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传热学试题库第一章概论一、名词说明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状况下，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，简称对潦传热。5 .辐射传热：物体不断向四周空间发出热辐射能，井被四周物体汲取.同时，物体也不断接收四周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i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：单位时间内雎位传热面当流体温度及壁面温度差为IK是的对流传热量，单位为W/（一K）o对流传热系数表示对流传热实力的大小。8 .辐射传热系数：单位时间内单位传热面当流体温度及壁面温度差为IK是的辐射传热址，单位为W/（miK）.辐射传热系数表示辐射传热实力的大小。9 .更合传热系数：单位时间内雎位传热面当流体温度及壁面温度差为IK是的更合传热量，单位为W/（m；K）o宏合传热系数表示宏合传热实力的大小。10 .总传热系数：总传热过程中热量传递实力的大小。数值上表示传热温差为IK时，单位传热面积在单位时间内的传热量。四、荷答题1 .试述三种热量传递基本方式的差别，并各举12个实际例子说明。（提示：从:种热用传递基本方式的定义及特点来区分这: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实力及壁面的影响状况）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？（提示：写出三个系数的定义并比较，单位分别为W（mK）,W（a8K）,W（m,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？（提示：分析热网及温压的关系，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，夏季及冬季室内温度都保持在22t左右，及李人们可以穿短袖衬衣，而冬季则要穿毛线衣。试用传热学学问说明这现象。（提示：从分析不同季节时墙体的传热过程和壁温，以及人体及端表面的热交换过程来说明这一现象（主要是人体及墙面的辐射传热的不同）其次章热传导一、名词说明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更率.4 .热导率：物性参数，热流密度矢域及温度降度的比值，数值上等于IK/m的温度梯度作用卜产生的热流密度。热导率是材料固有的热物理性质，表示物质导热实力的大小。5 .导温系数：材料传播温度变更实力大小的指标。6 .稳态导热：物体中各点温度不随时间而变更的导热过程。7 .非稳态导热：物体中各点温度随时间而变更的导热过程。8 .傅里叶定律：在各向同性均质的导热物体中，通过某导热面枳的热流密度正比于该导热面法向温度变更率。9 .保温（隔热）材料：XWO.12W（mK）（平均温度不高于350C时）的材料。10 .助效率：助片实际散热量及肋片最大可能散热量之比。11 .接触热阻：材料衣面由于存在肯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网。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。四、简答题1 .试说明材料的导热系数及导温系数之间有什么区分和联系，（提示：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，导温系数及导热系数成正比关系S=X/CP）,但导温系数不但及材料的导热系数有关，还及材料的热容量（或储热实力也有关：从物理意义看，导热系数表征材料导热实力的强弱，导温系数表征材料传播温度变更的实力的大小，两拧都是物性参数。）2 .