传热学习题集汇编9

个人总结，仅供参考

I.对传热学基本原理的理解：

1. 简述格林函数求解热传导问题的思想

格林函数法解热传导问题是将问题( I)中的热源项g ( r , t) ,边界条件项f i( r , t)及初始条件项F( r)都看成外部扰动源,是这些源的作用产生了表征量的场.为求这些源联合作用

产生的温度场,先求点源的场,即先求问题( I)的辅助问题( II)的解—基本解.将上述三种源按点源的场分布进行叠加, 从而把求一般热传导问题的解转化为求基本解. 基本解一旦求得, 温度场即可确定。

2. 强迫流动换热如何受热物性影响？

强迫对流换热与Re和Pr有关；加热与对流的粘性系数发生变化。

3.强化传热是否意味着增加换热量？工程上强化传热的收益和代价通常是指什么？

不一定，强化传热是指在一定条件（如一定的温差、体积、重量或泵功等）下增加所传递的热量。

工程上的收益是减小换热器的体积节省材料和重量；提高现有换热器的换热量；减少换热器的阻力，以降低换热器的动力消耗等。代价是耗电，并因增大流速而耗功。

4 传热学和热力学中的热平衡概念有何区别？

工程热力学是温度相同时，达到热平衡，而传热学微元体获得的能量等于内热源和进出微元体热量之和，内热源散热是有温差的。

5.表面辐射和气体辐射各有什么特点? 为什么对辐射板供冷房间，无需考虑气体辐射的影

响，而发动机缸内传热气体辐射却成了主角？

表面辐射具有方向性和选择性。气体辐射的特点：1.气体的辐射和吸收具有明显的选择性。

2. 气体的辐射和吸收在整个气体容器中进行，强度逐渐减弱。空气，氢，氧，氮等分子结构称的双原子分子，并无发射和吸收辐射能的能力，可认为是热辐射的透明体。但是二氧化碳，水蒸气，二氧化硫，氯氟烃和含氯氟烃的三原子、多原子以及不对称的双原子气体（一氧化碳）却具有相当大的辐射本领。房间是自然对流，气体主要是空气。由于燃油，燃煤及然气的燃烧产物中通常包含有一定浓度的二氧化碳和水蒸气，所以发动机缸内要考虑。

6. 在流动换热一章中为什么要引入流动边界层和热边界层概念？边界层的引入有何价值

1、运用数量级分析的方法可以对Navier—Stokes方程作实质性的简化。

2、层流边界层

是热阻最大的区域，边界层承担了所有热阻，对边界层研究有利于传热的强化和削减。

湍流边界层受粘性底层的影响，可以更好的研究温度均匀性。3、热边界与流动边界层之间的类比。

7. 有人在学完传热学后认为，换热量和热流密度两个概念实质内容并无差别，你的观点是？有差别。热流密度是指通过单位面积的热流量。而换热量跟面积有关。

8. 管内层流换热强化和湍流换热强化有何实质性差异？为什么?

层流边界层是强化管内中间近90%的部分，层流入口段的热边界层比较薄，局部表面传热系数比充分发展段高，且沿着主流方向逐渐降低。如果边界层出现湍流，则因湍流的扰动与混合作用又会使局部表面传热系数有所提高，再逐渐向于一个定值。而湍流是因为其推动力与梯度变化和温差有关，减薄粘性底层，所以强化壁面。

9. 微细尺度通道中的流动传热与常规尺度通道中的，流动传热相比较有何差异

(1)控制过程的作用力会发生变化。（2）表面粗糙度的影响更为突出。（3）通道固壁的导热

影响更为明显。（4）可压缩性会产生重要的影响。（5）气体稀薄性的影响必须考虑10.小空间自然对流换热与大空间自然对流换热的差别？

大空间自然对流的热边界层的发展不受干扰或阻碍，不拘泥于几何上的很大或无限大。在小空间自然对流中，边界层的发展受到干扰，或者流体的流动受到限制，使其换热规律有别于大空间的情形。

