传热学试题库含参考复习资料讲解.docx
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1、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
2、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
3、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
4、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
5、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
6、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
7、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
8、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
9、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 .
10、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(09()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)。
11、50(或60)时,短管的上述影响可忽视不计,当1d(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
12、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
13、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
14、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
15、.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
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