高等传热学作业要点

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高等传热学知识重点(含答案)2019

高等传热学知识重点1.什么是粒子的平均自由程，Knusen数的表达式和物理意义。

Knusen数的表达式和物理意义：（Λ即为λ，L为特征长度）2.固体中的微观热载流子的种类，以及对金属/绝缘体材料中热流的贡献。

3.分子、声子和电子分别满足怎样的统计分布律，分别写出其分布函数的表达式分子的统计分布：Maxwell-Boltzmann（麦克斯韦-玻尔兹曼）分布：电子的统计分布：Fermi-Dirac（费米-狄拉克）分布：声子的统计分布：Bose-Eisentein（波色-爱因斯坦）分布；高温下，FD,BE均化为MB；4.什么是光学声子和声学声子，其波矢或频谱分布各有特性？答：声子：晶格振动能量的量子化描述，是准粒子，有能量，无质量；光学声子：与光子相互振动，发生散射，故称光学声子；声学声子：类似机械波传动，故称声学声子；5.影响声子和电子导热的散射效应有哪些？答：影响声子（和电子）导热的散射效应有（热阻形成的主要原因）：①界面散射：由于不同材料的声子色散关系不一样，即使是完全结合的界面也是有热阻的；②缺陷散射：除了晶格缺陷，最典型的是不纯物掺杂颗粒的散热，散射位相函数一般为Rayleigh散射、Mie散射，这与光子非常相似；③声子自身散射：声子本质上是晶格振动波，因此在传播过程中会与原子相互作用，会产生散射、吸收和变频作用。

6.简述声子态密度（Density of State）及其物理意义,德拜模型和爱因斯坦模型的区别。

答：声子态密度（DOS）[phonon.s/m3.rad]：声子在单位频率间隔内的状态数（振动模式数）Debye（德拜）模型：Einstein（爱因斯坦）模型：7.分子动力学理论中，L-J势能函数的表达式及其意义。

答：Lennard-Jones 势能函数（兰纳-琼斯势能函数）,只适用于惰性气体、简单分子晶体，是一种合理的近似公式；式中第一项可认为是对应于两体在近距离时以互相排斥为主的作用，第二项对应两体在远距离以互相吸引（例如通过范德瓦耳斯力）为主的作用，而此六次方项也的确可以使用以电子-原子核的电偶极矩摄动展开得到。

高等传热学知识点总结2024

引言概述：在高等传热学中，掌握各种传热方式以及其基本原理是非常重要的。

本文将分析五个大点，其中包括传热方式的分类、传热边界条件、传热传导、传热对流以及传热辐射。

每个大点都将进一步分解为五到九个小点，详细阐述相关知识。

通过本文的学习和理解，读者将能够深入了解高等传热学的知识点。

正文内容：一、传热方式的分类1.传热方式的基本分类2.对流传热与传导传热的区别3.辐射传热的特点及其应用4.相变传热的机理及其实例5.传热方式在工程中的应用案例二、传热边界条件1.传热边界条件的定义及分类2.壁面传热通量的计算方法3.壁面传热系数的影响因素4.壁面传热条件的实验测定方法5.边界条件的选择与优化三、传热传导1.传热传导的基本原理2.导热系数的计算方法3.等效导热系数的定义及其应用4.传热传导方程的推导和求解方法5.传热传导的数值模拟方法及其应用四、传热对流1.对流传热的基本原理2.传热换热系数的计算方法3.流体流动与传热的耦合关系4.对流传热的实验测定方法5.传热对流的同非稳态传热问题五、传热辐射1.辐射传热的基本原理2.黑体辐射的特性和计算方法3.辐射传热过程的数学模型4.辐射系数的影响因素及其计算方法5.传热辐射的应用案例和工程实例总结：通过对高等传热学知识点的总结，我们深入了解了传热方式的分类、传热边界条件、传热传导、传热对流以及传热辐射等重要知识点。