试用所学的传热学学问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3,的结果，可得采纳温度计套管后造成的测量误差At为At=t,-th=,其中"W=超=修，欲使测墩误差A1.下降，可以采纳以下几种措施：（1）降低壁面及流体的温差（t,-t1.1.）,也就是想方法使肋基温度接近5可以通过对流体通道的外表面实行保温措施来实现。（2）增大（mH）值，使分母ch（mH）增大。详细可以用以下手段实现：增加H,延长温度计套管的长度；减小X,采纳导热系数小的材料做温度计套管，如采纳不锈钢管，不要用铜管。因为不矮钢的导热系数比铜和碳钢小。降低B,减小温度计套管的壁厚，采纳薄壁管。提高h增加温度计套管及流体之间的热交换。）3 .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：并清说明导热问题常见的三类边界条件。（提示：直角坐标系卜一维非稳态无内热源导热问题的导热微分方程式第类边界条件：>0,t,=f.（x,T）其次类边界条件：>0,第三类边界条件：>O,-,=,-z）4 .在一根蒸汽管道上须要加装一根测温套管，有：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留意哪些问题?（提示：及简答题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）5 .什么是接触热阻？削减固体壁面之间的接触热阻有哪些方.法？（提示：材料表面由于存在肯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眼，接触热阻的存在使相邻的两个表面产生温降（温度不连续）。接触热阻主要及表面粗糙度、表面所受压力、材料硬度、温度及四周介质的物性等有关，因此可以从这些方面考虑削减接触热阻的方法，此外，也可在固体接触面之间衬以导热系数大的铜箱或铝箝等以削减接触热阻。）第三章对流传热一、名词说明1 .速度边界层：在流场中壁面旁边流速发生急剧变更的薄层。2 .温度边界层：在流体温度场中壁面旁边温度发生.急剧变更的薄层。3 .定性温度：确定换热过程中流体物性的温度。4 .特征尺度：对F对流传热起确定作用的几何尺寸.5 .相像准则（如Nu,Re,Pr,Gr,Ra）：由几个变量组成的无量纲的组合量。6 .强迫对流传热：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。7 .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。8 .大空间自然对流传热：传热面上边界U的形成和发展不受四周物体的干扰时的自然对潦传热。9 .珠状凝聚：当凝聚液不能润湿壁面（0>9（）时，凝聚液在壁面上形成很多液滴，而不形成连续的液膜。10 .膜状凝聚：当液体能涧湿壁面时，凝聚液和壁面的润湿角（液体及壁面交界处的切面经液体到壁面的交角）。<90,凝聚液在壁面上形成一层完整的液膜。11 .核态沸腌：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，汽泡的猛烈扰动使表面传热系数和热流密度都急剧增加。12 .膜态沸腾：在加热表面上形成稳定的汽膜U,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。四、荷答题1.影响强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？（提示：影响强迫对流换热系数的因素及其影响状况可以通过分析强迫对流传热试瞪关联式，符各无量纲量绽开整理后加以表述。）2,试举几个强化管内强迫对流传热的方法（至少五个）。（提示：通过分析强迫对流换热系数的影响因素及增加扰动、采纳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、采纳机械搅拌等。）3.试比较强迫对流横掠管束传热中管束叉排及独排的优缺点。