传热学复习题(0908)

热能工程专业传热学复习题

一简答题

1导热系数和热扩散系数各自从什么地方产生？它们各自反映了物质的什么特性？并指出它们的差异？

2不同温度的等温面（线）不能相交，热流线能相交吗？热流线为什么与等温线垂直？

3流体中的热量传递过程是热对流还是热传导？试对流体中的传热机理加以描述？

4非周期性的加热或冷却过程可以分为哪两个阶段，它们各自有什么特征?

5什么是非稳态导热的集总参数（集中热容）系统？将实际导热物体视为集总参数系统的条件是什么？

6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？同一种物体导热过程中的时间常数是不是不变的？

7指出

22

22

p

t t t t

c u v

x y x y

ρλ

⎛⎫

⎛⎫

∂∂∂∂

+=+

⎪

⎪

∂∂∂∂

⎝⎭⎝⎭

和⎪⎪

⎭

⎫

⎝

⎛

∂

∂

=

⎪⎪

⎭

⎫

⎝

⎛

∂

∂

+

∂

∂

2

2

y

t

y

t

v

x

t

u

c

p

λ

ρ方程哪一个是边

界层能量微分方程？它是在什么条件下导出的？它有什么主要特征？

8写出对流换热过程中的无量纲准则Re数、Pr数、Pe数和Gr数的物理量组成，指出它们各自表示的物理意义？并指出Nu数与导热过程中产生的Bi数的差别？

9对流换热问题的支配方程有哪些?将这些方程无量纲化我们能够得出哪些重要的无量纲数（准则）?你能指出这些准则的物理意义吗?

10响膜状凝结换热的其他一些影响因素是什么？指出它们分别是如何影响凝结换热过程的？

11在液体沸腾过程中一个球形汽泡存在的条件是什么?为什么需要这样的条件?

12什么是辐射表面之间的角系数? 在什么条件下角系数成为一个纯几何量？

13什么叫黑体、灰体和白体？它们分别与黑色物体、灰色物体和白色物体有什么区别？

14表述黑体辐射的兰贝特定律。试问，实际物体是否满足兰贝特定律？在什么条件下灰体可以满足兰贝特定律？

15 在深秋晴朗无风的夜晚，草地会披上一身白霜，可是气象台的天气预报却说清晨最

低温度为2‴。试解释这种现象。但在阴天或有风的 夜晚，（其它条件不变）草地却不会披上白霜，为什么？

二 分析题

1

积分傅里叶定律表达式，推导出常物性、无内热源空心球壁的稳态导热热流量的计算式（设球壁的内外壁面温度已知）。

2 一块无内热源的大平板在稳态导热时的温度场如图

所示。试分析该平板的导热系数是随着温度的增加而增加，还是随着温度增加而减少？试写出导热系数随温度变化的近似表达式。 3

导出等截面直肋片的导热微分方程0222=-θθ

m dx

d ，并

求出在其端部绝热条件下的温度分布表达式，同时画出其温度分布的示意图。

4 有流体沿着一大平板流动，已知流体流速为u ∞，流体温度为T ∞,平板温度为T w ，画出给定条件下在壁面形成的速度边界层和热边界层的示意图，并画出x 处的速度和温度的变化曲线。

5 已知流体管内流动换热的计算公式为0.023n Nu Pr =0.8Re ，试分析：⑴管径缩小一半

而流速不变时，换热系数增加多少？⑵流速增加一倍而管径不变时，换热系数又增大多少？

6 画出大容器沸腾换热过程中热流密度随过热度的变化曲线(控制壁温加热用实线控

制热流加热用虚线)，同时指出沸腾的几个主要区域，并分析设计控制热流加热过程应注意的问题。

2

Q

（a ）Pr<1

(b) Pr>1

分析题4附图

分析题2附图

7 求表面1对表面4的角系数X 1,4的表达式(已

知各表面面积A 1、A 2、A 3、A 4，以及X 1+2，3+4；

X 1+2，3；X 2，3+4；X 2，3)。

8 一半球形真空辐射炉，球心处有一个尺寸不

大的圆盘形黑体辐射加热元件，如图所示。试指出图中A 、B 、C 三处中何处辐射强度最大？何处辐射热流密度最大？

9 有三种材料，其单色吸收率的变化分别如图所示，请在图中分别表示出可以将其视为灰体的波长范围。

三 计算题

1 直径为57mm 的管道，管道外表面温度为100‴，将它用导热系数为0.071W/(m.℃)的石棉硅藻土材料保温。保温后保温层外表面温度不超过40‴，每米管道最大热损失不超过70W ，试问该保温层材料至少有多厚？

解：已知 t 1=100℃ t 2=40℃ λ＝0.071 W/（m ⋅‴）r 1=0.05m 。

由热流计算关系式()211

21ln 2t t r r q -=

πλ

， 得

()211122ln

t t q r r -=

πλ

解出r 2，因而有δ=r 2-r 1 。

2 有一长圆柱体，其导热系数为25W/(m ‴),直径为30mm,长为500mm 。当对其通以P=100W 的电功率后测得圆柱体表面的稳定温度为40‴。试计算圆柱体的中心温度和表面热流密度。（含内热源长圆柱的温度分布：()

22

4r r q t t w v w -+

=λ

）

分析题7附图

分析题8附图

α

λ