掌握这些知识，可以帮助我们更好地理解传热现象的基本原理及其在工程实践中的应用。

同时，对于热传导与辐射换热和传热对流以及其边界条件的掌握，有助于我们解决工程中的传热问题，优化设计和提高热能利用效率。

在今后的学习和实践中，我们应不断巩固和拓展这些知识，以更好地应对传热学的挑战，并为实际工程问题提供合理的解决方案。

高等传热学知识点总结

多维、线性齐次，乘积解： t ( x, y, z, ) ψ( x, y, z )( ) 令 ψ( x, y, z) X ( x)Y ( y) Z ( z) ，分别求解，然后相乘
t ( x, y, z, ) Cmnp e a ( m
m 1 n 1 p 1
2
m2 m2 )
X( m , x)Y( m , y)Z(m , z)
多维稳态非齐次：边界非齐 fi (r ) 0 or 方程非齐 0 边界非齐次（方程齐次）：分离变量法
t ( x, y) X ( x)Y ( y) ,参照时间与空间的分离变量法
当多个边界非齐次时，等于各单非齐问题的叠加方程非齐次：等于相应齐次解+非齐次特解线性、非齐次、非稳态：热源函数法：在无限大区域，初始时刻 x=x0 处，作用了一个 t=t0 的热源，当 0 时，
13
0.14
2 Num 0 . 6 6 4 1 R l e
1 3
Pr
大空间自然对流换热: Nu C (GrPr) C ( Ra)
x z yz z
，利用
1 H
u H
i 1 i
3

H t 2 i ui
t cp
第二章分离变量法分离变量法：将温度分成只与空间有 t (r , ) ψ(r )( ) ，关的 ψ(r ) 和只与时间有关的 ( ) 的乘积。对于线性齐次非稳态无内热源问题， t
ห้องสมุดไป่ตู้对流
t y
y w, x
对流换热基本计算式：傅里叶定律 qw
牛顿冷却公式 qc h(tw, x t ) ，t 在内流时取管道截面平均流体温度，外流时取远离壁面的流体温度。

传热学重点难点及典型题精解

传热学重点难点及典型题精解
传热学是研究热量传递规律和方式的学科，是热能工程、航空航天、电子工程等专业的重要基础课程。

传热学重点难点及典型题精解主要包括以下几个方面：
1. 传热方式：传热学主要研究三种传热方式，即导热、对流和辐射。

每种传热方式都有其特点和适用场景，需要掌握其基本原理、数学模型和求解方法。

2. 传热过程分析：传热过程分析是传热学中的重点内容，包括稳态传热和非稳态传热。

稳态传热是指温度分布不再随时间变化的情况，非稳态传热则是指温度分布随时间变化的情况。

需要掌握不同传热过程的分析和求解方法。

3. 传热学数学模型：传热学中涉及许多数学模型的建立和求解，如一维、二维和三维传热模型，以及稳态和非稳态传热模型。

需要掌握各种模型的建立方法和求解技巧。

4. 传热学实验：传热学实验是验证理论分析和数学模型的重要手段。

需要掌握各种传热实验的原理、方法和数据分析，以便更好地理解传热学的基本规律和特点。

5. 典型题精解：针对传热学的重点难点，选择典型的例题进行精解，以提高学生的传热学概念理解和解题能力。

传热学重点难点及典型题精解可以帮助学生更好地掌握传热学的基本概念、原理和方法，提高解题能力，为后续的专业课程学习和工程应用打下坚实的基础。

高等传热学知识点总结

式对流：流体各部分之间发生相对位移时，冷热流体相互掺混所引起的热量传递过程。对流换热：流体流过固体壁面时所发生的热量传递过程。影响对流换热的因素：流动起因；流体流动状态；换热表面几何因素（形状、尺度、相对位置、表面粗糙情况）；换热过程有无相变；流体的物性（普朗特数）。
半无限大物体：
d 2 X ( x) 2 X ( x) 0 2 dx
1 X ( , x) X ( , x ' ) F ( x ' )dx 'd 0 N ( )
为热源强度，当 J 1 时， t ( x, ) 为一维热源函数。意义：无限大区域中，初始时刻在 x 平面上的单位强度，瞬时面（线、点）热源所造成的温度分布。应用： Q c p F ( )d A ， J F ( )d 因此， t ( x, )
Dp T v D
表示单位时间内黏性应力（黏性切应为黏性耗散函数，相似原理意义：①实验时，应当以相似特征数作为安排实验的依据，并测量各特征数中包含的物理量；②实验结果应整理成特征数间的关联式； ③实验结果可以推广应用到与实验相似的情况。管内湍流换热实验关联式力与黏性法向应力）对控制体内流体所做的功，不可逆地转化为热能的那部分第二章边界层相似理论和边界层方程速度边界层：当流体流过固体壁面时，由于流体粘性作用，使得在固体壁面附近存在速度发生剧烈变化的薄层速度边界层厚度：速度等于 99%主流速度。意义：流动区域可分为主流区和边界层区，主流区可看作理想气体的流动，只在边界层区才需要考虑流体的粘性作用。温度边界层：在对流换热时，固体壁面附近温度发生剧烈变化的薄层，也称热边界层。温度边界层厚度：过余温度等于 99%主流流体过余温度意义：温度场也可分为主流区和边界层区，主流区中的温度变化可看作零，因此只需要确定边界层内的流体温度分布。普朗特数： Pr v a 普朗特数反映了流动边界层和温度边界层的相对大小。其中流体的运动粘度反映了流体中由于分子运动而扩散动量的能力，这一能力越大，粘性的影响传递越远，流动边界层越厚。相类似，热扩散率越大则温度边界层越厚。根据普朗特数大小可将流体分为高普朗特数流体（百千）、中~（0.7-10）以及低~0.01 边界层微分方程：外掠平板，2D，常物性，稳态，层流，不可压缩流体，忽略黏性耗散数量级分析法