（提示：强迫对流横掠管束换热中，管束叉排及顺排的优缺点主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淌，流体扰动猛烈，对流换热系数较大，同时潦淌阻力也较大：（2）顺排管束中流体在较为平直的通道中流淌，扰动较弱，时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指管束简单清洗。）4.为什么横向冲刷管束及流体在管外纵向冲刷相比，横向冲刷的传热系数大？（提示：从边界层理论的角度加以阐述：纵向冲刷简单形成较厚的边界层，其层潦层较厚且不易破坏。有一:个因素造成横向冲刷比纵向冲刷的换热系数大：弯曲的表面引起困难的流淌，边界层较薄且不易稔定；管径小，流体到其次个管子时易造成猛烈扰动；流体干脆冲击换热表面。）5.为什么电厂凝汽浴中，水蒸气及管壁之间的传热可以不考虑辐射传热？（提示：可以从以下3个方面加以阐述：（I）在电厂凝汽器中，水蒸气在管壁上凝聚，凝聚换热系数约为450018000W（11f'.K）,对流换热量很大；（2）水蒸气及壁面之间的温差较小，因而辐射换热量较小：（3）及对流换热相比，辐射换热所占的份额可以忽视不计。）6.用准则方程式计算管内湍流对流传热系数时，对短管为什么要进行修正？（提示：从热边界以厚度方面加以阐述：（1）在入口段，边界U的形成过程一般由薄变厚：（2）边界层的变更引起换热系数由大到小变更，考虑到流型的变更，局部长度上可有波动，但总体上在入口段的换热较强（管长修正系数大于1）：（3）当1.d>50（或60）时，短管的上述影响可忽视不计,当1d<50（或60）时,则必需考虑入口段的影响。7.层流时的对流传热系数是否总是小丁湍流时的对流传热系数?为什么？（提示：该问题同样可以从入口效应角度加以阐述。在入口段边界层厚度从零起先增厚，若采纳短管，尽管处于层流工况，由于边界层较薄，对流换热系数可以大于索流状况。）8.什么叫临界热流密度?为什么当加热热流大于临界热流密度时会出现沸腌危机？（提示：用大容器饱和沸胸曲线说明之.以大容器饱和沸胸为例，（1）沸膊过程中，随着壁面过热度At的增大，存在自然对流、核态沸腾、不稳定膜态沸腾和膜态沸腾四个阶段，临界热流密度是从核态沸腾向膜态沸腾传变过程中所对应的最大热流密度：（2）当加热热流大于临界热流密度时，沸腌工况向膜态沸腾过渡,加热面上有汽泡汇合形成汽膜,将壁面及液体隔开,由F汽膜的热阻比液体大得多，使换热系数快速下降，传热恶化：（3）汽膜的存在使壁温急剧上升，若为限制热流加热设备，如电加热设备，则一旦加热热量大于临界热潦密度，沸腾工况从核态沸腾飞跃到稳定膜态沸腌，壁温飞升到100（TC以上（水），使设备烧毁。）9.试述不凝性气体影响膜状凝聚传热的缘由。（提示：少属不凝性气体的存在就将使凝聚换热系数减小，这可以从换热热阻增加和蒸汽饱和温度下降两方面加以阐述，（D含有不凝性气体的蒸汽凝聚时在液膜表面会渐渐枳聚起不凝性气体层，将蒸汽隔开，蒸汽凝聚必需穿过气层，使换热热阻大大增加；（2）随着蒸汽的凝聚，液膜表面气体分压力增大，使凝聚蒸汽的分压力降低，液膜表面蒸汽的饱和温度降低，削减r有效冷凝温差，减弱r凝聚换热Q第四章辐射传热、名词说明1.热辐射：由丁物体内部微观粒子的热运动状态变更，而将部分内能转换成电磁波的能量放射出去的过程。2,汲取比：投射到物体表面的热辐射中被物体所汲取的比例。3 .反射比：投射到物体表面的热辐射中被物体表面所反射的比例。4 .穿透比：投射到物体表面的热辐射中穿透物体的比例15 .黑体：汲取比=1的物体。6 .白体：反射比P=I的物体（漫射表面）7 .透亮体：透射比T=1的物体8 .灰体：光谱汲取比及波长无关的志向物体.9 .黑度：实际物体的辐射力及同温度下黑体辐射力的比值，即物体放射实力接近黑体的程度。10.辐射力：单位时间内物体的单位辐射面枳向外界（半球空间）放射的全部波长的辐射能。11 .漫反射表面：假如不论外界辐射是以束射线沿某方向投入还是从整个半球空间匀称投入，物体表面在半球空间范围内各方向上都有匀称的反射辐射度1.,则该表面称为漫反射表面.12 .角系数：从表面I发出的辐射能干脆落到表面2上的百分数。13 .有效辎射：单位时间内从单位面积离开的总辐射能，即放射用射和反射辐射之和。14 .投入辐射：单位时间内投射到单位面积上的总辐射能“15 .