11.以强迫对流换热和自然对流换热为例，试谈谈你对传热、流动形态、结构三者之间的关

联

对流换热按流体流动原因分为强制对流换热和自然对流换热。一般地说，强制对流的流速较自然对流高，因而对流换热系数也高。例如空气自然对流换热系数约为5～25 W/（m2•℃），强制对流换热的结构影响了流体的流态、流速分布和温度分布，从而影响了对流换热的效果。流体在管内强制流动与管外强制流动，由于换热表面不同，流体流动产生的边界层也不同，其换热规律和对流换热系数也不相同。在自然对流中，流体的流动与换热表面之间的相对位置，对对流换热的影响较大，平板表面加热空气自然对流时，热面朝上气流扰动比较激烈，换热强度大；热面朝下时流动比较平静，换热强度较小。

12. 在传热学和流体力学中，常常用π定理来整理量纲关联式，但仔细研究可发现，量纲关联式并没有减少变量数目，因此有观点认为，量纲关联式这种方法只不过是简单的公式变换，你认为这种观点是否正确？

量纲分析法具有方法简单，不必列出微分方程，只要知道影响因素。不但知道基本热物性参数，还能知道与层流稳流等有关系。

13.为什么传热学中的流动换热计算采用相似准则关联式来进行讨论？

由于对流传热的影响因素很多，例如 ),,,,,(p c l u f h ληρ=所表示的管内对流传热的平均表面传热系数受到6个因素的影，为了减少实验次数又能获得具有通用性的规律，采用相似准则，并对相似性进行研究。

14.我们经常用Q =hA·Δt .计算强迫对流换热、自然对流换热、沸腾和凝结换热，试问在各种情况下换热系数与温差的关联？

强迫对流的换热系数与Re,Pr 有关但与温差无关，自然对流与Gr 的0.25次方有关联，即与温差有关，凝结换热换热系数是温差的-0.25次方。

15. 简谈对流换热系数h 与传热系数K 的差别

对流换热系数h 是单方面的固体壁面与气体的换热，而K 是综合的换热系数，还包括导热，对流等换热。

17. 湍流换热NS 方程与层流换热NS 方程的主要差别，在湍流换热下，影响换热最重要的因素是什么？

，在湍流换热下，影响的主要因素是脉动量的影响。

18. 换热器校核计算和选型计算的基本思路

校核计算式对已有的或已选定了换热面积的换热器，在非设计工况条件下核算它能否胜任规定的换热任务；选型计算式设计一个新的换热器，以确定换热器所需的换热面积。

19. 简述沸腾换热与汽泡动力学、汽化核心、过热度这些概念的关联

.沸腾是指在液体内部以产生气泡的形式进行的气化过程，就流体运动的动力而言，沸腾过程又有大容器沸腾，大容器沸腾时流体的运动是由于温差和气泡的扰动所引起的，沸腾换热会依次出现自然对流区、核态沸腾区、过度沸腾区和膜态沸腾区。当温度较低时（C t 0

4<∆）壁面过热度小，壁面上没有气泡产生。当加热壁面的过热度C t 04≥∆后，壁面上个别点（称为汽化核心）开始产生气泡，汽化核心的气泡彼此互不干扰。随着t ∆进一步增加，汽化核心增加，气泡互相影响，并会合成气块及气柱。在这两个区中，气泡的扰动剧烈，传热系数和热流密度都急剧增大。进一步提高t ∆，传热规律出现异乎寻常的变化。这是因为气泡汇聚覆盖在加热面上，而蒸汽排除过程越趋恶化。这时热流密度达到最低，并且温度达到了过热度，是很不稳定的过程。

20. 简述热管的基本原理

热管沿纵向分成蒸发段和冷凝段，根据需要也可在中间加一绝热段。热管的横断面由管壳、管芯及蒸气腔组成。抽尽管内空气并注入一定量的工质，再将管壳密封。管芯为多孔毛细结构，孔道内充满液态工质。蒸气腔内容纳工质的饱和蒸气。工作时，外部热量自蒸发段传入，使蒸发段管芯内的工质吸热蒸发变成蒸气而流向冷凝段，并在冷凝段管芯表面凝结，释放出气化潜热,传出管外。在冷凝段凝结下来的液体工质,因管芯内的毛细