高等传热学

高等传热学问题及答案1. 简述三种基本传热方式的传热机理并用公式表达传热定律；传热问题的边界条件有哪两类？2. 有限元法求解传热问题的基本思想是什么？基本求解步骤有哪些？同有限差分方法相比其优点是什么？3. 什么是形函数？形函数的两个最基本特征是什么？4. 加权余量法是建立有限元代数方程的基本方法，请描述四种常见形式并用公式表达。

5. 特征伽辽金法（CG ）在处理对流换热问题时遇到什么困难？特征分离法（CBS ）处理对流换热问题的基本思想是什么？第一题：（1）热传导传热传导模式是因为从一个分子到另一个分子的能量交换，没有分子的实际运动，如果自由电子存在，也可能因为自由电子的运动。

因此，这种形式的热输送在很大程度上取决于介质的性质，如果存在温度差，热传导发生在固体，液体和气体。

书上补充：当两个物体有温差，或者物体内部有温度差时，在物体各部分之间不发生相对位移的情况下，物体微粒（分子，原子或自由电子）的热运动传递了热量。

（2）热对流()a w T T h q -=（牛顿冷却定律）存在于液体和气体中的分子具有运动的自由，它们随身携带的能量（热量），从热区域移动到冷区域。

由于在液体或气体的宏观运动，热量传递从一个地区到另一个地方 ,加上流体内的热传导能量传递,称为对流换热。

对流可能是自然对流、强制对流，或混合对流。

百度补充：对流仅发生于流体中，它是指由于流体的宏观运动使流体各部分之间发生相对位移而导致的热量传递过程。

由于流体间各部分是相互接触的，除了流体的整体运动所带来的热对流之外，还伴生有由于流体的微观粒子运动造成的热传导。

在工程上，常见的是流体流经固体表面时的热量传递过程，称之为对流传热。

（3）辐射4w T q εσ= （斯蒂藩-玻耳兹曼定律）任何（所有）物体和任何（所有）温度都能产生热辐射。

（绝对零度以上）这是唯一一种发生热传递不需要介质的方式。

热辐射本质上是从物体的表面发射电磁波，由电磁波携带能量进行能量传输。

高等传热学自学及作业安排

《高等传热学》课程自学及作业安排2014届硕士研究生适用本课程教学方式：以自学为主，教师指导为辅。

考核方法：开卷笔试（50%）+平时成绩（作业及讲课30%）+两次大作业（20%）一、教学资料1.教材孙德兴编.高等传热学—导热与对流的数理解析.北京：中国建筑工业出版社，2005（图书馆均可借到）2.主要参考书张靖周编.高等传热学.北京：科学出版社，2009*王瑞金等编.Fluent技术基础与应用实例.北京：清华大学出版社，20073.参考资料[1]杨强生，高等传热学.上海：上海交通大学出版社，1996[2][美]E.R.G.埃克特，R.M.德雷克著，航青译.传热与传质分析.北京：科学出版社，1983[3][美]M. N.奥齐西克,俞昌铭主译.热传导.北京：高等教育出版社，1983[4]杨强生.对流传热与传质.北京：高等教育出版社，1985[5]赵镇南译.对流传热与传质（第4版）.北京：高等教育出版社，2007*[6][美]E.M.斯帕罗，R.D.塞斯著，顾传保，张学学译.辐射传热.北京：高等教育出版社，1982*[7]陶文铨编著.数值传热学.西安:西安交通大学出版社，1988[8]周俊杰等编. FLUENT工程技术与实例分析.北京：中国水力水电出版社，2010（除*外，均提供电子版）4.课件、教案、FLUENT软件及其他提供光盘！二、自学、收集整理资料及讲课1.自学根据教案及课件提前查资料并自学相关内容。