定向辐射度：单位时间内，单位可见辐射面积在某一方向P的单位立体角内所发出的总辐射能（放射辐射和反射辐射），称为在该方向的定向辐射度。16 .漫射表面：如该表面既是没放射表面，乂是漫反射表面，则该表面称为漫射表面。17 .定向辐射力：单位辐肘面积在单位时间内向某一方向单位立体角内放射的辐射能。18 .表面辐射热阻：由表面的辐射特性所引起的热阻。19 .遮热板：在两个辎射传热表面之间插入一块或多块薄板以减弱辐射传热。20 .重辐射面：辐射传热系统中表面温度未定而净粕射传热量为零的表面。四、简答题1 .试用所学的传热学学问说明用热电偶测M温气体温度时，产生测域误差的缘由有哪些？可以实行什么措施来减小测量误差?（提示：用热电偶测温时同时存在气流对热电偶换热和热电偶向四壁的散热两种状况，热电偶的读数小丁气流的实际温度产生误差.所以，引起误差的因素：烟气及热电偶间的更合换热小：热电偶及炉膛内壁间的辐射换热大。减小误差的措施：减小烟气及热电偶间的换热热阻，如抽气等：增加热电偶及炉腔间的辐射热阻，如加遮热板：设计出计算误差的程序或装置，进行误差补偿。）2 .试用传热原理说明冬天可以用玻璃温空种植热带植物的原理。（提示：可以从可见光、红外线的特性和玻璃的透射比来加以阐述。玻璃在日光（短波辎射）卜.是一种透亮体，透过率在90%以上，使绝大部分阳光可以透过玻璃将温室内物体和空气升温。室内物体所发出的辎射是一种长波辐射一一红外线，对于长波辐射玻璃的透过率接近于零，几乎是不透亮（透热）的，因此，室内物体升温后所发出的热辐射被玻璃挡在室内不能穿过.玻璃的这种辐射特性，使室内温度不断上升。）3 .试分析遮热板的原理及其在减弱辐射传热中的作用。（提示：可从遮热板能增加系统热阻角度加以说明。（1）在辐射换热表面之间插入金属（或固体）薄板，称为遮热板>（2）其原理是，遮热板的存在增大J'系统中的辐射换热热阻，使辐射过程的总热阻增大，系统黑度削减，使辐射换热量削减。（3）遮热板对于减弱辐射换热具有显著作用，如在两个平行辐射表面之间插入一块同黑度的遮热板，可使辐射换热量削减为原来的1/2,若采纳黑度较小的遮热板，则效果更为显著.）4 .什么叫黑体、灰体和白体?它们分别及黑色物体、灰色物体、白色物体有什么区分?在辐射传热中，引入黑体及灰体有什么意义？（提条：可以从黑体、白体、灰体的定义和有关辐射定律来阐述。依据黑体、白体、灰体的定义可以看出，这些概念都是以热辎射为前提的。灰色、黑色、白色是针对可见光而言的。所谓黑体、白体、灰体并不是指可见光下物体的儆色，灰体概念的提出访基尔霍夫定律无条件成立，及波长、温度无关，使汲取率的确定及辐射换热计算大为简化，因此具有址要的作用：黑体概念的提出访热辐射的汲取和放射具有了志向的参照物。）5 .玻璃可以透过可见光，为什么在工业热辐射范用内可以作为灰体处理？（提示：可以从灰体的特性和工业热辐射的特点来论述.所谓灰体是针时热辐射而言的，灰体是指汲取率及波长无关的物体。在红外区段，将大多数实际物体作为灰体处理所引起的误差并不大，一般工业热闹射的温度范困大多处于200OK以卜.，因此其主要热辐射的波长位于红外区域。很多材料的单色汲取率在可见光范困内和勿.外范用内有较大的差别，如玻璃在可见光范围内几乎是透亮的，但在工业热辐射范围内则几乎是不透亮的，并且其光谱汲取比及波长的关系不大，可以作为灰体处理。）6 .什么是“温室效应”？为什么说大气中的CO?含量增加会导致温室效应？（提示：可以从气体辐射的特点和能用平衡来加以说明。Co,气体具有相当强的粕射和汲取实力，属温室气体.依据气体辐射具有选择性的特点，C&气体的汲取光带有三段：2.65-2.8、4.15-4.45,13.017.0n,主要分布于红外区域。太阳辐射是短波辐射，波长范围在0.380.76Um,因此，对于太阳辎射C0,气体是透亮的，能量可以射入大气层。地面对空间的辐射是长波辎射，主要分布于红外区域，这部分辎射在CO,气体的汲取光带区段CO,气体会汲取能量，是不透亮的.在正常状况下，地球表面对能量的汲取和释放处丁平衡状态，但假如大气中的CO：含量增加会使大气对地面福射的汲取实力增加，导致大气温度上升，导致了所谓温室效应。）第五章传热过程及传热罂一、名词说明1 .传热过程:热量从高温流体通过壁面传向低温流体的总过程.2 .