传热学重点汇总
传热学复习资料汇总
传热学复习资料汇总一、名词汇总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,在物体各局部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,称为外表对流传热,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,称为外表辐射传热,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/(m2·K)。
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/(m2·K)。
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/(m2·K)。
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。
11.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。
12.等温面(线):由物体内温度相同的点所连成的面〔或线〕。
13.温度梯度:在等温面法线方向上最大温度变化率。
14.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 K/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,表示物质导热能力的大小。
传热学知识整理1-4章
绪论一、概念1. 传热学: 研究热量传递规律的科学。
2. 热量传递的基本方式: 热传导、热对流、热辐射。
3. 热传导(导热): 物体的各部分之间不发生相对位移、依靠微观粒子的热运动产生的热量传递现象。
(纯粹的导热只能发生在不透明的固体之中。
)4. 热流密度:通过单位面积的热流量(W/m2)。
5.热对流: 由于流体各部分之间发生相对位移而产生的热量传递现象。
热对流只发生在流体之中, 并伴随有导热现象。
6. 自然对流: 由于流体密度差引起的相对运功c7. 强制对流: 出于机械作用或其他压差作用引起的相对运动。
8. 对流换热:流体流过固体壁面时, 由于对流和导热的联合作用, 使流体与固体壁面间产生热量传递的过程。
9. 辐射: 物体通过电磁波传播能量的方式。
10.热辐射: 由于热的原因, 物体的内能转变成电磁波的能量而进行的辐射过程。
11. 辐射换热:不直接接触的物体之间, 出于各自辐射与吸收的综合结果所产生的热量传递现象。
12. 传热过程;热流体通过固体壁而将热量传给另一侧冷流体的过程。
13.传热系数: 表征传热过程强烈程度的标尺, 数值上等于冷热流体温差1时所产生的热流密度。
14. 单位面积上的传热热阻:单位面积上的导热热阻: 。
单位面积上的对流换热热阻:对比串联热阻大小就可以找到强化传热的主要环节。
15. 导热系数是表征材料导热性能优劣的系数, 是一种物性参数, 不同材料的导热系数的数值不同, 即使是同一种材料, 其值还与温度等参数有关。
对于各向异性的材料, 还与方向有关。
常温下部分物质导热系数: 银: 427;纯铜: 398;纯铝: 236;普通钢: 30-50;水: 0.599;空气: 0.0259;保温材料: <0.14;水垢: 1-3;烟垢: 0.1-0.3。
16. 表面换热系数不是物性参数, 它与流体物性参数、流动状态、换热表面的形状、大小和布置等因素都有关。
17. 稳态传热过程(定常过程):物体中各点温度不随时间而变。
传热学知识点总结
传热学知识点总结本文将围绕传热学的基本概念、传热方式、传热方程、传热实验和应用等方面进行详细的介绍和总结,以便读者更好地了解传热学的相关知识。
一、传热学的基本概念1. 热量传递热量传递是指物体内部或物体之间由于温度差异而产生的热量的传递过程。
热量的传递方式主要有传导、对流和辐射三种。
2. 传热方程传热方程描述了物体内部或物体之间热量传递的数学关系,是传热学的基础理论。
传热方程一般包括传热率、温度差和传热面积等参数,可以用来计算热量传递的速率和大小。
3. 传热系数传热系数是描述物体材料对热量传递率影响的重要参数,通常用符号h表示。
在物质传热过程中,传热系数的大小直接影响热量的传递速率。
4. 传热表面积传热表面积是指在热量传递过程中热量流经的表面积,是计算热传递速率的重要参数。
传热表面积的大小与物体的形状和大小有关,也与传热方式和传热系数有关。
5. 热传导热传导是一种物质内部热量传递的方式,指的是热量通过物质内部原子、分子之间相互作用的传递过程。
热传导是传热学的基本概念之一。
6. 热对流热对流是一种物体表面热量传递的方式,指的是热量通过流体传递到物体表面,然后再由物体表面传递到其它介质的传热过程。
7. 热辐射热辐射是一种通过电磁波传递热量的方式,是物体之间没有接触的情况下进行热量传递的重要方式。
热辐射是传热学的另一个基本概念之一。
二、传热方式1. 传导传热传导传热是指热量通过物质内部的原子、分子的直接作用而传递的方式。
在传导传热过程中,热量的传递是从高温区向低温区进行的,其传热速率与温度差和物质的传热系数有关。
2. 对流传热对流传热是指流体传热传递的方式,包括自然对流和强制对流两种。
在对流传热过程中,流体的流动是热量传递的主要形式,其传热速率与流体的流速、温度差和传热面积有关。
3. 辐射传热辐射传热是通过电磁波传递热量的方式,是物体之间没有接触的情况下进行热量传递的重要方式。
在辐射传热过程中,热量的传递不依赖于介质,而是通过电磁波的辐射进行的。
传热学复习要点
传热学复习要点1-3节为导热部分1.导热理论基础(分稳态导热和非稳态导热) (1)导热现象的物理本质及在不同介质中的传递特征.依靠分子,原子和自由电子等微观粒子热运动进行的热量传递.气体中为分子,金属中为电子,非导电固体和液体中为晶格(2)温度场的空间时间概念.表达式:t=f(x,y,z, τ)空间用x,y,z表示.时间用τ.稳态: 非稳态:(3)温度梯度的概念和表达式.定义: 两等温面温差与其法线方向距离的比值极限..表达式:(4)傅立叶定律的概念及其表达式.----导热基本定律定义:表达式:适用范围:只适用于各向同性的固体材料.(5)导热系数的定义,物理意义和影响因素.表达式:物理意义:表征物体导热能力的大小.影响因素:(6)物性参数为常数时的导热微分方程式在各种不同条件下的数学表达.导热微分方程---由傅立叶定律和热一律导出.导热微分方程表达式:无内热源:稳态温度场:无内热源且为稳态温度场:(7)导温系数的表达及其物理意义,与导热系数的区别.导温系数a定义: a=λ/cρ;物理意义:表示物体加热或冷却时,物体内部各部分温度趋于一致的能力.(8)导热过程单值性条件和数学表达.单值性条件包括4个:几何条件;物理条件;时间条件;边界条件;其中边界条件分3类:①第一类边界条件:已知边界面温度.②第二类边界条件:已知边界面热流密度..③第二类边界条件:已知边界面与周围流体间的表面传热系数及周围流体温度tf.牛顿冷却公式:2.