如：2.收集整理资料及讲课每三位同学负责一至二次课内容，具体分工自行商量。

内容包括：(1)收集整理资料按照教案要求，收集、整理、加工相关教学资料，如“典型一维稳态导热现象（参考文献[1]PP27-40）”，形成电子版提交到qq群，供全班同学共享。

(2)讲课其中一位同学讲解该次课教学内容，时间为45分钟，重点讲解教案中提出的“重点需要理解的问题”；另一位同学讲解作业，时间15分钟，重点讲解分析思路。

传热大作业-数值解法-清华-传热学

一维非稳态导热的数值解法一、导热问题数值解法的认识（一）背景所谓求解导热问题，就是对导热微分方程在规定的定解条件下的积分求解。

这样获得的解称为分析解。

近100年来，对大量几何形状及边界条件比较简单的问题获得了分析解。

但是，对于工程技术中遇到的许多几何形状或边界条件复杂的导热问题，由于数学上的困难目前还无法得出其分析解。

另一方面，在近几十年中，随着计算机技术的迅速发展，对物理问题进行离散求解的数值方法发展十分迅速，并得到日益广泛的应用。

这些数值方法包括有限差分法、有限元法及边界元法等。

其中，有限差分法物理概念明确，实施方法简便，本次大作业即采用有限差分法。

（二）基本思想把原来在时间、空间坐标系中连续的物理量的场，如导热物体的温度场，用有限个离散点上的值的集合来代替，将连续物理量场的求解问题转化为各离散点物理量的求解问题，将微分方程的求解问题转化为离散点被求物理量的代数方程的求解问题。

（三）基本步骤（1）建立控制方程及定解条件。

根据具体的物理模型，建立符合条件的导热微分方程和边界条件。

（2）区域离散化。

用一系列与坐标轴平行的网格线把求解区域划分成许多子区域，以网格线的交点作为需要确定温度值的空间位置，称为节点。

每一个节点都可以看成是以它为中心的一个小区域的代表，将小区域称之为元体。

（3）建立节点物理量的代数方程。

建立方法主要包括泰勒级数展开法和热平衡法。

（4）设立迭代初场。

（5）求解代数方程组。

（6）解的分析。

对于数值计算所获得的温度场及所需的一些其他物理量应作仔细分析，以获得定性或定量上的一些结论。

对于不符合实际情况的应作修正。

二、问题及求解（一）题目一厚度为0.1m 的无限大平壁，两侧均为对流换热边界条件，初始时两侧流体温度与壁内温度一致，1205f f t t t ===℃；已知两侧对流换热系数分别为h 1=11 W/m 2K 、h 2=23W/m 2K ，壁的导热系数λ=0.43W/mK ，导温系数a=0.3437×10-6 m 2/s 。

2201高等传热学

科目代码：2201 科目名称：高等传热学
一、考试的总体要求
掌握热能传递的基本规律和基本理论；能够应用工程数学知识建立复杂传热问题的物理数学模型、掌握基本解析分析方法；具备解决传热工程问题的技术理论基础；对现代热工测试方法具有初步了解。

二、考试的内容
1热能传递的三种基本形式，以及热能传递过程所遵循的基本规律。

能够利用工程数学知识，建立传热问题的物理数学模型，并进行解析求解。

2 掌握导热基本定律，能对典型几何形状的物体内稳态和非稳态导热过程进行解析分析；能够应用有限差分法，对比较复杂的导热问题进行数值求解。

3了解各种因素对对流换热的影响；对强迫对流、自然对流的换热相关准则有正确的认识；掌握对流换热问题的数学描述方法；能够选择并应用准则数方程进行对流换热计算。

4 掌握热辐射的基本概念和基本定律；熟练掌握角系数的计算方法；能够应用有效辐射力的概念和辐射换热等效网络的方法，以及形状因子等概念，进行多个表面间辐射换热的计算；掌握气体辐射的特性和规律。

