数低的材料作套管;③强化套管与流体间的对流换热系数；④在安装套管的壁面处包以热绝缘层,增长套管根部的温度。如何减小测温误差，也可以从测温计套管的一维导热物理过程进行分析：管内高温流体通过一个对流换热热阻将热量传给套管顶部；然后通过套管（肋片）传至根部;再通过一个对流换热热阻将热量传给外界流体。显然,要减小测温误差,应使接近于,即应尽量减小Ｒ1而增大R2及Ｒ3。TTTfT0R3R2R1TjT0R3R2R1Tj围在外径为８０ｍm铜管上的一铝质环肋，厚５mm,肋外缘直径为1６0mm，导热系数为2０0W/(ｍK），周边流体温度为70℃,对流换热系数为。求肋片的传热量。解本题可运用肋片效率进行计算。先计算有关参数考虑肋端传热作用的肋片修正长度,纵剖面积,查图得,故传热量为：以等截面直肋为例,试用热阻的概念简要说明采用肋化表面是否都可以得到强化传热的效果?假如答案是否认的，则对敷设矩形剖面的直肋推导一个定量的判据?解：假设不管是否敷设肋片，肋片基部表面温度为，基部表面和流体之间的对流换热系数与肋片和流体之间的对流换热系数值相同。不敷肋片而高为的基部表面,这部分和流体之间的换热量为如有肋片敷在基部表面上，则热量从处在的表面导入肋片，并克服肋片的导热内热阻,在到达肋片和流体的界面后,再通过表面对流换热热阻散入流体。LTLTWTfTWTWTwmTTwmTfTW流体T流体Tf,h敷设肋片令肋片导热的平均内热阻为,为肋片表面的平均温度。在有或没有肋片时的等效热阻分别为在有或没有肋片时的散热量分别取决于所表达的等效热阻的相对大小。虽然有肋时的对流换热热阻远小于无肋时的对流换热热阻，但是假如肋片的平均导热内热阻足够大而也许使，这样导致肋片产生绝热效应而不是增大散热量的有利作用。例如，敷设由石棉构成的相称厚的肋片就有这样的作用，因石棉的导热系数很小而使足够大。有肋片时的散热量为式中，,为未加肋片的基部表面散热量。由得到当时，敷设肋片将起到增长传热的有利作用。解不等式，得到讨论：在有肋片的设计中,当所有因素都加以考虑时，一般只有在下列条件下肋片的应用才是合理的。【例题1０】一无限大平板,热扩散系数,厚度为2５ｍm,具有均匀初始温度150℃。若忽然把表面温度降到30℃，试计算１分钟后平板中间的温度(假设物体表面对流换热热阻与物体内的导热热阻相比可以忽略，即１)。解:本问题的完整数学描写如下:T引入过余温度,上式变为2初始条件和边界条件：1的情形时,在0内0时,在处0时,在处运用分离变量法,可得到最终的级数解为对于本例题，将以下数据,，℃，℃，代入上式,若只取前面非零的四项()计算，得由此求得在1分钟后，平板中间温度为℃讨论:一般以０.２为界,判断非稳态导热过程进入正规状况阶段。此时无穷级数的解可以用第一项来近似地代替,所得的物体中心温度与采用完整级数计算得到的值的差别基本能控制在1以内。本例题中=0.69，可以看出，级数的第一项较后几项高出多个数量级。两一块厚度均为３0ｍm的无限大平板,初始温度为２0℃，分别用铜和钢制成。平板两侧表面的温度忽然上升到60℃，试计算使两板中心温度均上升到5６℃时两板所需的时间比。铜和钢的热扩散系数分别为和。解:一维非稳态无限大平板的温度分布有如如下函数形式两块不同材料的无限大平板，均处在第一类边界条件(）。由题意，两种材料达成同样工况时，数和ｘ/相同,要使温度分布相同,则只需Fo数相等。