稳态导热--t=f(x,y,z)(1)通过单层平壁,多层平壁和复合平壁的导热计算式及温度分布,热阻概念及其表达式和运用.A: 第一类边界条件: 在无内热源,常物性条件下1)单层平壁,高度h>>厚度δ,即为无限大平壁.因是一维导热,所以温度分布为线性分布.t=tw1-(tw1-tw2)x/δ;热流密度q=tw1-tw2/(δ/λ)=Δt/Rt.热阻Rt: Rt=Δt/q.2)多层平壁:温度分布为折线..B: 第三类边界条件: 厚度δ,无内热源,常物性单层平壁:q=(tf1-tf2)/(1/h1+δ/λ+1/h2)Rt=1/h1+δ/λ+1/h2多层平壁:q=(tf1-tf2)/(1/h1+δ/λ+1/h2)C: 复杂的平壁导热:(串连加并联)RA与RB串连: R=RA+RB;RA与RB并连: R=1/(1/RA+1/RB).D: 导热系数为t的函数:λ=λ0(1+bt)t= q=此时,温度分布为二次曲线.(2)通过单层圆筒壁和多层圆筒壁的导热及温度分布,热阻表达式和运用.工程上长度l>>厚度δ的称为圆筒壁导热.1)第一类边界条件:内径为r1,外径为r2单层: 边界条件:t=q=温度分布为曲线分布.多层:q=1)第三类边界条件:单层:多层:(3)临界热绝缘直径的物理概念和如何确定合理的绝热层厚度. 当绝热层外径=dx时,总热组最小,散热量最大.这一直径称为临界~~Dx=dc=2λins/h2.说明:外径d2<dc时,热损失反而增大.外径d2>dc时,加绝热层才有效.(4)肋片的作用及温度分布曲线,肋片效率概念及影响因素,肋片散热量的计算式.---- 只讨论等截面直肋1)等截面直肋:肋高为l,肋厚为δ,肋片周边长度为U,导热系数为λ,l>>δ,可认为肋片温度只沿着高度方向变化.边界条件:2)过余温度:以周围介质tf为基准的温度.θ=t-tf.其中m=温度分布为一条余弦双曲函数,即沿x反向逐渐降低.肋端国余温度:3)肋片表面散热量:4)肋片效率:定义:在肋片表面平均温度tm下,肋片的实际散热量Φ与假定整个肋片表面都处在肋基温度to时的理想散热量Φo的比值.即:结论:①当m一定时,随着肋高增加, Φ先迅速增大然后逐渐趋于平缓.也即η先降低,肋高增加到一定程度时, Φ急剧降低.②ml大,肋端过于温度小,肋片表面tm小,效率低.所以应降低m提高效率.③λ与h都给定时,m随U/A降低而减小.变截面肋片效率高.(5)接触热阻的形成和表达式.两固体直接接触,因接触面不绝对平整,会产生接触热阻.定义式:减小接触热阻的措施:改善接触面粗糙镀;提高接触面挤压压力;减小表面硬度;接触面上涂油.3.非稳态导热(分瞬态导热和周期性导热)两个重要准则:Fo准则和Bi准则.Bi=(δ/λ):(1/h)Fo=aτ/δ2(1)瞬态导热过程及周期性不稳态导热过程的特点.前者物理量瞬间变化.后者物理量周期性变化.(2)Fo准则的表达式及物理意义,当Fo>0.2时,无限大平壁内的温度变化规律.傅立叶准则:Fo=aτ/δ2物理意义:表征不稳态导热过程的无因次时间. Fo>0.2为临界值.无限大平壁:在进行到F o>0.2的时间起,物体中任何给定地点的过余温度的对数值将随时间按线性规律变化.(3)Bi准则的表达式及物理意义, Bi准则对无限大平壁内温度分布的影响.毕渥准则Bi=(δ/λ):(1/h)物理意义:表征物体内部导热热阻与表面对流换热热阻之比.它的值越小,内部温度越趋于均匀一致.Bi<0.1可近似认为,物体温度是均匀一致的.(4)运用集总参数法的条件及温度计算式.集总参数法的条件:对于平板,圆柱,球体,温度计算式:V为体积,A为表面积,初始温度θ=to-tf.地下建筑的预热:5-7节为对流换热部分5.对流换热分析(对流换热=导热+热对流)(1)对流换热过程的特征及基本计算公式.定义:流体因外部原因(强迫对流)或内部原因(自然对流)而流动并与物体表面接触时发生的热量传递.特征:①导热与热对流同时存在的复杂热传递过程②必须有直接接触(流体与壁面)和宏观运动;也必须有温差③由于流体的粘性和受壁面摩擦阻力的影响,紧贴壁面处会形成速度梯度很大的边界层基本计算公式:---牛顿冷却公式:q=h(tw-tf)(2)影响对流换热的因素.影响因素:①流动的起因(强迫对流或自然对流);②流动状态(层流或紊流);③有无相变;④换热表面几何因素;⑤流体的物理性质。
传热学复习
第一章绪论1、热流量(heat transfer rate)单位时间内通过某一给定面积的热量2、热流密度(heat flux ):通过单位面积的热流量。
3、热对流(heat convection):流体的宏观运动引起的流体各部分之间的相对位移,冷热流体相互渗透导致的热量传递过程。
4、对流传热(convective heat transfe):流体流过一个物体表面时流体与物体表面间的热量传递过程。
自然对流(natural convection):流体冷热部分的密度不同引起。
强制对流(forced convection):流体的流动是由于水泵风机或其他压差作用热辐射(thermal radiation):因热的原因发出辐射能辐射传热(radiation heat transfer是指物体辐射与吸收过程的综合结果。
黑体Black body:能吸收投入到其表面上的所有热辐射能量的物体。
10、传热过程overall heat transfer process:)是热量在被壁面隔开的两种流体之间的热量传递过程。
11、传热系数k(overall heat transfer coefficient)12、牛顿冷却公式h=表面传热系数convection heat-transfer eoeffieient, W/m2・°Celectromag netic radiati on 电磁辐射vacuum 真空con versi on 转换斯忒藩-玻耳兹曼定律Stefan-Boltzmann Law Stefa n-Boltzma nn con stant£ - emissivity 发射率(黑度) Stefa n-Boltzma nn con sta nt_8 2 4 - 5.67 10 W/m K稳态传热steady-state heat transfer热阻Thermal resista nee第二章稳态热传导Steady-state heat con duct ion1、温度场Temperature field绝热材料Heat insulating materials2、热扩散率thermal diffusivity , m2/s3、边界条件Boundary Conditions4、一维稳态导热One-dimensional steady state heat conduction5、单层平壁Single plane wall So:(t2 "t i)6单层圆筒壁t 2=t i-q「'i十?n^ln(r/r i)R =ln( J rj _ ln( d? d i) 一2- - l5、6、7、8 过余温度 excess temperature 日 =t _ t^九A ce总 ch[m(H - x)] 0ch (m H )18 "°ch(mH)(atX —H )7 肋片 Fin --- extended surface on circular