传热学完整答案

1 在青藏铁路建设中，采用碎石路基可有效防止冻土层的冻胀和融降问题，为什么？

答：碎石路基中的空隙可以有效阻止热量自上而下的传递，而能顺利将冻土层的热量自下而上的传递。原因是空隙内的空气的自然对流能将下方的热量传递到上方，而不能将上方的热量传递给下方，使得路基中热量只能单向传递。这样就可以维持路基下冻土层的常年冻结。

2 肋片高度的增加引起两种效果：肋效率下降及散热表面积增加，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散热量反而会下降，试分析这一观点。答：这一观点是不正确的，计算公式表明，肋片散热量与mH的双曲正切成正比，而双曲正切是单调增加函数，所以散热量不会随高度增加而下降。且随着H的增加，th(mH) 1,而当th（mH）1后，其值为无限长细长杆的散热量。

3 试说明B的物理意义。Bi→0，Bi→∞各代表什么样的换热条件？有人认为，Bi→0代表了绝热工况，你是否赞同这一观点，为什么？

答：毕渥数是一个表示导热物体内外热阻之比的无量纲，Bi数的物理意义是导热物体内部导热热阻与外部对流热阻的相对大小。Bi→0 代表的是传热热阻主要在边界，内部温度趋于均匀；Bi→∞代表的是传热热阻主要在内部，可以近似认为壁温就是流体温度。显然，该工况是指边界热阻相对于内部热阻较大，而绝热工况下边界热阻无限大，所以认为Bi→0代表了绝热工况的观点是错误的。

4 试说明增强凝结换热的措施？

答：（1）采用高效冷凝表面；（2）有效地排除不凝性气体；（3）加速凝结液的排除5 气体辐射和固体辐射相比，具有什么特点？

答：（1）通常固体表面的辐射和吸收光谱是连续的，而气体只能辐射和吸收某一定波长范围内的能量，即气体的辐射和吸收具有明显的选择性。

（2）固体的辐射和吸收是在很薄的表面层中进行，而气体的辐射和吸收则是在整个气体容积中进行。

6 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。

10 什么叫非稳态导热的时间常数？试分析测量恒定的流体温度时Ｔc对测量精确度的影响。

答：在温度场随时间而变化的过程中，内部热阻可以忽略的物体突然被加热和冷却时，它以初始温度变化速率从初始温度变化到周围流体温度所需要的，具有时间量纲的时间就叫非稳态的时间常数。

当减小，热性就会下降，t就越小，即越小时，准确性越高。

11 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：在其他条件相同时，实心砖材料如红砖的导热系数约0.5 ，而多孔空心砖中充满着不动的空气，空气在纯导热（即忽略自然对流）时，其导热系数很低，是很好的绝热材料。因而用多孔空心砖好。

12 影响对流换热的主要因素是什么？

答：（1）流态和流动的起因；（2）流体的热物理性质：A、导热系数。B、比热容量。C、动力粘度及运动粘度。

（3）换热表面的几何因素；综上所述，影响对流换热的因素或者说影响h的因素可以表示为：

13 北方深秋的清晨，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？

霜会结在树叶的上表面。因为清晨，上表面朝向太空，下表面朝向地面。而太空表面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，其上表面需要向太空辐射更多的能量，所以树叶下表面温度较高，而上表面温度较低且可能低于零度，因而容易结霜。

14 普朗克常数的物理意义？分析当时流体热边界层和过度边界层的厚度变化规律。

答：普朗特数的物理意义是流体动量扩散系数与热量扩散系数之比或者说是对流换热中热边界层的厚度与流动边界层厚度之比，反映物性对给热过程的影响。层流时，流体热边界层和速度边界层的厚度都是随着流体的流向而逐渐增加。

15 试从太阳辐射，气体辐射的角度解释大气层的温室效应？

答：地球周围的大气层能对地面起到保温作用，大气层大气层能让大部分太阳辐射透过到达地面，而地面辐射中95％以上的能量分布在内，它不能穿透大气层，这就减少了地面的辐射热损失，其作用与玻璃保温室类似，即大气层的温室效应。

16 根据对导热系数主要影响因数的分析。试说明在选择和安装保温隔热材料时要注意哪些问题？

二、计算题

1、某一炉墙内层由耐火砖，外层由红砖组成，厚度分别为300mm和400mm，导热系数分别为0.7W/（m·K）和0.6W/（m·K），炉墙内侧、外侧壁面温度分别为600℃和40℃，试计算：

（1）该炉墙单位面积的热损失；（2）若以导热系数为0.15 W/（m·K）的保温板代替红砖，其它条件不变，为了使炉墙单位面积热损失低于5kW/，至少要多厚的保温板。解：(1)单位面积散热损失：

(2)以保温板替代红砖，由于炉墙热损失不得高于q=5kW/

由此可知不用保温层也能使炉墙单位面积热损失低于5kW/。

2、一蒸汽锅炉炉膛中的蒸发受热面管壁受到的温度为2000℃的烟气加热，管内沸水温度为300℃，烟气与受热面管子外壁间的复合换热表面传热系数为120 W/（m·K），沸水与内壁间的表面传热系数为4000 W/（m·K）。管子外径为42mm，壁厚5mm，管壁导热系数λ=62 W/（m·K）。试计算下面两种情况下受热面单位长度上的热负荷和管壁平均温度：（1）换热表面无垢；（2）外表面结了一层厚为2mm的烟灰，其λ=0.08 W/（m·K）。

解：

（1）；

（2）

3、假定人对冷热的感觉以皮肤的热损失作为衡量依据，设人体脂肪层的厚度为2mm，其内表面温度为36℃且不变。无风条件下，裸露的皮肤外表面与空气的表面传热系数为25 W/（m·K）；有风时，表面传热系数为60 W/（m·K）；人体脂肪层的导热系数为0.3 W/（m·K）。试确定：

（1）要使无风天的感觉与有风天气温-15℃时的感觉一样，则无风天气的气温是多少？（2）在同样是-25℃的气温下，无风和刮风天，人皮肤单位面积上的热损失之比是多少？

解：

（1），

（2）

4、蒸气管道，内、外经，。管外包有三层隔热保温材料：内

层：，；中层：，；外层：，；已知：蒸气管道钢材导热系数，

管道内表面和隔热保温层外表面温度分别是150℃和40℃，求该蒸气管道的散热量。

解：

q=65.80W/