测量气流温度的热电偶，其结点可视为球体，结点与气流之间的对流换热系数,结点的热物性：＝2０Ｗ／(mＫ）；比热容=４00J/（ｋgK)；密度＝85０0kg/m3，试求：１.时间常数为１秒的热电偶结点直径为多大把热电偶从2５℃的环境放入20０℃的气流中要多长时间才干到达199℃解:一方面计算结点直径，并检查数值。对球形结点,由得验证表白把热电偶结点当成集总热容体在这里是合适的。达成199℃时所需的时间，可由下式计算讨论：由此式可见,热电偶结点直径和热容量越小,被测气流的对流换热系数越大，则温度响应越快。对流传热一、名词解释速度边界层：在流场中壁面附近流速发生急剧变化的薄层。温度边界层：在流体温度场中壁面附近温度发生急剧变化的薄层。定性温度:拟定换热过程中流体物性的温度。特性尺度:对于对流传热起决定作用的几何尺寸。相似准则(如Nｕ,Re,Pr,Gｒ,Ｒa)：由几个变量组成的无量纲的组合量。逼迫对流传热:由于机械(泵或风机等)的作用或其它压差而引起的相对运动。自然对流传热:流体各部分之间由于密度差而引起的相对运动。大空间自然对流传热：传热面上边界层的形成和发展不受周边物体的干扰时的自然对流传热。珠状凝结：当凝结液不能润湿壁面(θ>90˚）时，凝结液在壁面上形成许多液滴，而不形成连续的液膜。膜状凝结:当液体能润湿壁面时，凝结液和壁面的润湿角(液体与壁面交界处的切面经液体到壁面的交角)θ<90˚,凝结液在壁面上形成一层完整的液膜。核态沸腾:在加热面上产生汽泡，换热温差小，且产生汽泡的速度小于汽泡脱离加热表面的速度,汽泡的剧烈扰动使表面传热系数和热流密度都急剧增长。膜态沸腾：在加热表面上形成稳定的汽膜层,相变过程不是发生在壁面上,而是汽液界面上，但由于蒸汽的导热系数远小于液体的导热系数,因此表面传热系数大大下降。二、填空题影响自然对流传热系数的重要因素有:、、、、、。(流动起因,流动速度，流体有无相变，壁面的几何形状、大小和位置,流体的热物理性质）速度边界层是指。（在流场中壁面附近流速发生急剧变化的薄层。)温度边界层是指。（在流体温度场中壁面附近温度发生急剧变化的薄层。)流体刚刚流入恒壁温的管道作层流传热时,其局部对流传热系数沿管长逐渐，这是由于。（减小，边界层厚度沿管长逐渐增厚)温度边界层越对流传热系数越小，强化传热应使温度边界层越。(厚，簿）流体流过弯曲的管道或螺旋管时，对流传热系数会,这是由于。(增大,离心力的作用产生了二次环流增强了扰动）流体横掠管束时,一般情况下，布置的平均对流传热系数要比布置时高。(叉排,顺排)管外流动传热，有纵向冲刷和横向冲刷之分,在其他条件相同时，以向冲刷方向传热更为强烈。(横向）对流传热微分方程式的表达式为。其中,αx是，λ是,Δt是，是。(,局部换热系数，流体导热系数,主流流体温度与壁温之差,贴壁处流体的法向温度变化率)纯净饱和蒸气膜状凝结的重要热阻是。(液膜的导热热阻）大容器饱和沸腾曲线可分为、、、四个区域，其中具有温差小、热流大的传热特点。（自然对流、核态沸腾、过渡沸腾、膜态沸腾，核态沸腾）雷诺比拟采用模型，其结果在Pｒ=条件下与实验解相吻合.(单层，１）沸腾的临界热通量是指。(当壁面过热度大到某一限度时，汽泡来不及脱离加热面而开始连成不稳定的汽膜,即由核态沸腾开始向膜态沸腾过渡，出现临界点的热流密度）格拉晓夫准则的物理意义;表达式Gｒ＝。（流体流动时浮升力与粘滞力之比的无量纲量,）减小管内湍流对流传热热阻的方法有、、、。(增长流速，采用短管。