tube or plane wall 依附于基础表面的扩展 表面 矩形的rectangular2 hP①=XAd6dxhP= ---- 日 0th (m H )」m9肋效率Fin efficiency :实际散热量:假设整个肋表面处于肋基温度下得散热量第三章 非稳态导热Un steady heat co nduction 温度随时间变化的导热1正规状况阶段regular regime 不受初始温度的影响 Initial condition 初始条件 Boundary condition 边界条件 2 毕渥数 Biot Number h 心; R Bi = ---- = —— = —z九 仃h R h3、 集中参数法 Lumped-heat-capacity method4、 傅里叶数 Fourier number 指数曲线 exponential curve 时间常数 time constant5、 热电偶thermocouple 适用性,适用范围 即plicability 特征长度 characteristiclen gth丄 丄一a (V/A)2t - J _e-[hA/FcVkFot ° - t ::时间常数:When . - :?cV/ hABi =— -0.16 海斯勒图 Heisler Charts Fo>0.27、 离散方程 discretization equation 内节点 inner grid points 8、 热平衡法 Thermal balanee method9、- 0ewns■日-r = exp 「BV F O V )-0 t -tot t• Im4,n m,ny x△ x=巴. 次人门1-t mn :吕!匸!mn =0xyyJJ1 J a・r —f1 *--1 -m ,n -im’nr 1 Im-1,nm+1,n2・t1 (2 t t2 xcwX n 、0【mn = ;(2tm」,n +°门屮 +[mnj + 十丿=U4丸 k夕卜部角点 the exterior corner node2・t=l(t= +t + Xfn + 24 xqim,nm -1,nm,n -122九 人内部角点 the interior corner node第五章对流传热1、强制对流 forced convection 自然对流 natural/free convection 相变 phase change 层流 laminar 湍流 turbulent 管束 tube banks 竖向的 vertical 水平的 horizontal 局部表面传热系数 local convective heat transfer coefficient 粘性 viscous 质量流量 mass flow 焓 enthalpy 动量 momentum2流动边界层Flow boundary layer :流体的速度随着离开壁面距离的增加急剧增 加,经过一个薄层后速度增长接近主流速度。
传热学知识点总结
传热学知识点总结传热学是研究热量从一个物体或一个系统传递到另一个物体或系统的科学。
它是热力学的一部分,具有广泛的应用领域,包括能源转换、热力学系统设计和工艺优化等。
以下是传热学的一些重要知识点的总结:1.热传导:热量通过直接接触和分子间的碰撞传递。
在固体中,热传导是最主要的传热方式,其传递速率与物质的热导率、温度梯度和传热距离有关。
2.热对流:热量通过流体(液体或气体)的流动传递。
对流传热的速率取决于流体的速度、温度差和传热面积。
3.热辐射:热能以电磁波的形式从热源发出,无需介质介导即可传递热量。
热辐射与物体的温度和表面特性有关,如表面的发射率和吸收率。
4.导热方程:描述了热传导现象,可以用来计算温度随时间和空间的变化。
它与热导率、物体的几何形状和边界条件有关。
5.导热系数:材料的物理性质,描述了材料导热性能的好坏。
较高的导热系数表示材料更好地传递热量。
6.热对流换热系数:描述了流体换热的能力,表示单位面积上的热量传递速率和温度差之间的关系。
7.四能截面:描述了热辐射的性质,反映了物体吸收、反射和透射电磁波的能力。
8.热阻和热导率:用于描述物体或系统中热量传递的难易程度。
热阻与热导率成反比。
9.传热过程中的能量守恒:热量传递过程中,能量守恒定律适用。
传热的总能量输入等于输出。
10.辐射传热公式:根据黑体辐射定律,描述了热辐射的能量传递,常用于计算热源辐射的热量。
11.对流换热公式:根据精细的实验和理论研究,发展了一系列对流换热公式,用于估算流体对流传热。
12.热导率与温度的关系:大多数材料的热导率随温度的升高而增大,但也有一些例外情况。
13. 传热表征:传热通常使用无量纲数值来表征,如Nusselt数、Prandtl数和Reynolds数,它们描述了传热过程中流体的性质和行为。
14.界面传热:当两个物体或系统接触时,它们之间的传热称为界面传热。
界面传热常见的形式包括对流传热和热辐射。
15.传热器件和应用:传热学的知识应用于各种传热器件和系统,如换热器、蒸发器、冷却器等,为工程和科技应用提供了基础。
传热学学习要点
传热学杨世铭陶文铨〇、文章框架1绪论1。
1 传热学的研究内容及其在科学技术和工程上的应用1.2吸能传递的三种基本方式1.3 传热过程和传热系数1。
4 传热学的发展简史和研究方法2 稳态热传导2.1 导热基本定律-—傅里叶定律2。
2 导热问题的数学描写2。
3 典型以为稳态导热问题分析解2.4 通过肋片导热2.5 具有内热源的一维导热问题2.6 多稳态导热的求解3 非稳态热传导3.1 非稳态导热的基本概念3.2零维问题的分析法——集中参数法3。
3 典型一维物体非稳态导热的分析解3。
4 半无限大物体的非稳态导热3.5 简单几何形状物体多维非稳态导热的分析解4 热传导问题的数值解法4。
1 导热问题数值求解的基本思想4.2 内节点离散方程的建立方法4。
3 边界节点离散方程的建立方法4.4 非稳态导热问题的数值解法5 对流传热的理论基础5.1 对流传热概况5。
2 对流传热问题的数学描写5.3 边界层型对流问题的数学描写5.4 流体外掠平板传热层流分析解及比拟理论6 单相对流传热的实验关联式6.1相似原理与量纲分析6.2 相似原理的应用6.3 内部强制对流传热的实验关联式6。
4 外部强制对流传热——流体横掠单管、球体及管束的实验关联式6。
5大空间与有限空间内自然对流传热的实验关联式6。
6 射流冲击传热的实验关联式7 相变对流传热7.1凝结传热的模式7.2膜状凝结分析解及计算关联式7。
3 膜状凝结的影响因素及其传热强化7.4 沸腾传热的模式传热学学习要点7.5 大容器沸腾传热的实验关联式7。
6 沸腾传热的影响因素及其强化7.7 热管简介8 热辐射基本定律和辐射特性8.1 热辐射现象的基本概念8.2 黑体热辐射的基本定律8.3 固体和液体的辐射特性8.4 实际物体对辐射能的吸收与辐射关系8.5 太阳与环境辐射9 辐射传热的计算9.1 辐射传热的角系数9.2 两表面封闭系统的辐射传热9.3 多表面系统的辐射传热9。
传热学知识点