7 掌握温度、热量测量的基本方法和基本技能；初步掌握传热实验设计、数据处理和结果分析的一般方法。

三、考试的题型
简答题；分析题；计算题。

高等传热复习重点

高等传热学（对流－相变部分）复习题一、解释概念(数学表达式、物理含义)粘性耗散效应及耗散函数Φ；随动导数τD Db ；热边界层；热充分发展流；雷诺热流t j q ；雷诺应力,t i j τ；湍流强度J ；湍动能K ；湍流耗散项ε；湍流热扩散系数a t ；湍流动量扩散系数t ν；滞止温度、滞止焓；高速流边界层绝热壁面温度；蒸汽干度、截面含汽率；沸腾起始点、临界点。

各向异性介质导热系数,i j λ;非傅里叶效应。

二、论述问题与数学描述1. 阐述雷诺输运定理，并写出其数学公式；2. 一般形式的Navier-Stokes 方程的适用条件？3. 边界层的几何特征及其动量和热量传递的特征？4. 常物性、不可压缩牛顿流体绕流等温平壁的层流边界层对流换热数学描述。

5. 阐述层流边界层对流换热的特点，并指出其微分方程的数学和物理性质与一般微分方程相比发生了哪些变化？6. 简述定热流、定壁温下管内层流热起始段、充分发展流的流动与换热特点。

7. 论述层流边界层相似解法的基本思想、存在相似解的条件及相似变量一般形式。

8. 试论湍流的基本结构及产生原因，并列举几个导致湍流的因素；9. 简述湍流边界层的结构特点，并写出冯·卡门的三层结构模型和通用速度分布。

10. 论述K ε-模型的基本思想，并简要导出用K ε、表达的νt 计算关系。

11. 试说明自然对流产生的条件及Boussinesq 假设。

12. 试说明过热液体中汽化成核机制与加热壁面汽化成核机制的异同。

13. 试说明均温过热液体中气泡成长的过程机制与特点。

14. 试说明核态池沸腾过程中热量传递的主要途径。

15. 解释流动沸腾中的环状流与反环状流的流型成因与传热特点。

16. 试说明如何表示各向异性介质的导热系数.三、推导分析1. 圆管内层流热充分发展段的局部换热系数t tan cons x =α，且当t tan cons q w =时有0x)r ,x (T 22=∂∂； 2. 简述普朗特混合长模型的基本思想，并推导出湍流热扩散系数的表达式dyu d L 2t a =。

高等传热学

1、连续介质：一般情况下，绝大多数固体、液体及气体都可以看作连续介质。

但是当分子的平均自由行程与物体的宏观尺寸相比不能忽略时，如压力降低到一定程度的稀薄气体，就不能认为是连续介质。

2、热传导（简称导热）：指没有宏观运动，在温度差的作用下的热传递现象3、温度梯度：在温度场中，温度沿x 方向的变化率(即偏导数)4、热导率（导热系数） λ具有下述特点:(1) 对于同一种物质, 固态的λ最大,气态的λ最小； (2)一般金属的λ>非金属的λ ； (3)导电性能好的金属, 其导热性能也好； (4)纯金属的λ大于它的合金； (5)对于各向异性物体, λ的数值与方向有关； (6) 同一种物质, 晶体的λ要大于非定形态物体的λ5、接触热阻的定义：由于固体表面之间不能完全接触而对两个固体间的导热过程产生的热阻，用R c 表示。

6、接触热阻的主要影响因素(1) 相互接触的物体表面的粗糙度； (2) 相互接触的物体表面的硬度； (3) 相互接触的物体表面之间的压力等。

减小接触热阻的措施：抛光、加压、添加薄膜等7、分离变量法：其基本思想是把含有n 个自变量的偏微分方程分离成n 个常微分方程，在分离过程中引进(n-1)个分离常数，求解常微分方程，并把全部分离解按线性叠加原理叠加构成完全解，最后确定出叠加过程引入的未知系数，得到最终解，适于线性齐次问题。

上述分离变量形式的解正是付里叶正弦级数，我们把这种形式的解，称为付氏解。

直角坐标系中的分离变量法常规的分离变量法步骤：第一步：分离变量;第二步：求解本征值（或称为固有值）问题;第三步：求特解，并进一步叠加求出一般解;第四步: 利用本征函数的正交归一性确定待定系数. 8、热辐射电磁理论：电磁波传播，以光速传播量子理论：是由光子进行输送的能量热辐射：是由于介质内部的热运动而激发的电磁辐射，仅取决于介质温度。