复合传热:对流传热及辐射传热同时存在的传热过程.3 .污垢系数:单位面积的污垢热W1.4 .肋化系数：助侧表面面积及光壁侧表面积之比.5 .顺流:两种流体平行流淌且方向相同6 .逆流：两种流体平行流淌且方向相反7 .效能:换热罂实际传热的热流星及最大可能传热的热流量之比.8 .传热单元数:传热温差为IK时的热潦量及热容量小的潦体温度变更IK所汲取或放出的热流圾之比.它反映了换热器的初投资和运行费用，是一个换热器的综合经济技术指标.9 .临界热绝缘直径:对应于最小总热阻（或最大传热量）的保温层外径.四、简答题1 .试举出3个隔热保温的措施，并用传热学理论阐明其原理？（提示:可以从导热、对流、辐射等角度举出很多隔热保温的例子.例如采纳遮热板,可以显著减弱表面之间的屈射换热，从传热学原理上看，遮热板的运用成倍地增加了系统中辐射的表面热阳和空间热阻，使系统黑度诚小，粕射换热量大大削减：乂如采纳夹层结构并抽真空，可以减弱对流换热和导热，从传热角度看，夹U结构可以使强迫对流或大空间自然对流成为有限空间自然对潦，使对流换热系数大大减小，抽真空，则杜绝了空气的臼然对流，同时也防止了通过空气的导热：再如表面包上高反射率材料或表面镀侬，则Uf以减小辐射表面的汲取比和放射率（黑度），增大辐射换热的表面热阻，使辎射换热减弱，等等。）2 .说明为什么很多高效隔热材料都采纳蜂窝状多孔性结构和多U隔热屏结构.（提示：从减弱导热、时流、辐射换热的途径方面来阐述。高效隔热材料都采纳蜂窝状多孔性结构和多层隔热屏结构，从导热角度看，空气的导热系数远远小于固体材料，因此采纳多孔结构可以显著减小保温材料的表观导热系数，阻碍了导热的进行：从对流换热角度看，多孔性材料和多房隔热屏阻隔r空气的大空间流淌，使之成为尺度特别有限的微小空间.使空气的自然对流换热难以开展，有效地阻碍了对流换热的进行；从辐射换热角度分析，蜂窝状多孔材料或多层隔热屏相当于运用了多层遮热板，可以成倍地阻碍辎射换热的进行，若再在隔热屏表面镀上高反射率材料，则效果更为显著。）3 .什么叫换热器的眼流布置和逆流布置?这两种布置方式有何特点？设计时如何选用？（提示：从烦、逆流布置的特点上加以论述。冷、热流体平行流淌且方向相同称为顺潦，换热器顺流布置具有平均温差较小、所需换热面积大、具有较低的壁温、冷流体出口温度低于热流体出口温度的特点。冷、热流体平行流淌但方向相反称为逆流,换热器逆流布置具仃平均温差大、所需换热面积小、具有较高壁温、冷流体出口温度可以而于热流体的出口温度的特点，设计中，一般较多选用逆流布当.，使换热器更为经济、有效，但同时也要考虑冷、热潦体潦道布置上的可行性，假如希望得到较高的壁面温度，则可选用逆流布笛反之，假如不希望换热器壁面温度太高，则可以选择顺流布置，或者顺、逆流混合布四方式。）4 .试说明并比较换热器计算的平均温差法和C-NTU法？（提示：从平均温压法和E-NTI:法的原理、特点上加以阐述。两种方式都可以用于换热器的设计计算和校核计.算，平均温差法是利用平均温差来进行换热涔的计.兑，而£-NTU法是利用换热器效能E及传热单元数NTIJ来进行换热罂计算。平均温压法要计算对数平均温压，而e-NTU法则耍计免热容量比、传热单元数或换热器效能。设计计尊时，用平均温差法比用£一NTU法便利，而在校核计算时，用ENTU法比用平均温差便利。）5 .请说明在换热设备中，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：从传热系数或传热热阻角度分析。在换热设备中，水垢、灰垢的存在将使系统中导热热阻大大增加，减小J'传热系数，使换热性能恶化，同时还使换热面易下发生腐蚀,并减小了流体的流通截面，较厚的污垢将使流淌阻力也增大。此外，热流体侧壁面结垢，会使壁面温度降低，使换热效率卜.降，而冷流体IW壁面结垢，会导致壁温上升，对于换热管道，甚至造成爆管事故。防止结垢的手段有定期排污、清洗、清灰，加强水处理，保证水质，采纳除尘、吹灰设备等。）传给过程及换热卷部分一、基本概念主要包括传热方程式及换热器设计、对数平均温差、换热器中两流体沿程温度变更曲线、强化传热及热R1.分析、传热系数试验测定方法等等。I、对壳管式换热器来说，两种流体在下列状况下，何种走管内，何种走管外？