传热学1.热传导方式传热在固体液体气体中发生2.传热方式为热传导,热对流,热辐射3.等温面的特点:(1) 温度不同的等温面或线彼此不能相交;(2) 在连续的温度场中,等温面不会中断(3) 若温度间隔相等时,等温线的疏密可反映出不同区域导热热流密度(单位面积的热流量)的大小。
4.热量方向与温度梯度方向相反5.热量传递方向不止能从高温处传向低温处6.复合传热是指既有对流换热,又有辐射换热的换热现象7.热传导1.热传导定义:物体内部或相互接触的表面间,由于分子、原子及自由电子等微观粒子的热运动及相互碰撞而产生的热量传递现象称为热传导( 简称导热)2.特点:物质各部分不会发生相对位移3.热导率特点:1)对于同种物质,其固态的热导率值最大,气态的热导率值最小2)一般金属的热导率大于非金属的热导率3)导电性能好的金属,其导热性能也好4)纯金属的热导率大于它的合金5)对于各向异性物体,热导率的数值与方向有关5)对于同种物质,其晶体的热导率要大于非晶体的热导率热对流1.热对流:指流体的宏观运动使温度不同的流体相对位移而产生的热量传递的现象,显然,热对流只能发生在流体之中,而且必然伴随有微观微粒热运动产生的导热。
2.流动原因:一自然对流:温度不同引起密度差,轻者上浮,重者下沉;二强制对流:风机、泵或搅拌等外力所致流体质点的运动。
3.强制对流引起的热量传递远大于自然对流热量传递4.热辐射1.热射线主要有有红外线,可见光2.热辐射特点:(1) 热辐射总是伴随着物体的内热能与辐射能这两种能量形式之间的相互转化。
(2) 热辐射不依靠中间媒介,可以在真空中传播因此,又称其为非接触性传热。
(3) 物体间以热辐射的方式进行的热量传递是双向的。
即不仅高温物体向低温物体辐射热能,而且低温物体向高温物体辐射热能。
3.布鲁布鲁对流换热1.对流换热:流体与固体表面之间的热量传递是热对流和导热两种基本传热方式共同作用,不是基本传热方式2.特点:(1) 导热与热对流同时存在的热传递过程(2) 必须有直接接触(流体与壁面)和宏观运动;也必须有温差(3) 由于流体粘性和受壁面摩擦阻力的影响,紧贴壁面处会形成速度梯度很大的边界层3.对流换热是指流体流经固体时流体与固体表面之间的热量传递现象4.圆管壁稳定传热时,温度呈对数曲线分布5.某管道采用两种不同的材料组成保温层,如果内外保温层厚度相等,将导热系数小的材料放置在外层,保温效果更好(错误)6.提高对流传热系数的途径:①使流动从层流转变为湍流②增加流速③增大管径④选用螺纹管,短管,弯管(5). 在管外流动,应加折流板7.沸腾三个阶段:自然对流、核状沸腾、膜状沸腾,工业上采用核状沸腾8.边界层的分离增强了流体的扰动,h 增大/ 流体在圆管外的换热,为避免层流,底层对对流换热的影响会设置障碍物,促使边界层的分离形成,为增强传热效果9.空气在圆管内做湍流运动,当其他条件不变,空气流速提高一倍时,对流传热h为原来对流传热系数的1.74倍10.某管道采用两种不同的材料组成保温层,如果内外保温层厚度相等,将导数系数小的材料放置在外层,保温效果更好(错误)11.蒸汽冷凝时,定期排放不凝性气体。
传热学知识点
传热学主要知识点1.热量传递的三种基本方式。
热量传递的三种基本方式:导热(热传导)、对流(热对流)和热辐射。
2.导热的特点。
a 必须有温差;b 物体直接接触;c 依靠分子、原子及自由电子等微观粒子热运动而传递热量;d 在引力场下单纯的导热一般只发生在密实的固体中。
3.对流(热对流)(Convection)的概念。
流体中(气体或液体)温度不同的各部分之间,由于发生相对的宏观运动而把热量由一处传递到另一处的现象。
4对流换热的特点。
当流体流过一个物体表面时的热量传递过程,它与单纯的对流不同,具有如下特点:a 导热与热对流同时存在的复杂热传递过程b 必须有直接接触(流体与壁面)和宏观运动;也必须有温差c 壁面处会形成速度梯度很大的边界层 5.牛顿冷却公式的基本表达式及其中各物理量的定义。
6. 热辐射的特点。
a 任何物体,只要温度高于0 K ,就会不停地向周围空间发出热辐射;b 可以在真空中传播;c 伴随能量形式的转变;d 具有强烈的方向性;e 辐射能与温度和波长均有关;f 发射辐射取决于温度的4次方。
[]W )(∞-=t t hA Φw []2m W )( f w t t h AΦq -==7.导热系数, 表面传热系数和传热系数之间的区别。
导热系数:表征材料导热能力的大小,是一种物性参数,与材料种类和温度关。
表面传热系数:当流体与壁面温度相差1度时、每单位壁面面积上、单位时间内所传递的热量。
影响h因素:流速、流体物性、壁面形状大小等。
传热系数:是表征传热过程强烈程度的标尺,不是物性参数,与过程有关。
常温下部分物质导热系数:银:427;纯铜:398;纯铝:236;普通钢:30-50;水:0.599;空气:0.0259;保温材料:<0.14;水垢:1-3;烟垢:0.1-0.3。
8.实际热量传递过程:常常表现为三种基本方式的相互串联/并联作用。
9.复杂传热过程二、解答题和分析题1、热量、热流量与热流密度有何联系与区别?热能:物质所具有的内动能(广延量,物质的微观运动属性)。
(整理)传热学知识点
传热学主要知识点1.热量传递的三种基本方式。
热量传递的三种基本方式:导热(热传导)、对流(热对流)和热辐射。
2.导热的特点。
a 必须有温差;b 物体直接接触;c 依靠分子、原子及自由电子等微观粒子热运动而传递热量;d 在引力场下单纯的导热一般只发生在密实的固体中。
3.对流(热对流)(Convection)的概念。
流体中(气体或液体)温度不同的各部分之间,由于发生相对的宏观运动而把热量由一处传递到另一处的现象。
4对流换热的特点。
当流体流过一个物体表面时的热量传递过程,它与单纯的对流不同,具有如下特点:a 导热与热对流同时存在的复杂热传递过程b 必须有直接接触(流体与壁面)和宏观运动;也必须有温差c 壁面处会形成速度梯度很大的边界层 5.牛顿冷却公式的基本表达式及其中各物理量的定义。
[]W )(∞-=t t hA Φw []2m W )( f w t t h AΦq -==6. 热辐射的特点。
a 任何物体,只要温度高于0 K,就会不停地向周围空间发出热辐射;b 可以在真空中传播;c 伴随能量形式的转变;d 具有强烈的方向性;e 辐射能与温度和波长均有关;f 发射辐射取决于温度的4次方。
7.导热系数, 表面传热系数和传热系数之间的区别。
导热系数:表征材料导热能力的大小,是一种物性参数,与材料种类和温度关。
表面传热系数:当流体与壁面温度相差1度时、每单位壁面面积上、单位时间内所传递的热量。
影响h因素:流速、流体物性、壁面形状大小等。
传热系数:是表征传热过程强烈程度的标尺,不是物性参数,与过程有关。
常温下部分物质导热系数:银:427;纯铜:398;纯铝:236;普通钢:30-50;水:0.599;空气:0.0259;保温材料:<0.14;水垢:1-3;烟垢:0.1-0.3。
8.实际热量传递过程:常常表现为三种基本方式的相互串联/并联作用。
9.复杂传热过程Downside surface: adiabaticx A/4 A/4第一章导热理论基础1傅立叶定律的基本表达式及其中各物理量的意义。
传热学知识点
传热学知识点传热学是研究热量传递的学科,对人类生活和工业生产有着重要的影响。