改变流体物性,增长换热面积,扰流，采用导热系数大的流体用小管径等）反映对流传热强度的准则称为准则。(努塞尔)普朗特准则Pr的数学表达式为，它表征了的相对大小。(ν／a，动量传递与热量传递）管内充足发展湍流的传热系数与平均流速U的次方成比.，与内径D的次方成比。（0．８，正,0.2,反)大空间自然对流处在湍流状态时有自模化特性，此时传热系数与无关。（尺寸)自然对流传热在条件下发生关于特性尺度L的自模化现象．。(湍流）在蒸汽的凝结过程中,凝结的传热系数大于凝结。(珠状,膜状)自然对流传热是指。(流体在浮升力作用下的对流传热）管槽内对流传热的入口效应是指。（流体入口段由于热边界层较薄而具有较高的对流传热系数）流体在大空间沿竖壁作自然对流传热时,对于湍流工况，其对流传热系数正比于竖壁高度的次方。（0)大容器沸腾曲线分为、、、四个区段。(自然对流、核态沸腾、过渡沸腾、膜态沸腾）三、选择题下列各参数中,属于物性参数的是:传热系数K吸取率α普朗特数Ｐr传热系数hc流体纯自然对流传热的准则方程可写成(1)Nｕ=f（Re，Pr)(２）Nｕ=f(Gr,Ｐｒ）(3)Nu＝f(Ｒe,Gr，Pｒ)(4)Nu＝ｆ（Bｉ，Ｆo）流体掠过平板对流传热时，在下列边界层各区中，温度降重要发生在:（1)主流区（2)湍流边界层（3)层流底层（4)缓冲区(５）湍流核心区空气自然对流传热系数与逼迫对流时的对流传热系数相比:（1）要小的多(２）要大得多(3)十分接近(4)不可比较沸腾的临界热流量qc是：从过冷沸腾过渡到饱和沸腾的转折点从自由流动过渡到核态沸腾的转折点从核态沸腾过渡到膜态沸腾的转折点从不稳定膜态沸腾过渡到稳定膜态沸腾的转折点流体在大空间沿竖壁自然对流传热时,在湍流状态下;对流传热系数正比于竖壁高度的（）（１）０次方(２)0.８次方(3)l/４次方(４)l/3次方液体沸腾时,汽泡内的压力大于汽泡外液体的压力,重要由于下列哪个因素导致的?(1）传热温差(2）表面张力(3)浮升力(4)重力定型准则是指：（1)包含定型尺寸的准则（2）所有由已知量构成的准则(3)具有待求量的准则（4）待定准则工程中，较为常用的沸腾工况是指:(1)膜态沸腾(2)核态沸腾(3)自然对流沸腾(4)以上都不是下述哪种手段对提高对流传热系数无效?（１)提高流速(2)增大管径(3)采用入口效应（４)采用导热系数大的流体已知某气体的密度为１.26ｋg/m3,比热为1.0２ｋＪ/(kg·K）,导热系数为0．０２5W/（m·K),粘度为15.1×10－6m2/s，其Ｐr(普朗特)准则数为多少？（)(1）0.７８(2)0.02(3)0．7（4)0.62Nu(努谢尔特)准则反映：（)(1)惯性力和粘滞力的相对大小(2）对流传热强度(3)浮升力和粘滞力的相对大小（4)导热能力大小描述浮升力与黏滞力的相对大小的准则数称为:(1）Re(2)Gｒ（3)Pr(4)Rａ当管长远大于管径时，圆管横向布置时的管外膜状凝结传热系数与竖放时相比如何?横放时大两者差不多竖放时大无法比较无量纲组合称为什么准则？(1)雷诺Ｒe（2)普朗特Pr（3)努谢尔特Nｕ(4)格拉晓夫Gｒ判断管内湍流强制对流是否需要进行人口效应修正的依据是什么？（1）l/d≥70(2)Rｅ≥１０４(３）l/d<50(4)l/d<１0４对流传热以作为基本计算式。（1)傅里叶定律(２）牛顿冷却公式（3)普朗克定律(4)欧姆定律从传热角度看,下面几种冷却方式中，哪种方式的冷却效果会最佳?