（D济洁及不清洁的：（2）腐蚀性大及小的；（3）温度高及低的：（4）压力大及小的：（5）流量大及小的；（6）粘度大及小的.答：（1）不清洁流体应在管内，因为壳侧清洗比较困难，而管内可定期折开端蛊清洗：（2）腐蚀性大的流体走管内，因为更换管束的代价比更换壳体要低，且如将腐蚀性强的流体置于壳侧，被腐蚀的不仅是壳体，还有管了：（3）温度低的流体置于壳侧，这样可以减小换热器散热损失:（4）压力大的流体置于管内，因为管侧耐压高，且低压流体置F壳例时有利于减小阻力损；（5）流取大的流体放在管外，横向冲刷管束可使表面传热系数蝌加：（6）粘度大的流体放在管外，可使管外的表面传热系数增加。2、为强化一台冷油器的传热，有人用提高冷却水流速的方法，但发觉效果并不显著C试分析缘由。答：冷油器中由于油的粘度较大，对流换热表面传热系数较小，占整个传热过程中热阻的主要部分，而冷却水的对流换热热阻较小，不占主导地位，因而用提而水速的方法，只能减小不占主导地位的水侧热阻，故效果不显著。3、有台钢管换热器，热水在管内流淌.空气在管束间作多次折流横向冲刷管束以冷却管内热水.有人提出，为提高冷却效果，采纳管外加装肋片并将钢管换成钢管。请你评价这一方案的合理性。答：该换热器管内为水的对流换热，管外为空气的对流换热，主要热阻在管外空气侧，因而在管外加装助片可强化传热“留意到钢的导热系数虽然小于铜的，但该换热器中管壁导热热阻不是传热过程的主要热阻，因而无需将钢管换成钢管.4、为了简化工程计算，将实际的更合换热突出一个主要冲突来反映，将其次要因素加以适当考虑或忽视掉，试简述多孔建筑材料导热、房屋外墙内表面的总换热系数、锅炉炉膛高温烟气及水冷壁之间的换热等三种详细状况的主次冲突。答：通过多孔建筑物材料的导热,孔隙内虽有对流和幅射,但导热是主要的,所以热量传递按导热过程进行计算,孔隙中的对流和辂射的因素在导热系数中加以考虑.（2）房屋外墙内表面的总换热系数是考虑了对流和辐射两因素的复合，两者所起作用相当，因对流换热计算简便,将辐射的因素折算在对流换热系数中较便利些。锅炉炉膛高温烟气及水冷壁之间的换热，由于火焰温度高达100OC以上,辎射换热量很大，而炉腺烟气流速很小,对流换热相对较小,所以一般忽视对流换热部分，而把火焰及水冷壁之间的换热按辐射换热计算。5、肋片间距的大小对肋壁的换热有何影响？答：当肋片间距减小时，肋片的数量增多，肋壁的表面枳相应地增大，故肋化系数B值增大，这对减小热阻有利：此外适当减小助片间距可以增加期片间流体的扰动，使换热系数h相应提高。但是减小肋片的间距是有限的,一般肋片的间距不小于边界以厚度的两倍，以免肋片间流体的温度上升，降低了传热的温差。6、如何考虑肋片高度/对肋壁传热的影响？答：肋爵/的影响必需同时考虑它对肋片效率1和肋化系数B两因素的作用。/增大将使1.降低,但却能使肋面积增大,从而使增大。因此在其他条件不变的状况下，如能针对详细传热状况,综合考虑上述两项因素,合理地选取/,使1.（hB）项达一最低值,从而获得最有利的传热系数KA值,以达到增加传热的目的。7、试述平均温差法（1.MTD法）和效能一传热单元数法（1.VrU法）在换热器传热汁算中各自的特点？答：1.MTI）法和CTTU法都可用于换热器的设计计算和校核计尊“这两种方法的设计计幻繁简程度差不多.但采纳IMn）法可以从求出的温差修正系数、,的大小看出所选用的流淌形式接近逆潦程度,有助于流淌形式的选择,这是eTTU法所做不到的。对于校核计算，两法都要试算传热系数,但是由WMn）法需反灯进行对数计算故较1.NTU法稍嫌麻烦些，校核计算时假如传热系数已知，则£-NTU法可干脆求得结果，要比1.MTD法简使得多。8、热水在两根相同的管内以相同流速流淌，管外分别采纳空气和水进行冷却。经过段时间后，两管内产生相同厚度的水垢。试问水垢的产生对采纳空冷还是水冷的管道的传热系数影响较大?为什么？答：采纳水冷时,管道内外均为换热较强的水，两侧流体的换热热阻较小，因而水垢的产生在总热阻中所占的比例较大.而空气冷却时，气健热组较大，这时，水垢的产生对急热阻影响不大。故水垢产生对采纳水冷的管道的传热系数影响较大.