以下是关于传热学的一些知识点:1.热量传递方式:传热学研究的首要内容是热量在不同物质之间的传递方式。
热量传递有三种方式:导热、对流和辐射。
导热是指热量通过固体或液体的直接接触传递。
对流是指热量通过流体的运动传递,可以分为自然对流和强制对流两种。
辐射是指热量通过电磁波传递,无需介质参与。
2.热传导:导热是最常见的传热方式,它是由于不同物质内部的分子间作用力导致的。
导热的速度和物质的热导率有关,热导率是物质表征导热性能的物理量。
3.对流传热:对流是在流体中传递热量的方式。
它是由于流体的运动导致的热量传递。
在自然对流中,热量传递是由于流体受热后的密度变化产生的,而在强制对流中,热量传递是由于外界施加的压力或泵力导致的。
4.辐射传热:辐射是通过电磁波传递热量。
辐射传热不需要介质的参与,可以在真空中进行。
辐射传热的强度与物体的温度和表面性质有关,通常用斯特藩-玻尔兹曼定律来描述。
5.热传导的控制:控制热传导是提高节能和减少能源消耗的关键。
可以通过增加物体之间的接触面积、减少物体之间的间距、增加物质的热导率等方法来提高热传导效率。
6.流体流动换热:对流传热是通过流体的运动来传递热量的,研究流体流动条件下的传热现象是传热学的一个重要方向。
流体流动的方式有层流和湍流,研究边界层和流动分离等现象对于准确预测和控制流体流动换热过程至关重要。
7.换热设备:传热学在工程中的应用主要是研究和设计换热设备,如换热器、冷却塔、锅炉等。
这些设备的设计要考虑热量传递效率、流体流动特性以及材料的选择等因素。
8.相变传热:相变是物质由一种状态向另一种状态转变的过程,如液体变为固体时释放的凝固潜热。
相变传热是一种特殊的传热方式,研究相变传热现象对于设计冷凝器、蒸发器等设备有着重要意义。
9.传热计算和实验:传热学的研究方法包括传热计算和实验。
通过传热方程和边界条件来计算热传导、对流和辐射等传热过程。
(完整版)传热学知识点
(完整版)传热学知识点传热学主要知识点1. 热量传递的三种基本方式。
热量传递的三种基本方式:导热(热传导)、对流(热对流)和热辐射。
2. 导热的特点。
a 必须有温差;b 物体直接接触;c 依靠分子、原子及自由电子等微观粒子热运动而传递热量;d 在引力场下单纯的导热一般只发生在密实的固体中。
3. 对流(热对流)(Convection)的概念。
流体中(气体或液体)温度不同的各部分之间,由于发生相对的宏观运动而把热量由一处传递到另一处的现象。
4 对流换热的特点。
当流体流过一个物体表面时的热量传递过程,它与单纯的对流不同,具有如下特点:a 导热与热对流同时存在的复杂热传递过程b 必须有直接接触(流体与壁面)和宏观运动;也必须有温差c 壁面处会形成速度梯度很大的边界层5. 牛顿冷却公式的基本表达式及其中各物理量的定义。
q ' = h (t w - t ∞ )(w)= q 'A = Ah (t w - t ∞ )w / m 2h 是对流换热系数单位 w/(m 2 k) q ' 是热流密度(导热速率),单位(W/m 2)是导热量 W6. 热辐射的特点。
a 任何物体,只要温度高于 0 K ,就会不停地向周围空间发出热辐射;b 可以在真空中传播;c 伴随能量形式的转变;d 具有强烈的方向性;e 辐射能与温度和波长均有关;f 发射辐射取决于温度的 4 次方。
7. 导热系数, 表面传热系数和传热系数之间的区别。
导热系数:表征材料导热能力的大小,是一种物性参数,与材料种类和温度关。
表面传热系数:当流体与壁面温度相差1 度时、每单位壁面面积上、单位时间内所传递的热量。
影响h 因素:流速、流体物性、壁面形状大小等传热系数:是表征传热过程强烈程度的标尺,不是物性参数,与过程有关。
第一章导热理论基础1 傅立叶定律的基本表达式及其中各物理量的意义。
傅立叶定律(导热基本定律):q ' = -k ?dT q ' = -k ?T = -k (i ?T + j ?T + k ?T) x ?dx ?x ?y ?zq ' = -k ?T n ?nT(x,y,z)为标量温度场圆筒壁表面的导热速率 q r= -kA dTdr = -k (2rL ) dT dr垂直导过等温面的热流密度,正比于该处的温度梯度,方向与温度梯度相反。
传热学复习资料
传热学复习资料第一章概论一、名词解释热流量是单位时间内传递的热量,热流密度是单位传热面上的热流量。
导热是指物体内部温度差或不同温度物体接触时,物质微粒的热运动传递热量的现象。
对流传热是流体通过固体壁的热传递过程,包括表面对流传热和导热。
辐射传热是物体向周围空间发出和接收热辐射能的过程。
总传热过程是指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。
对流传热系数、辐射传热系数和复合传热系数分别表示对流传热能力、辐射传热能力和复合传热能力的大小。
总传热系数表示总传热过程中热量传递能力的大小。
二、填空题1.热量传递的三种基本方式为热传导、热对流、热辐射。
2.热流量是指单位时间内传递的热量,单位为W;热流密度是指单位传热面上的热流量,单位为W/m2.3.总传热过程是指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,总传热系数表示它的强烈程度。
4.总传热系数是指传热温差为1K时,单位传热面积在单位时间内的传热量,单位为W/(m2·K)。
5.导热系数的单位是W/(m·K),对流传热系数的单位是W/(m2·K),传热系数的单位是W/(m2·K)。
6.复合传热是指复合传热系数等于对流传热系数和辐射传热系数之和,单位为W/(m2·K)。
7.单位面积热阻rt的单位是K/W,总面积热阻Rt的单位是m2·K/W。
8.单位面积的导热热阻可以表示为m2·K/W或K/W。
9.单位面积的对流传热热阻可以表示为1/h。
10.总传热系数K与单位面积传热热阻rt的关系为rt=1/K。
11.总传热系数K与总面积A的传热热阻Rt的关系为Rt=1/KA。
12.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。
13.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。
14.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270W/(m·K),其复合传热系数为100 W/(m2·K)。
传热学知识点总结
传热学知识点总结传热学是研究物质内部和不同物质之间能量传递的一门科学。
它广泛应用于工程领域,涉及到热传导、对流传热和辐射传热等多个方面。
下面我将总结一些传热学的重要知识点。
1.傅立叶定律:它是传热学中最基本的定律之一,也被称为热传导定律。
根据傅立叶定律,热传导速率正比于温度梯度的负值。
数学上可以表示为q=-k∇T,其中q是单位时间内的热流量,k是导热系数,∇T是温度梯度。
2.热传导:指的是热量通过物质内部的传递过程。
在固体中,热传导主要通过分子振动、电子热传导和晶格热传导等方式进行。
3.热对流:指的是通过流体的流动来传递热量。
热对流可以分为自然对流和强制对流两种形式。
自然对流是由于密度差异引起的,而强制对流是通过外部力的作用产生的。