按量子理论：发射指介质内部的原子由高能级跃迁到低能级的过程，温度下降。

传热学专升本知识点归纳

传热学专升本知识点归纳传热学是研究热量传递现象的科学，它在工程领域中具有广泛的应用。

传热学专升本知识点归纳如下：一、传热学基本概念传热学主要研究热量如何从一个物体传递到另一个物体，或者在物体内部传递。

热量传递的方式主要有三种：导热、对流和辐射。

二、导热导热是指热量通过物体内部分子振动和自由电子运动传递的过程。

导热的基本定律是傅里叶定律，表达式为：\[ Q = -k \frac{dT}{dx} \]其中，\( Q \) 表示热量流，\( k \) 是材料的热导率，\( dT/dx \) 是温度梯度。

三、对流对流是指流体中热量通过流体运动传递的过程。

对流可以分为自然对流和强制对流。

对流热传递的计算通常比导热复杂，需要考虑流体动力学和热力学参数。

四、辐射辐射是指物体通过电磁波传递能量的过程。

辐射不需要介质，可以在真空中进行。

物体的辐射能力与其温度的四次方成正比，这是斯特藩-玻尔兹曼定律所描述的。

五、稳态与非稳态传热稳态传热是指物体内部各点的温度不随时间变化的传热过程。

非稳态传热则是指物体内部温度随时间变化的传热过程。

非稳态传热的分析通常需要使用时间相关的热传导方程。

六、热阻与换热器热阻是描述热量传递阻力的概念，类似于电阻在电学中的作用。

换热器是利用两种或两种以上不同温度的流体进行热量交换的设备，其设计和性能分析需要考虑热阻和对流系数。

七、热传导问题求解方法热传导问题的求解方法包括解析法、数值法和实验法。

解析法通常适用于简单的几何形状和边界条件，数值法则适用于更复杂的实际情况。

八、实际应用传热学在实际工程中有着广泛的应用，如制冷系统、热交换器、电子设备散热、太阳能利用等。

结束语传热学作为一门基础学科，对于理解和解决工程中的热问题至关重要。

掌握传热学的基本原理和方法，能够帮助工程师设计出更高效、更节能的热系统。

希望以上的知识点归纳能够帮助专升本的学生更好地理解和掌握传热学的核心内容。

中国科学院大学高等传热学知识重点(答案)

高等传热学知识重点总结1. 固体中的微观热载流子的种类，以及对金属/绝缘体材料中热流的贡献。

答：固体微观热载流子包括：电子（electron ）和声子 (phonon)。

金属材料：，即热流贡献来自电子和声子。

热流在电子-电子、电子-声子、声子-声子的相互作用中传递。

绝缘体：，即热流贡献主要来自是声子。

热流的传递主要在声子-声子的相互作用中完成，电子起到的作用可以忽略不计。

2. 平均自由程的概念。

答：在一定条件下，微粒（载流子）相邻两次碰撞之间的平均距离，叫做平均自由程。

3.（5）电子和声子满足的量子统计分布规律。

答：电子（费米子）满足费米-狄拉克分布：f (E )=1exp (E−μK B T )+1声子（玻色子）满足玻色-爱因斯坦分布：f (E )=1exp (K B T)−14.简述热波模型的物理含义。

答：在极低温、超快速加热等物理现象中傅立叶定律不再成立，热扰动以有限速度传播，这就是热波现象。

CV 模型一个重要特点是认为导热过程中能量是以波的形式传播的，即热波传递现象，而不是傅立叶定律所指出的扩散形式。

因为τ比较小，通常条件下可简化为傅立叶导热定律，但是，当热流随时间的变化很大时(例如激光热脉冲)则会体现出热的波动传递性质。

热流对时间的导数项意味着热流的建立要比温度场的建立滞后一定的时间，代表着某种“热惯性”。

ph e totalλλλ+=ph total λλ=6.分子动力学理论中，典型的势能函数项。

答：（1）键伸缩项（键长r ij）：分子中的化学键的长度并非是固定的，而是在平衡长度附近有微小的振荡。

势能与键长的关系如下：E(rij)=k(r ij−r0)2其中ijr为键长，r为平衡键长，k为弹力系数。

2原子（2）键角弯曲项（键角θ）：分子中连续链接的三个原子形成的键角并非是完全固定的值，而是在其平衡值的附近小幅度振荡。

势能与键角的二次函数关系如下：E （θ）=k(θ−θ0)2其中θ为键角，θ为平衡键角，k为弹力系数。

传热学典型习题详解2

传热学典型习题详解2单相流体对流换热及准则关联式部分⼀、基本概念主要包括管内强制对流换热基本特点；外部流动强制对流换热基本特点；⾃然对流换热基本特点；对流换热影响因素及其强化措施。