二、定址计算主要包括：夏合换热及传热过程、热阻分析、换热器设计计算,换热器校核计算.I、外径为200E采暧热水输送保温管道，水平架空铺设于空气温度为-5C的室外，四周墙壁表面平均温度近似为0T管道采纳岩棉保温瓦保温，其导热系数为(WmC)=O.027-0.00017r(C).管内热水平均温度为100C,由接触式温度计测得保温层外表面平均温度为45C,表面放射率为09,若忽视管壁的导热热阻，试确定管道散热损失、保温层外表面宾合换热系数及保温层的厚度。解：管道散热损失包括自然时流散热损失和辐射散热损失两部分.确定自然对流散热损失：1.1.÷k,45÷(-320定性温度22C-tW×98x45-(-5)*02,(SPr1.-啾一/"与-3+?0.g×0703-415!x0,八(1.506!0-,则凡.“1.25(OPr),n.-0125(4151i0)in-43.2S,1.t2-o2.59×103<<c<wh=*X1=4328×5605/2.u-7tift9-fz)-11×02×56O5×45-(-5)三17608%确定辐射散热损失：属空腔(4，)及内包壁()之间的辐射换热问题，且4)通。三11×0,9567×10×(45+273)*-(÷273)*三74891/单位管氏管道散热损失1.鼻c+牛口=%99%h=-Tr=e=6543gr确定保温层外表面身合换热系数：HkT/)11×0,9×(45+5)加。确定保温层的密度：由傅立叶定律积分方法获得。p,dr=-p(0027+OOOOmw,分别变量得：jA比,即：g=3jna=-Ioo27x(QTr)+X×000017(-d)1.2rRx2ndJ/JJy="027×(45-100)+O0007(45a-100i)j得管道外径W=°1加保温层的厚度产铝02-011-2-0.045m2、一所平顶屋，屋面材料厚B=02m,导热系数.=0.6W(mK),屋面两OM的材料放射率e均为0.9,冬初，室内温度维持t,=18C,室内四周墙壁亦为18C,且它的面积远大于顶棚面积。天空有效辐射温度为-60C。室内顶棚表面对流表面传热系数A=O529W(m'K),屋顶对潦表面传热系数h：=2i.%(m-),问当室外气温降到多少度时，雇面即起先结霜(,j=o?),此时室内顶棚温度为多少?此感是否可算出复合换热表面传热系数及其传热系数？解：求室内顶棚曲度1.稳态时由热平衡，应有如下关系式成立：室内更合换热量,=导热量G=室内复合换热量”'三¼t-QM+4%忆Y)：因。'=。且结霜时1=°P,可得：¼t>-)+w(i-7i)三-o)O，即0.529(18-w)+09×567x10t(2914-7i)-xw解得：=116T4求室外气温J匕-Ti)因3"=应可得:加F加矶广仇）”认5（叫做Se舟67)+T平缈留意到传热方向，可以求出境合换热系数加、Ac.依据“N叩依F)w%j),¼=46873A1+¼,-O529+46875.396%依据"F"匕F)r,1.",a'76237%hfi-j+¼-211-26.237-5137%依求传热系数A'KJ=JH3078w/a1<511,02,1miKhfxhri539606-51373、一蒸汽冷凝器，内侧为t.E1.OC的下饱和蒸汽，汽化潜热r=223'%,外侧为冷却水，进出口水温分别为30C和80C,已知内外侧换热系数分别为I（H/七，及300'Z七，该冷凝冷面积A=2m：现为了强化传热在外侧加肋，肋壁面积为原面积的4倍，肋壁总效率n=09,若忽视冷凝器本身导热热阻，求单位时间冷凝蒸汽量.解:对数平均温差：f=110-30=80c.f=U0-80=30c.詈=簧.5。98z30*C11-iHH5吃3%女+=1.1传热系数月him)100OO3000×4×09=14Z.«51293×2×5098=52WX10jJF5294x10$nx7*g单位时间冷凝蒸汽量：r2230x10'47、设计一台给水加热器，将水从15C加热到80匕，水在管内受迫流淌，质量潦量为2kgs,比热为4.1868kJkg*C0管内径为0O1.16<n,外径0.019m,用I1.OC的饱和蒸汽加热,在加热器为饱和液体.己知管内外的对流传热系数分别为4306W/mF和7153册/m：C：汽化潜热r=2229.9kJkg;且忽视管壁的导热热阻，试利用£-NTU法确定所需传热面积.