4.辐射传热:是指热量通过电磁波的辐射传递。
所有物体在温度大于绝对零度时都会发出辐射,而辐射传热不需要通过介质传递。
辐射传热受到物体的表面性质和温度的影响。
5.热导率:是材料传导热量的能力的度量,通常用导热系数k来表示。
热导率越大,材料传导热量的能力就越强。
各种材料的热导率不同,可以用于选择合适的材料来满足特定的传热要求。
6.热阻和热导:热阻是指阻碍热量传递的能力。
热阻的大小与材料的导热性质和传热面积有关。
热导是热量在单位时间内通过材料的能力,可以用于计算传热速率。
7.对流换热系数:对流传热时,介质和界面的性质会影响传热速率。
通过引入对流换热系数h,可以描述介质与界面之间的热量传递能力。
对流换热系数与流体性质、流动方式和传热界面的条件有关。
8.对流传热的努塞尔数:努塞尔数是用于表征对流传热能力的无量纲数。
努塞尔数与热传导、对流传热系数和传热面积有关。
9.辐射传热的黑体辐射:黑体辐射指的是一个完美吸收和辐射的物体的辐射行为。
根据斯蒂芬-波尔兹曼定律,黑体辐射功率与温度的四次方成正比。
黑体辐射是辐射传热中一个重要的概念。
10.换热器:换热器是用于在两个流体之间传递热量的设备。
传热学知识点总结
第一章§1-1 “三个W”§1-2 热量传递的三种基本方式§1-3 传热过程和传热系数要求:通过本章的学习,读者应对热量传递的三种基本方式、传热过程及热阻的概念有所了解,并能进行简单的计算,能对工程实际中简单的传热问题进行分析(有哪些热量传递方式和环节)。
作为绪论,本章对全书的主要内容作了初步概括但没有深化,具体更深入的讨论在随后的章节中体现。
本章重点:1.传热学研究的基本问题物体内部温度分布的计算方法热量的传递速率增强或削弱热传递速率的方法2.热量传递的三种基本方式(1).导热:依靠微观粒子的热运动而产生的热量传递。
传热学重点研究的是在宏观温差作用下所发生的热量传递。
傅立叶导热公式:(2).对流换热:当流体流过物体表面时所发生的热量传递过程。
牛顿冷却公式:(3).辐射换热:任何一个处于绝对零度以上的物体都具有发射热辐射和吸收热辐射的能力,辐射换热就是这两个过程共同作用的结果。
由于电磁波只能直线传播,所以只有两个物体相互看得见的部分才能发生辐射换热。
黑体热辐射公式:实际物体热辐射:3.传热过程及传热系数:热量从固壁一侧的流体通过固壁传向另一侧流体的过程。
最简单的传热过程由三个环节串联组成。
4.传热学研究的基础傅立叶定律能量守恒定律+ 牛顿冷却公式+ 质量动量守恒定律四次方定律本章难点1.对三种传热形式关系的理解各种方式热量传递的机理不同,但却可以(串联或并联)同时存在于一个传热现象中。
2.热阻概念的理解严格讲热阻只适用于一维热量传递过程,且在传递过程中热量不能有任何形式的损耗。
思考题:1.冬天经太阳晒过的棉被盖起来很暖和,经过拍打以后,效果更加明显。
为什么?2.试分析室内暖气片的散热过程。
3.冬天住在新建的居民楼比住旧楼房感觉更冷。
试用传热学观点解释原因。
4.从教材表1-1给出的几种h数值,你可以得到什么结论?5.夏天,有两个完全相同的液氮贮存容器放在一起,一个表面已结霜,另一个则没有。
传热学知识点
传热学主要知识点1.热量传递的三种基本方式。
热量传递的三种基本方式:导热(热传导)、对流(热对流)和热辐射。
2.导热的特点。
a 必须有温差;b 物体直接接触;c 依靠分子、原子及自由电子等微观粒子热运动而传递热量;d 在引力场下单纯的导热一般只发生在密实的固体中。
3.对流(热对流)(Convection)的概念。
流体中(气体或液体)温度不同的各部分之间,由于发生相对的宏观运动而把热量由一处传递到另一处的现象。
4对流换热的特点。
当流体流过一个物体表面时的热量传递过程,它与单纯的对流不同,具有如下特点:a 导热与热对流同时存在的复杂热传递过程b 必须有直接接触(流体与壁面)和宏观运动;也必须有温差c 壁面处会形成速度梯度很大的边界层 5.牛顿冷却公式的基本表达式及其中各物理量的定义。
[]W )(∞-=t t hA Φw []2m W )( f w t t h AΦq -==6. 热辐射的特点。
a 任何物体,只要温度高于0 K,就会不停地向周围空间发出热辐射;b 可以在真空中传播;c 伴随能量形式的转变;d 具有强烈的方向性;e 辐射能与温度和波长均有关;f 发射辐射取决于温度的4次方。
7.导热系数, 表面传热系数和传热系数之间的区别。
导热系数:表征材料导热能力的大小,是一种物性参数,与材料种类和温度关。
表面传热系数:当流体与壁面温度相差1度时、每单位壁面面积上、单位时间内所传递的热量。
影响h因素:流速、流体物性、壁面形状大小等。
传热系数:是表征传热过程强烈程度的标尺,不是物性参数,与过程有关。
常温下部分物质导热系数:银:427;纯铜:398;纯铝:236;普通钢:30-50;水:;空气:;保温材料:<;水垢:1-3;烟垢:。
8.实际热量传递过程:常常表现为三种基本方式的相互串联/并联作用。
9.复杂传热过程Upside surface: adiabaticDownside surface: adiabatic xai LL2L A/A/A/第一章导热理论基础1傅立叶定律的基本表达式及其中各物理量的意义。
传热学知识点总结
传热学知识点总结传热学是物理学的一个重要分支,研究物体间传递热量的规律和方式。
下面是一些传热学的重要知识点的总结。
1.热量传递方式:传热学研究的第一个重要问题是热量的传递方式。
主要有三种方式:传导、对流和辐射。
传导是通过固体或液体内部的分子振动和自由电子振动而传递热量的方式;对流是通过液体或气体的运动而传递热量的方式;辐射是通过热辐射的电磁波传递热量的方式。
不同物体间的传热方式通常是综合应用这些方式。
2.热传导:热传导是固体或液体内部的热量传递方式。
它遵循傅里叶热传导定律,即热传导速率正比于温度梯度,与导热系数成正比。
导热系数是物质的一个固有特性,用于描述物质对热量的导热能力。
热情况下,低导热系数的物质不容易传递热量,而高导热系数的物质能够更好地传递热量。
3.对流传热:对流是热量通过液体或气体的运动而传递的方式。
它分为自然对流和强迫对流。
自然对流是由密度差异引起的液体或气体的自发运动,如气流中的热空气上升;强迫对流是通过外部力量推动流体运动,如风扇吹起的空气。
对流传热具有较高的传热效率,因为流体的运动可以带走物体表面的热量。
4.辐射传热:辐射是通过热辐射的电磁波传递热量的方式。
所有物体在室温下都会发射辐射,其强度与温度的四次方成正比。
黑体是指一个理想化的物体,能够完全吸收所有辐射,并以最大强度发射辐射。
根据斯特藩-玻尔兹曼定律,黑体辐射的强度正比于温度的四次方。
实际物体的辐射强度可以用其发射率和黑体辐射强度之间的比例来描述。
5.热传导方程:热传导方程是研究固体或液体内部热量传递的数学模型。
它描述了材料内部温度随时间和空间的变化。
热传导方程是一个偏微分方程,其中包含了热传导系数、材料的热容和密度等参数。
6.传热换热系数:传热换热系数描述了传热过程中介质对热量的传递能力。
它是一个物质特性,不同物质和不同传热方式都有不同的传热换热系数。
