最新青岛科技大学传热学复习真题

填空题
1.三种传热方式：____、____、____。

2.相变传热的两种方式：________、________。

3.真空中唯一的传热方式：________。

4.研究传热学的三种方法：________、________、________。

5.工程上的三类传热问题：________、________、________。

6.导热的机理：________、________、________。

7.非稳态导热的两类：________、________。

8.瞬态导热的两个阶段：________、________。

9.对流传热的五个因素：________、________、________、________、________。

10.对流换热系数h的获得方法：________、________、________、________。

11.研究热辐射的三种理想物体及特性：________、________、________。

12.角系数的性质：________、________、________。

13.光照射到表面的三种特性：吸收、反射、透射特性
简答题
1.普朗特数的定义：热边界层与流动边界层的相对厚度（即Pr=ν/a）
普朗特数的物理意义：Pr反应了流体中动量扩散与热扩散能力的对比，其大小可判断流动边界层和热边界层的相对厚度的情况。

2. 基尔霍夫定律的结论：（1）灰体的吸收比只取决于物体本身条件而与外界条件无关，因此对于灰体，无论辐射源是否为黑体，也无论辐射源是否与灰体达到热平衡，灰体的吸收比恒等于其发射率。

（2）灰体的发射率为常数，吸收比高的物体发射率也高，即善于吸收的物体也善于发射。

实际物体的吸收比都小于1，而黑体的吸收比等于1，因此同温度条件下，黑体的辐射力最大。

3.热传导的定义：由于物体各部分之间不发生位移时，仅依靠分子、原子或自由电子等微观粒子的热运动而产生的热能传递，是建立在组成物质的基本微观粒子随机运动基础上的扩散行为。

（直接接触传热）
表达式：Φ=λ/δ*(tw1-w2)
4.傅立叶定律及其表达式：导热的热流密度大小与该处的温度梯度成正比，其方向与温度梯度的方向相反，指向温度梯度的方向
表达式: ____________
意义：确定了热流密度与温度梯度之间的正比关系，热流密度是一个失量，它与温度梯度同在等温面的法线上，但是方向与之相反，永远指向温度降低的方向。

5.热导率的概念及其意义：表示物质导热能力的大小，
意义：单位温度梯度作用下物体内所产生的热流密度的大小。

表示基于扩散过程的能量传输的速率，是物质一个重要的热物性参数，表示该物质导热能力的大小。

6.三种边界条件及其定义：（1）规定了边界上的温度值，称为第一类边界条件，其数学
描述为：t>0时，____________。

对于稳态导热问题，_____=常量。

→（2）规定了边界上的热流密度值，成为第二类边界条件。

其数学描述为；___________式中，n为表面的法线方向，对于稳态导热问题，_____=常量。

（3）规定了边界上物体与周围流体间的表面传热系数h及周围流体的温度t f，成为第三类边界条件，其数学描述为____________。

在非稳态导热时，式中h
和t f，可为时间函数。

7.毕渥数的定义及其物理意义：
定义：表征固体内部单位导热面积上的导热热阻与单位面积上的换热热阻之比即
Biv=h（V/A）/λ
物理意义：Biv的大小反应了物体在非稳态导热条件作用下，物体内温度场的分布规律
8.相似原理：
单值条件：几何条件、初始条件、物理条件、边界条件
定义：对于两个同类的物理现象，如果在相应的时刻与相应的地点上与现象有关的物理量一一对应成比例，则称此两现象彼此相似。

应用条件：（1）同名的已定特征数相等；（2）单值性条件相似
相似原理可用来指导试验的安排及试验数据的整理，也可用来知道模化试验。

9.定向辐射力，定向辐射强度的定义，单位，联系与区别：
定向辐射力：如果辐射力是指在某规定方向上的单位面积上所发射的能量，称为定向辐射力，符号为Eθ，单位为W/(m2μm)。

