试卷1答案

一．名词解释：

1．温度梯度：温度变化率在等温面法线方向上最大。

2．膜状凝结：当夜体能润湿壁面时，凝结液和壁面的润湿角小于90°，凝结液在壁面上形成一层完整的液膜的凝结。

3．自然对流：流体个部分之间由于密度差而引起的相对运动。

4．时间常数：表明内部热阻可以护忽略的物体被加热或冷却时，它以初始温度变化速度从

初始温度t

0变化到周围流体温度t

∞

所需要的时间。（密度、比热容、体积的乘积比上面

积和表面传热系数的乘积）

5．定向辐射度：单位时间内，单位可见辐射面积在某一方向p的单位立体角内发出的总辐射能，称为该方向的定向辐射。

二．填空

1.肋片效率肋片的实际散热量与假设整个肋片表面处于肋根温度下的散热量之比。。

2.流体留过弯曲管道或螺旋管时，对流传热系数会得到强化，这是由于弯管或螺

旋管产生二次环流，而此换流能强化传热。。

3.临界热绝缘直径d=(2 )/h,λ。其意义为保温层热阻和保温层外侧对流

换热热阻的总和随保温层厚度变化的规律，只有管道的外径大于临界热绝缘直径时，覆盖保温层才能有效地起到减少热损失的作用。合理地选择保温材料敷设保温层，减少热损失。

4.描述导热物体内部温度扯平能力的物性量叫热扩散率。它是由热导率比上密度与比

热容的乘积

物性量决定，其定义式λ/ρc。

5.确定导热微分方程的定解条件中有边界条件，常见的有三种：

第一类边界条件为给定物体边界上任何时刻的温度分布；

第二类边界条件为给定物体边界上任何时刻的热流密度分布q w；

第三类边界条件为给定物体边界与周围流体间的表面传热系数h及周围流体的温度。

三．问答

1．某双层壁中的稳态温度分布如图所示，问哪一层材料的热导率大？哪一层材料的导热热阻大？

答：第一层的热导率，温度变化小，斜率大。第二层的到热热阻大。

2．冰箱长期使用后外壳结露，这表明其隔热材料性能下降。你知道其道理吗？

答：冰箱隔热材料用弗利昂发泡，长期使用后氟利昂会逸出，代之以空气。空气的导热率很，效，所以隔热材料的性能下降。

（外壳结露后使得到热热阻增加，从而总热阻增加，影响总传热系数变小，所以隔热性能下降。）

3．由导热微分方程可见，非稳态导热只与热扩散率有关，而与热导率无关。你说对吗？

答：不对。导热的完整数学描述为导热微分方程和定解条件，微分方程与热扩散率有关，热扩散率是与热导率相关的，而定解条件也是与热导率相关的，所以，非稳态导热与热导率是相关的。

4．粘性大的流体一般Pr数也较大。由特征数关联式Nu=cRe m Pr n(m>0,n>0)得，Pr数越大，Nu数越大，h也越大，即粘性越大的流体对流传热系数越高。这与经验相反，原因何在？答：流体的粘度η的变化不仅引起Pr数的变化，同时也引起雷诺数Re的变化，从而影响流体流态和流动边界层厚度δ，所以结果和只从Pr数考虑是不一样的。

5．管内强迫对流传热考虑温度修正系数时，为什么液体用粘度来修正，而气体用温度来修正？

答：对液体来说，温度对粘度的影响比较大，对其他因素的影响比较小，所以就直接用粘度来修正，而气体的温度对每个影响因素的影响都差不多，就用温度来修正。

6．在大气压下将同样的两滴水滴在表面温度分别为120℃和400℃的锅上，试问滴在哪个锅上的水先被烧开，为什么？

答：在大气压下发生沸腾时，上述两滴水的过热度分别为20℃和300℃，由大容器饱和沸腾曲线，前者表面发生核态沸腾，后者发生膜态沸腾，热量必须穿过热阻较大的气膜故换热系数小了很多，所以滴在120℃上的先被烧开

7．为提高太阳能热水器的效率，其受热面上涂有一层黑色涂料。你认为该涂料光谱吸收比随波长的最佳曲线是什么？具有黑体性质是否最好？为什么？辐射采暖器表面是否也需涂上这种涂料？为什么？

答：在可见光范围吸收比较好。

黑体的性质不是最好的，因为黑体的吸收能力强，辐射能力也强，所以不是最好的。

不需要，黑体的吸收能力强，辐射能力也强，必然会有一部分热量会被辐射出去，会影响采暖器的效率。

8．在换热器的流体温度沿程变化图中，端差大的一端的流体温度变化曲线较陡，端差小的一侧的流体温度变化曲线较平。为什么？

答：端差大的温度沿程变化快，所以曲线较陡，反之温度曲线较平。

四．计算

1.有一厚为25mm的平面红砖墙，导热系数为0.5 W／(m.K)，在其外表面上覆盖了一层

导热系数为0.2W／(m·K)、厚为3mm的抹面材料，为使墙面的散热损失小于200W／m2，在砖墙内侧再加一层导热系数为0.l W／(m·K)的保温材料，墙体与环境接触的两个表面温度分别为25℃和-10℃.问：

a)内层所加保温材料应为多厚才能达到要求?

解：由题意可知δ1=0.025m λ1=0.5 W／(m.K) δ2=0.003m λ2=0.2 W／(m.K) λ3=0.1 W／(m.K) t w1=-10℃t w2=25℃

由Φ=K A△t得 K=Φ/A△t=200/(1*35)=5.71 W／(m·K)

由K=1/(δ1/λ1+δ2/λ2+δ3/λ3)得δ3=0.011m=11mm

b)若将外表面的抹面材料厚度从3mm增加到5mm，其他条件不变，则单位面积散热

量为多少?

K=1/(δ1/λ1+δ2/λ2+δ3/λ3)=1/（0.025/0.5+0.005/0.2+0.11/0.1）=0.85 W／(m.K) Φ=K A△t=0.85*1*35=29.79 W

c)若墙体总面积为1500m2，通过墙面将损失多少热量?

Φ总=A总Φ=1500*29.79=44680.9 W

2.有一铜塑复合板，两侧分别流过冷、热介质，复合板的厚度为2．5mm，其中铜板厚

1．5mm，铜的导热系数很大，导热热阻可忽略不计，聚乙烯材料的导热系数为0．04W ／(m·K)，热流体侧的对流传热系数为3000W／(m2．K)，冷流体侧的对流传热系数为

30 W／(m2．K)，试求：

a)该传热过程中各个环节的热阻及在总热阻中所占的百分比；

b)传热系数。

解：a) h1=3000 W／(m2．K) h2=30 W／(m2．K) δ=1．5mm λ=0．04W R热=1/h1=1/3000=0.33*10-3（m2*k）/W

R冷=1/h2=1/30=0.033 （m2*k）/W

R聚乙烯=δ/λ=1.5/1000/0.04=0.0375 （m2*k）/W

R总= R热+R冷+R聚乙烯=0.071 （m2*k）/W

R热/ R总=0.46% R冷/ R总=46.5% R聚乙烯/ R总= 52.8%

b)

=

+

+

=

λ

δ

2

1

1

1

1

h

h

k

14.1 w/（m2*k）