传热换热系数的大小直接影响传热速率,较大的传热换热系数意味着更快的传热速率。
传热知识点总结
传热知识点总结一、传热的基本概念1. 热传递方式热传递是指热能从高温物体传递到低温物体的过程。
在自然界中,热传递有三种方式:传导、对流和辐射。
1)传导:是指热量在固体或液体内部通过分子的传递而进行传热的现象。
传导的速度取决于物体的热导率和温度梯度。
2)对流:是指热量通过流体内部的流动而进行传热的现象。
对流传热是一种辐射传热和传导传热的耦合方式。
3)辐射:是指热能在真空和空气中通过电磁波传递而进行传热的现象。
辐射传热不需要介质,能够在真空中进行传递。
2. 热传递规律根据热传递方式的不同,热传递规律也有所不同。
在传导传热中,热流密度与温度梯度成正比;在对流传热中,热流密度与温度差、流体性质和流体速度有关;在辐射传热中,表面辐射率与物体表面性质、温度和波长有关。
3. 热传递计算在工程设计中,通常需要计算物体的传热过程。
传热计算需要考虑传热方式、传热系数、温度梯度等因素,并且可以利用传热方程进行计算。
二、传热的机制1. 传导传热传导传热是通过颗粒内部的分子振动而进行热传递的过程。
传导传热取决于介质的热导率和温度梯度。
传导传热的传热率与温度梯度成正比,与距离成反比,通常可以用傅立叶传热定律进行描述。
2. 对流传热对流传热是通过流体内部的流动而进行热传递的过程。
对流传热的传热率与温度差、流体性质和流体速度有关。
对流传热还与流体的黏度、密度、导热系数等物性参数有关。
3. 辐射传热辐射传热是通过电磁波在真空或空气中进行热传递的过程。
辐射传热的传热率与物体的表面性质、温度和波长有关。
辐射传热的计算通常需要考虑黑体辐射、灰体辐射等因素。
三、传热的数学模型1. 一维传热在一维情况下,传热可以用傅立叶传热方程进行描述。
该方程包括传热导数和传热系数两个物理量,并可以用来描述传导传热、对流传热和辐射传热。
2. 二维传热在二维情况下,传热可以用拉普拉斯传热方程进行描述。
该方程可以用来描述平板、圆柱、球体等形状的传热过程,并可以通过适当的边界条件进行求解。
传热学重点
传热学重点1.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递现象,称为导热;对流则是流体各部分之间发生宏观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,辐射换热时不仅有能量的转移还伴有能量形式的转换。
1.什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。
1-10 一炉子的炉墙厚13cm ,总面积为202m ,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2.09×104kJ/kg ,问每天因热损失要用掉多少千克煤?解:根据傅利叶公式KW t A Q 2.7513.0)50520(2004.1=-??=?=δλ每天用煤d Kg /9.3101009.22.753600244=1-12 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t w =69℃,空气温度t f =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:根据牛顿冷却公式()f w t t rlh q -=π2所以()f w t t d qh -=π=49.33W/(m 2.k)1-21 有一台气体冷却器,气侧表面传热系数1h =95W/(m 2.K),壁面厚δ=2.5mm ,)./(5.46K m W =λ水侧表面传热系数58002=h W/(m 2.K)。
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1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2集总参数法:忽略物体内部导热热阻的简化分析方法7何谓膜状凝结过程,不凝结气体是如何影响凝结换热过程的?蒸汽与低于饱和温度的壁面接触时,如果凝结液体能很好的润湿壁面,它就在壁面上铺展成膜,这种凝结形式称为膜状凝结。
不凝结气体对凝结换热过程的影响:在靠近液膜表面的蒸气侧,随着蒸气的凝结,蒸气分压力减小而不凝结气体的分压力增大。
蒸气在抵达液膜表面进行凝结前,必须以扩散方式穿过聚集在界面附近的不凝结气体层。
因此,不凝结气体层的存在增加了传递过程的阻力。
16试说明管槽内强制对流换热的入口效应。
流体在管内流动过程中,随着流体在管内流动局部表面传热系数如何变化的?外掠单管的流动与管内的流动有什么不同管槽内强制对流换热的入口效应:入口段由于热边界层较薄而具有比较充分的发展段高的表面传热系数。
入口段的热边界层较薄,局部表面传热系数较高,且沿着主流方向逐渐降低。
充分发展段的局部表面传热系数较低。
外掠单管流动的特点:边界层分离、发生绕流脱体而产生回流、漩涡和涡束。
19为什么二氧化碳被称作“温室效应”气体?气体的辐射与吸收对波长具有选择性,二氧化碳等气体聚集在地球的外侧就好像给地球罩上了一层玻璃窗:以可见光为主的太阳能可以达到地球的表面,而地球上一般温度下的物体所辐射的红外范围内的热辐射则大量被这些气体吸收,无法散发到宇宙空间,使得地球表面的温度逐渐升高20试分析大空间饱和沸腾和凝结两种情况下,如果存在少量不凝性气体会对传热效果分别产生什么影响?原因?对于凝结,蒸气中的不可凝结气体会降低表面传热系数,因为在靠近液膜表面的蒸气侧,随着蒸气的凝结,蒸气分压力减小而不凝结气体的分压力增大。
蒸气在抵达液膜表面进行凝结前,必须以扩散方式穿过聚集在界面附近的不凝结气体层。
因此,不凝结气体层的存在增加了传递过程的阻力。
大空间饱和沸腾过程中,溶解于液体中的不凝结气体会使沸腾传热得到某种强化,这是因为,随着工作液体温度的升高,不凝结气体会从液体中逸出,使壁面附近的微小凹坑得以活化,成为汽泡的胚芽,从而使q~Δt沸腾曲线向着Δt 减小的方向移动,即在相同的Δt下产生更高的热流密度,强化了传热。
21太阳能集热器的吸收板表面有时覆以一层选择性涂层,使表面吸收阳光的能力比本身辐射能力高出很多倍。
请问这一现象与吉尔霍夫定律是否矛盾?原因?基尔霍夫定律表明物体的吸收比等于发射率,但是这一结论是在“物体与黑体投入辐射处于热平衡”这样严格的条件下才成立的,而太阳能集热器的吸收板表面涂上选择性涂层,投入辐射既非黑体辐射,更不是处于热平衡,所以,表面吸收阳光的能力比本身辐射能力高出很多倍,这一现象与基尔霍夫定律不相矛盾。
22请说明Nu、Bi的物理意义,Bi趋于0和趋于无穷时各代表什么样的换热条件?Nu数表明壁面上流体的无量纲温度梯度Bi表明固体内部导热热阻与界面上换热热阻之比Bi趋于0时平板内部导热热阻几乎可以忽略,因而任一时刻平板中各点的温度接近均匀,并随着时间的推移整体的下降,逐渐趋近于外界温度。
Bi趋于无穷时,表面的对流换热热阻几乎可以忽略,因而过程一开始平板的表面温度就被冷却到外界温度,随着时间的推移,平板内部各点的温度逐渐下降而趋近于外界温度。