1、对皆内强制对流换热，为何采⽤短管和弯管可以强化流体的换热答：采⽤短管，主要是利⽤流体在管内换热处于⼊⼝段温度边界层较薄，因⽽换热强的特点，即所谓的“⼊⼝效应”，从⽽强化换热。

⽽对于弯管，流体流经弯管时，由于离⼼⼒作⽤，在横截⾯上产⽣⼆次环流，增加了扰动，从⽽强化了换热。

2、其他条件相同时，同⼀根管⼦横向冲刷与纵向冲刷相⽐，哪个的表⾯传热系数⼤，为什么￥答：横向冲刷时表⾯传热系数⼤。

因为纵向冲刷时相当于外掠平板的流动，热边界层较厚，⽽横向冲刷时热边界层薄且存在由于边界层分离⽽产⽣的旋涡，增加了流体的扰动，因⽽换热强。

3、在进⾏外掠圆柱体的层流强制对流换热实验研究时，为了测量平均表⾯传热系数，需要布置测量外壁温度的热电偶。

试问热电偶应布置在圆柱体周向⽅向何处答：横掠圆管局部表⾯传热系数如图。

在0-1800内表⾯传热系数的平均值hm 与该曲线有两个交点，其所对应的周向⾓分别为φ1，φ2。

布置热电偶时，应布置在φ1，φ2所对应的圆周上。

由于对称性，在圆柱的下半周还有两个点以布置。

4、在地球表⾯某实验室内设计的⾃然对流换热实验，到太空中是否仍然有效，为什么答：该实验到太空中⽆法得到地⾯上的实验结果。

因为⾃然对流是由流体内部的温度差从⽽引起密度差并在重⼒的作⽤下引起的。

在太空中实验装置格处于失重状态，因⽽⽆法形成⾃然对流，所以⽆法得到顶期的实验结果。

5、管束的顺排和叉排是如何影响换热的`答：这是个相当复杂的问题,可简答如下：叉排时,流体在管间交替收缩和扩张的弯曲通道中流动,⽽顺排时则流道相对⽐较平直,并且当流速和纵向管间距s 2较⼩时,易在管的尾部形成滞流区.因此,⼀般地说,叉排时流体扰动较好,换热⽐顺排强.或：顺排时，第⼀排管⼦正⾯受到来流的冲击，故φ=0处换热最为激烈，从第⼆排起所受到的冲击变弱，管列间的流体受到管壁的⼲扰较⼩，流动较为稳定。