该换热器运行段时间后，在冷热流体潦量及进口温度不变的条件下，只能将水加热到60*C,试采纳对数平均温差法确定运行中产生的污垢热阻。提示：一侧流体有相变时，=1.-e'解：利用&-NTU法确定所需传热面积。”=0.2换热器效能为：h'ti”0-15传热单元数为：WU=-1.n(】-e)=-In(I-O6842)=1527J=/1.2x4侬8=8373.6%a26879传热系数为：元石碱.而需说明因为管内径为0O1.16m,外径0.019m,即管壁较薄，可视为平壁的传热过程。由，得:,4=TI-=1.1527×21.=36w1换热器面积为：K2687.9采纳时数平均温差法确定运行中产生的污垢热阻。对数平均温差：1.'三11.-I5三95c,f=110-60=50r,-i,95-50h竺InW*50«70I«C3(x-')三83736×(60-15)=576812JFr=旦=2Z11.=14932”“,4zw3,6x701/*«七运行中产生的污垢热阻为：J0(M)03"f¾K,K1493226879/犷焦辑射基本定律部分一、基本概念主要包括热辐射基本概念及名词说明、醇体辐射基本定律、实际物体辐射特性及其应用。I、北方深秋季节的早髭，树叶叶面上经常结霜。试向树叶上、卜去面的哪一面结箱?为什么？答：霜会结在树叶的上表面.因为早晨，上表面朝向太空，下表面朝向地面。而太空表同的温度低于摄氏零度，而地球表面温度一般在零度以上。由于相对树叶下表面来说，其上表面须要向太空辐射更多的能量，所以树叶卜.表面温度较高，而上表面温度较低且可能低于零度，因而简单.结霜。2、如图所示的真.空辐射炉，球心处有一黑体加热元件，试指出，3处中何处定向辐射强度最大?何处辐射热流最大?假设，处对球心所张立体角相同。答：由黑体辐射的”贝特定律知，定向柏射强度及方向无关。故1.=I厂1,。而三处对球心立体角相当，但及法线方向夹角不同，01>02>03,所以处辐射热流最大，处最小.3、有一台放置于室外的冷库，从减小冷库冷量损失的角度动身.冷库外壳颜色应涂成深色还是浅色？答：要削减冷库冷损，须尽可能少地汲取外界热量，而尽可能多地向外糅放热量。因此冷库败取较浅的颜色，从而使汲取的可见光能量较少，而向外放射的红外线较多。4,何谓“漫一灰表面”？有何实际意义？答：“漫一次表面”是探讨实际物体表面时建立的志向体模型漫辐射、漫反射指物体表面在辐射、反射时各方向相同.灰表面是指在同一温度下表面的辐射光谱及黑体辐射光谱相像，汲取率也取定值.“漫一灰表面”的实际意义在于相物体的辐射、反射、汲取等性质志向化,可应用热辐射的基本定律了。大部分工程材料可作为涉辐射表面，并在红外线波长范围内近似看作灰体.从而可将基尔霍夫定律应用于辐射换热计算中。5、你以为下述说法：“常温下呈红色的物体表示此物体在常温下红色光的单色放射率较其它色光（黄、绿、兰）的单色放射率为高。”对吗?为什么？（注：指无加热源条件卜.）答：这一说法不对。因为常温下我们所见到的物体的散色，是由于物体对可见光的反射造成的.红色物体正是由于它对可见光中的黄、绿、蓝等色光的汲取率较大,对红光的汲取率较小,反射率较大形成的.依据基而彼夫定律E、=a、，故常温下呈红色的物体,其常温下的红色光单色放射率较其他色光的单色光放射率要小.6、某楼房室内是用白灰粉刷的，但即使在昭朗的白天，远眺该楼房的窗口时，总觉得里面黑洞洞的，这是为什么？答：窗口相对丁室内面积来说较小，当射线（可见光射线等）从窗口进入室内时在室内经过多次反竟汲取、反射，只有极少的可见光射线从窗口反射出来，由于视察点距离窗口很远，故从窗口反射出来的可见光到达视察点的份额很小，因而就很难反射到远眺人的眼里，所以我们就觉得窗口里面黑涧洞的.7、实际物体表面在某一温度T下的单色辐射力随波长的变更曲线及它的单色汲取率的变更曲线有何联系?如巳知其草色辐射力变更曲线如图所示，试定性地画出它的堆色汲取率变更曲线。答：从图中可以分析出，该物体表面为非灰体，依据基尔蜜夫定律，=e,即为同一波长线及线之比。该物体.单色汲取率变更曲线如图所示。二、定量计算包括建立辐射换热的能用守恒关系式，兰贝特定律的应用，利用物体的光辐（即单色）射特性计算辐射换热，等等。1、