（1)水冷(2)氢冷(3)气冷(4)水沸腾冷却相变传热的特性为。(1)工质比体积变化较大(２)汽化潜热（3)（1)+（２）(4)工质比体积较大冷却液润湿壁面的能力取决于。(1）液体的表面张力(２)液体与壁面间的附着力(3)(１)+(2）(4)（1)或(２）在饱和沸腾时,随着的增高,将会出现个换热规律全然不同的区域。（１)壁面过热度，4(2)壁面过热度，６(3)热流密度,４(4）热流密度,62２．对流传热微分方程组共有几类方程?(1)2(2)3(３)4(4)5凝结液能很好的润湿壁面，形成完整的膜向下流动，称为。(１）凝结(2)膜状凝结(3）珠状凝结(4)稳态凝结2４.下列哪个不是影响对流传热的重要因素?(１)流动起因;(2)tw；(3）ε;（4)换热面的几何形状。25.对于Ｐr数，下列说法哪个是错误的?(1）它是动力粘度与热扩散率的比值;(２）它是研究对流传热最常用的重要准则;(3)对于层流流动，当Pr=1时，δ=δt;(4)它反映了流体中热量扩散和动量扩散的相对限度。２6．自由对流传热的流态重要取决于的数值。(1)Ｐr（２)Ｆｏ（3)Re（４)Gr2７.假如流体的流动是由流体内部温差产生的密度差引起的，称为。(1)逼迫对流（2)自由运动(3)湍流对流(４)层流对流２8．对流传热微分方程组涉及。Ⅰ、付立叶定律Ⅱ、对流传热微分方程Ⅲ、基尔霍夫定律Ⅳ、连续性方程Ⅴ、动量微分方程Ⅵ、能量微分方程(１）ⅡⅢⅣⅤ（2）ⅠⅡⅢⅣ（3)ⅡⅣⅤⅥ（4)ⅢⅣⅤⅥ2９.Num其特性温度为。(１)流体温度(2)平均温度（３)壁面温度(4)不定30.当流体外掠圆管时,10<Re<其边界层为，脱体发生在处。其局部换热系数到达最值。(1)湍流,140,低(2）层流,140,高(3)湍流,8２,低(4)层流,82,低31．自然对流传热的准则方程为。(１）（2).(３)(4）.３2．影响膜状换热系数的重要因素是。(1)蒸汽流速(2)不凝结气体(3)表面粗糙度(4)(1）+(2)四、简答题影响逼迫对流传热的流体物性有哪些?它们分别对对流传热系数有什么影响?(提醒：影响逼迫对流换热系数的因素及其影响情况可以通过度析逼迫对流传热实验关联式,将各无量纲量展开整理后加以表述。）试举几个强化管内逼迫对流传热的方法(至少五个)。（提醒:通过度析逼迫对流换热系数的影响因素及增强扰动、采用人口效应和弯管效应等措施来提出一些强化手段,如增大流速、采用机械搅拌等。)试比较逼迫对流横掠管束传热中管束叉排与顺排的优缺陷。(提醒：逼迫对流横掠管束换热中，管束叉排与顺排的优缺陷重要可以从换热强度和流动阻力两方面加以阐述：(1)管束叉排使流体在弯曲的通道中流动,流体扰动剧烈，对流换热系数较大，同时流动阻力也较大；(2)顺排管束中流体在较为平直的通道中流动,扰动较弱,对流换热系数小于叉排管束,其流阻也较小；（3)顺排管束由于通道平直比叉排管束容易清洗。）为什么横向冲刷管束与流体在管外纵向冲刷相比，横向冲刷的传热系数大？（提醒:从边界层理论的角度加以阐述:纵向冲刷容易形成较厚的边界层,其层流层较厚且不易破坏。有三个因素导致横向冲刷比纵向冲刷的换热系数大:①弯曲的表面引起复杂的流动，边界层较薄且不易稳定；②管径小，流体到第二个管子时易导致强烈扰动；②流体直接冲击换热表面。)为什么电厂凝汽器中,水蒸气与管壁之间的传热可以不考虑辐射传热?(提醒：可以从以下3个方面加以阐述：（1）在电厂凝汽器中，水蒸气在管壁上凝结,凝结