《高等传热学》作业

《高等传热学》作业1．试写出如下热传导问题的数学描述：⑴一块平板，0≤x≤l，初始温度为f(x)。

当时间τ>0时，x=0处的边界始终绝热，x=l处的边界以对流方式将热量传给温度为零度的介质。

⑵一半无限大物体，0≤x<∞，初始温度为f(x)。

当时间τ>0时，物体内产生速率为常数q0[W/m3]的热量，而x=0处的边界始终为零度。

⑶一实心圆柱体，0≤r≤b，初始温度为f(r)。

当时间τ>0时，物体内产生速率为q(r)[W/m3]的热量，而r=b的边界处，以对流方式将热量传给温度为零度的介质。

⑷一实心球，0≤r≤b，初始温度为f(r)。

当时间τ>0时，物体内产生速率为q(r)[W/m3]的热量，而r=b处始终保持均匀温度t0。

2．一半无限大物体，0≤x<∞，初始温度为零度。

当时间τ>0时，x=0的边界始终维持恒温t0。

试求时间τ>0时平板内温度分布t(x,τ)、渗透深度δ(τ)和x=0边界处热流密度q(0,τ)的表达式。

3．一维无限大物体，-∞<x<∞，初始时，区域a<x<b处于恒温t0，在该区域外均为零度。

试求时间τ>0时物体内温度分布t(x,τ)的表达式。

4．试写出一口油井投产、关井、再投产三个不同阶段的井温计算公式。

5．试导出埋地热力管道内流体沿程温度分布计算公式。

6．一长方柱体，两相邻面维持200℃，另两相邻面维持100℃，试用蒙特卡洛法编程计算长方柱体中心线的温度。

要求两个方向各等分成十份，给出源程序，并测试随机试验次数对计算结果的影响。

7. 试根据边界层微分方程组导出普朗特数为1的流体沿恒壁温平板对流换热时对流换热系数与壁面摩擦系数的关系。

8．概念解释：紊流强度、边界层厚度、位移厚度、动量厚度、壁面通用速度型、壁层、辐射密度、辐射压力、总辐射温度、表观单色温度、色温度。

9．试用热力学方法导出斯蒂芬—玻尔兹曼定律。

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。

高等传热学知识重点2018

高等传热学知识重点1.固体中的微观热载流子的种类，以及对金属/绝缘体材料中热流的贡献。

2.平均自由程的概念。

3.声子和电子分别满足怎样的统计分布律，分别写出其分布函数的表达式4.简述热波模型的物理含义。

5.电子和声子满足的量子统计分布规律。

6.分子动力学理论中，典型的势能函数项。

7.简述dual phase lag模型的物理含义8.热传导的两步模型所反映的物理过程。

常用的微尺度温度/热物性测量方法。

9.能够写出金属内部抛物两步模型的热传导公式，并理解其意义。

10•闪光法物性测量方法的假设条件和限制条件。

11.能够绘制出时域热反射(TDTR)实验系统的原理简图，了解交流测量的优势以及锁相放大器的主要功能。

12•理解并推导33谐波探测技术中的33。

13.速度边界层和热边界层的定义及区别。

14.熟悉管内层流热边界层分布和自山对流外部热边界层分布。

15.高Pr数和低Pr数管内湍流热边界层分布特点。

16.湍流边界层沿高程分布的定性结构，了解Couette流动假设。

17.了解热辐射不同的应用背景。

18.热辐射的普朗克定律，维恩位移定律。

19.什么是Stefan-Boltzmann定律，解释什么是发射率，什么是吸收率，什么是黑体，什么是灰体。

20.简述近场辐射的概念及其存在的条件。

21.分析导热和对流的能量方程时，两类方程的主要区别是什么？22.能量方程的分析求解过程中，反映过程与周围环境相互作用的条件的第一类、第二类、第三类边界条件分别是什么？23.二维边界层分析中，速度、热和传质的边界层内有哪些关系式？24.三个无量纲参数，普朗特数Pr、施密特数Sc和刘易士数Le的定义和区别是什么？25.湍流分析过程中，Reynolds时均的定义是什么？26.层流外部边界层的流动和换热的应用背景有哪些？27.强迫与自山综合对流或者自山与强迫混合对流在很多工程装置和自然界的传递过程中都会发生，对于Pr二0.7的助流悄况，如何区分流动的状态？28.范德瓦尔斯力的性质及其考虑因素。

高等传热总结

辐射
黑体表面的辐射发射功率：
（W / m2 ) : Eb Ts4;Ts为表面的热力学温度（K）：史蒂芬- 玻尔兹曼常数5.6710-8W / m2 / K 4 实际表面为灰体：E Ts4;为发射率0 1 入射辐射：单位时间内投射在单位面积上的辐射能为辐照密度G. 对于入射辐射：表面可以吸收，反射，和透射（半透明固体）。 Gabs G;为吸收率0 1 灰体表面一个温度为Ts的小表面和温度为Tsur周围环境（远大于表面并将它完全包围）的辐射换热q q A (Eb (Ts ) G) A (Ts4 Tsur 4 ) A

E tot out
一个时间段t :
控制体内的储存的总能的变化等于进入控制
体的总能减去离开控制体的总能
进入和离开：传热，做功和平流
一个时间段t : E（机械能热能）
Est Ein Eout Eg 控制体内的储存能量（机械能热能）的变化等于进入控制体的能量减去离开控制体的能量

0 Ein Eout Eg (0)

m(ut pv 1/ 2V 2 gz)in m(ut pv 1/ 2V 2 gz)out q W 0
没有相变的条件下，不考虑潜热
ut cvT ut pv i cpT 无做功、忽略机械能变化，忽略粘性功条件下
辐射
温度非0的固体（某些气体和液体）原子或分子中的电子运动（能级跳跃）必会发射电磁波，辐射传热就是指固体表面间通过这些电磁波进行热能交换。辐射热交换不需要介质。固体内部原子和分子也能发射电磁波，不过都被临近的分子吸收，不能从表面透出。固体表面可以发射热辐射，对于入射的热辐射，固体表面也可以吸收。