23举例说明什么是温室效应,以及产生温室效应的原因位于太阳照耀下被玻璃封闭起来的空间,例如小轿车、培养植物的暖房等,其内的温度明显地高于外界温度,这种现象称为温室效应。
这是因为玻璃对太阳辐射具有强烈的选择性吸收性,从而大部分太阳辐射能穿过玻璃进入有吸热面的腔内,而吸热面发出的常温下的长波辐射却被玻璃阻隔在腔内,从而产生了所谓的温室效应。
4、分别写出N u 、R e 、P r 、B i 数的表达式,并说明其物理意义。
答:(1)努塞尔(Nusselt)数,λl h Nu =,它表示表面上无量纲温度梯度的大小。
(2)雷诺(Reynolds)数,νl u ∞=Re ,它表示惯性力和粘性力的相对大小。
(3)普朗特数,aν=Pr ,它表示动量扩散厚度和能量扩散厚度的相对大小。
(4)毕渥数,λl h B i=,它表示导热体内部热阻与外部热阻的相对大小。
8、集总参数法的适用条件是什么?满足集总参数法的物体,其内部温度分布有何特点?答:集总参数法的适用条件是B i <0.1,其特点是当物体内部导热阻远小于外部对流换热热阻时,物体内部在同一时刻均处于同一温度,物体内部的温度仅热是时间的函数,而与位置无关。
20、写出时间常数的表达式,时间常数是从什么导热问题中定义出来的?它与哪些因素有关? 答:时间常数的表达式为hA cVc ρτ=,是从非稳态导热问题中定义出来的,它不仅取决于几何A V /参数和物性参数c ρ,还取决于换热条件h 。
23、何谓遮热板(罩)?答:插入两个辐射换热表面之间的用于削弱两个表面之间辐射换热的薄板或罩。
31、在寒冷的北方地区,建房用砖采用实心砖还是多孔的空心砖好?为什么?答:采用空心砖较好,因为空心砖内部充满着空气,而空气的导热系数相对较小,热阻较大,空心砖导热性较之实心砖差,同一条件下空心砖的房间的散热量小保温性好。
北方深秋季节的清晨,树叶叶面上常常结霜。
试问树叶上、下表面的哪一面上容易结霜?为什么?答:霜会容易结在树叶的上表面,因为树叶上表面朝向太空,而太空表面的温度会低于摄氏零度;下表面朝向地面,而地球表面的温度一般在零度以上。
相对于下表面来说,树叶上表面向外辐射热量较多,温度下降的快,一旦低于零度时便会结霜。
38、什么是物体的发射率和吸收率?二者在什么条件下相等?答:实际物体的辐射力与同温度下黑体的辐射力之比称为该物体的发射率;投射到物体表面的总能量中被吸收的能量所占的份额是物体的吸收率。
由基尔霍夫定律可知:当物体表面为漫灰表面时,二者相等。
39、窗玻璃对红外线几乎是不透过的,但为什么隔着玻璃晒太阳却使人感到暖和?答:窗玻璃对红外线几乎不透过,但对可见光则是可透过的,当隔着玻璃晒太阳时,太阳光可以穿过玻璃进入室内,而室内物体发出的红外线却被阻隔在室内,因房间内温度越来越高,从而感到暖和。
42、为什么用电加热时容易发生电热管壁被烧毁的现象?而采用蒸汽加热时则不会?答:用电加热时,加热方式属于表面热流密度可控制的,而采用蒸汽加热时则属于壁面温度可控制的情形。
由大容器饱和沸腾曲线可知,当热流密度一旦超过临界热流密度时,工况就有可能很快跳至稳定的膜态沸腾,使得表面温度快速上升,当超过壁面得烧毁温度时,就会导致设备的烧毁;采用蒸汽加热由于壁面温度可控制,就容易控制壁面的温升,避免设备壁面温度过度升高,使其温度始终低于设备的烧毁温度。
43、用热电偶监测气流温度随时间变化规律时,应如何选择热电偶节点的大小?答:在其它条件相同时,热电偶节点越大,它的温度变化一定幅度所需要吸收(或放出)的热量越多,此时虽然节点换热表面积也有所增大,但其增大的幅度小于体积增大的幅度。
故综合地讲,节点大的热电偶在相同的时间内吸收热量所产生的温升要小一些。
由hA cVc ρτ=定义知,)(/r f A V =,r 为节点的半径,显然,节点半径越小,时间常数越小,热电偶的相应速度越快。
44、由导热微分方程可知,非稳态导热只与热扩散率有关,而与导热系数无关。
你认为对吗?答:由于描述一个导热问题的完整数学表达,不仅包括控制方程,还包括定解条件。
虽然非稳态导热控制方程只与热扩散率有关,但边界条件中却有可能包括导热系数。
因此,上述观点不正确。
58、试用传热学理论解释热水瓶的保温原理。
50、简述遮热罩削弱辐射换热的基本思想。
57、简要说明太阳能集热器采用的选择性表面应具备的性质和作用原理。
15.导热系数λ是表征材料导热性能优劣的系数,是一种物性参数,不同材料的导热系数的数值不同,即使是同一种材料,其值还与温度等参数有关。
对于各向异性的材料,还与方向有关。
常温下部分物质导热系数:银:427;纯铜:398;纯铝:236;普通钢:30-50;水:0.599;空气:0.0259;保温材料:<0.14;水垢:1-3;烟垢:0.1-0.3。
5、保温瓶散热过程分析。
热量从保温瓶内的热水散失到周围环境中去的过程包括以下各个环节:(1)热量0q由热水通过自然对流换热传递到内层瓶胆的内壁;(2)通过内层瓶胆的导热,热量1q由内层瓶胆内壁传到其外壁;(3)由内层瓶胆的外壁通过辐射换热把热量2q传递到外层瓶胆的内壁;(4)热量3q由外层瓶胆的内壁通过导热传到其外壁;(5)外层瓶胆的外壁通过辐射换热把一部分热量4q传给外壳内侧;(6)外层瓶胆外壁通过自然对流换热把热量5q传给空气,空气又与外壳内侧发生自然对流换热把热量5q传递给外壳内侧;(7)通过导热,热量6q由外壳内壁传递到其外壁;(8)外壳外侧通过自然对流把一部分热量7q传递给室内空气;(9)外壳外侧与周围物体间进行辐射换热,换热量为8q。
这里要特别指出,保温瓶之所以可以保温的原因主要在于,制造保温瓶时在上述第3个环节上采取了以下削弱传热的措施:1)瓶胆夹层中抽成真空,从而排除了夹层中空气的导热与对流;2)在夹层的两壁上涂有一层辐射黑度ε很小的硝酸银层(即银白色涂层),从而大大减少了夹层两壁面间的辐射换热。
使用保温瓶时,如果不小心破坏了瓶胆下部抽气封口的密封,空气进入夹层后将使保温性能大大下降。
6、用水壶将盛装的开水放在地面上慢慢冷却,开水以哪些方式散发热量?打开水壶盖和盖上水壶盖,开水的冷却速度有何区别?答:水壶与地面间以导热方式传递热量;水壶与周围空气间以自然对流换热方式传递热量,与周围环境以辐射换热方式传递热量;壶嘴以蒸发方式散发热量。
打开壶盖后,开水的蒸发速度加快,开水由此冷却得更快。
7、冬天,经过在白天太阳底下晒过的棉被,晚上盖起来为什么感到很暖和?并且经过拍打以后,为什么效果更加明显?答:棉被经过晾晒以后,可使棉花的空隙里进入更多的空气。
而空气在狭小的棉絮空间里的热量传递方式主要是导热,由于空气的导热系数较小,具有良好的保温性能。
而经过拍打的棉被可以让更多的空气进入,因而效果更明显。
8、冬天,在相同的室外温度条件下,为什么有风比无风时感到更冷些?答:假定人体表面温度相同时,人体的散热在有风时相当于强制对流换热,而在无风时属自然对流换热(不考虑热辐射或假定辐射换热量相同时)。
而空气的强制对流换热强度要比自然对流强烈。
因而在有风时从人体带走的热量更多,所以感到更冷一些。
9、夏季在维持20℃室内工作,穿单衣感到舒适,而冬季保持在22℃的室内工作时,为什么必须穿绒衣才觉得舒服?答:首先,冬季和夏季的最大区别是室外温度不同。
夏季室外温度比室内温度高,因此通过墙壁的热量传递方向是由室外传向室内。