定向辐射强度：在单位时间内，从单位可见辐射面积向某一方向θ的单位立体角内所发出的辐射能。

符号为I,单位为W/(sr·m^2)
10.黑体辐射的两个特点：
辐射：由理想放射物放射出来的辐射，在特定温度及特定波长放射最大量之辐射。

特点：1、黑体的单色辐射力随波长连续变化。

在=0和=时，都等于0；
2、随着黑体温度的增高，单色辐射力分布曲线的峰值（最大单色辐射力）向左移动。

11.角系数的定义及其描述：表示表面形状、大小、距离与方位的几何量。

12.肋片高度增加会带来肋片效率的下降和散热面积的增大，有人认为，随着肋片高度的增加会出现一个临界高度，超过这个高度后，肋片导热热数流量反而会下降。

分析这一观点的正确性。

答：错误，因为当肋片高度达到一定值时，通过该处截面的热流密度为零。

通过肋片的热流已达到最大值，不会因为高度的增加而发生变化。

13.对流传热边界层微分方程组是否适用于黏度很大的油和Pr很小的液态金属？为什么？
对于粘度很大的油类，Re数很低，速度边界层厚度与x为同一数量级，因而动量微分方程中与为同一量级，不可忽略，且此时由于速度u和v为同一量级，y方向的微分方程不能忽略。

对于液态金属，Pr很小，速度边界层厚度与温度边界层厚度相比，速度边界层厚度远远小于温度边界厚度，在边界层内，因而能量方程中不可忽略。

因此，对流换热边界层微分方程组不适用于粘度大的油和Pr很小的液态金属。

14发射率是物体表面的物性参数，那么一般情况下吸收比是否也是表面的物性参数？why
15.什么叫非稳态导热的正规状态或充分发展阶段?其具有什么样的特点?
答：非稳态导热过程进行到一定程度,初始温度分布的影响就会消失，虽然各点温度仍随时间变化,但过余温度的比值已与时间无关，只是几何位置(/x)和边界条件(Bi数)
的函数，亦即无量纲温度分布不变，这一阶段称为正规状况阶段或充分发展阶段。

这一阶段的数学处理十分便利，温度分布计算只需取无穷级数的首项进行计算。

推导
1.导热微分方程的推导
考虑一个内部存在温度梯度的均匀介质，假定：――所研究的物体是各向同性的连续介质;――热导率、比热容和密度均为已知。

要得到其温度分布t(x,y,z)，首先定义一个dxdydz 大小的微元（控制体积），分析所选定的控制体积中进行的跟能量和能量传输有关的过程。

――因为物体内部有温度梯度，每一个控制表面上都会有热传导发生，热传导过程的导热量遵循傅立叶导热定律，垂直于x、y和z坐标轴的各控制表面的热流密度分别记为q x,q y和q z，通过每个对应的控制表面的热流密度分别记为qz+dx、qy+dy和qz+dz。

根据热流密度的定义，dt时间内，沿x轴方向，经x表面导入的热量可以表示：
同样dt时间间隔内，沿x轴方向，经过x+dx表面导出的热量为：
应用泰勒展开，忽略高阶小量，可得：
所以dt时间间隔内，沿x轴方向导入和导出微元体的净热量为：
同样道理，dt时间间隔内，沿y轴方向导入与导出的净热量为：
dt时间间隔内，沿z轴方向导入与导出的净热量为：
所以，dt时间间隔内，导入与导出的净热量为：
根据傅立叶定律表达式：所以：
――在物体的内部，还可能有产生热能的内热源，dt时间内，内热源产生的热量可以表示为：――在微元控制体的内部，物质所储存的内热能的总量会发生变化，与之相对应的是物体内部的温度会随着时间发生变化，微元体热力学能的增量可以表示为：
运用能量守恒，根据热力学第一定律，微元体的热量平衡可以表述为：
联合各式，并消去dxdydzdt，可得：
2.对流传热微分方程的推导：
考虑到流过微元体时位能及动能的变化可以忽略不计，流体也不做功，根据热力学第一定律于是有：（a）
对于二维问题，在dt时间内从x、y两个方向以导热方式进入微元体的净热量
为：（b）
在dt时间内，微元体中流体温度改变了，其热力学能的增量为：（c）
由于流体流进、流出微元体所带入、带出的焓差可分别从x及y方向加以计算。

在dt时间内，由x处的截面进入微元体的焓为：（d）
而在相同的dt内由x+dx处的界面流出微元体的焓为：（e）
将两式相减可得dt时间在x方向上由流体净带出微元体的热量，略去高阶无穷小后为：（f）同理，y方向上的相应表达式为：（g）
于是，在单位时间内由于流体的流动而带出微元体的净热量为：（h）
将式（b）、式（c）、式（h）代入式（a）并化简，即得到二维、常物性、无内热源的能量微分方程：
27、作图、P 47 毕渥数Bi对平板温度场变化的影响
P79 流体沿等温平板流动时的热边界层。