传热学复习题及其部分答案

传热学复习题及其部分答案

零、基本概念

1．热流量：单位时间内所传递的热量2．热流密度：单位传热面上的热流量

3．导热：当物体内有温度差或两个不同温度的物体接触时，在物体各部分之间不发生相对位移的情况下，物质微粒(分子、原子或自由电子)的热运动传递了热量，这种现象被称为热传导，简称导热。4．对流传热：流体流过固体壁时的热传递过程，就是热对流和导热联合用的热量传递过程，称为表面对流传热，简称对流传热。5．辐射传热：物体不断向周围空间发出热辐射能，并被周围物体吸收。同时，物体也不断接收周围物体辐射给它的热能。这样，物体发出和接收过程的综合结果产生了物体间通过热辐射而进行的热量传递，称为表面辐射传热，简称辐射传热。

6．总传热过程：热量从温度较高的流体经过固体壁传递给另一侧温度较低流体的过程，称为总传热过程，简称传热过程。

7．对流传热系数：单位时间内单位传热面当流体温度与壁面温度差为1K是的对流传热量，单位为W ／(m2·K)。对流传热系数表示对流传热能力的大小。

8．辐射传热系数：单位时间内单位传热面当流体温度与壁面温度差为1K是的辐射传热量，单位为W ／(m2·K)。辐射传热系数表示辐射传热能力的大小。

9．复合传热系数：单位时间内单位传热面当流体温度与壁面温度差为1K是的复合传热量，单位为W ／(m2·K)。复合传热系数表示复合传热能力的大小。

10．总传热系数：总传热过程中热量传递能力的大小。数值上表示传热温差为1K时，单位传热面积在单位时间内的传热量。

11．温度场：某一瞬间物体内各点温度分布的总称。一般来说，它是空间坐标和时间坐标的函数。12．等温面(线)：由物体内温度相同的点所连成的面（或线）。

13．温度梯度：在等温面法线方向上最大温度变化率。

14．热导率：物性参数，热流密度矢量与温度降度的比值，数值上等于1 K／m的温度梯度作用下产生的热流密度。热导率是材料固有的热物理性质，表示物质导热能力的大小。

15．导温系数：材料传播温度变化能力大小的指标。16．稳态导热：物体中各点温度不随时间而改变的导热过程。17．非稳态导热：物体中各点温度随时间而改变的导热过程。

18．傅里叶定律：在各向同性均质的导热物体中，通过某导热面积的热流密度正比于该导热面法向温度变化率。

19．定解条件(单值性条件)：使微分方程获得适合某一特定问题解的附加条件，包括初始条件和边界条件。

20．热辐射：由于物体内部微观粒子的热运动状态改变，而将部分内能转换成电磁波的能量发射出去的过程。

21．吸收比：投射到物体表面的热辐射中被物体所吸收的比例。

22．反射比：投射到物体表面的热辐射中被物体表面所反射的比例。

23．黑体、透明体、白体24．透明体：透射比τ= 1的物体

25．黑度：实际物体的辐射力与同温度下黑体辐射力的比值，即物体发射能力接近黑体的程度。26．辐射力：单位时间内物体的单位辐射面积向外界(半球空间)发射的全部波长的辐射能。

27．角系数：从表面1发出的辐射能直接落到表面2上的百分数。

一、概念题

1、试分析室内暖气片的散热过程，各个环节有哪些热量传递方式？以暖气片管内走热水为例。

答：有以下换热环节及传热方式：

（1）由热水到暖气片管道内壁，热传递方式为强制对流换热；

（2）由暖气片管道内壁到外壁，热传递方式为固体导热；

（3）由暖气片管道外壁到室内空气，热传递方式有自然对流换热和辐射换热。

2、试分析冬季建筑室内空气与室外空气通过墙壁的换热过程，各个环节有哪些热量传递方式？

答：有以下换热环节及传热方式：

（1）室内空气到墙体内壁，热传递方式为自然对流换热和辐射换热；

（2）墙的内壁到外壁，热传递方式为固体导热；

（3）墙的外壁到室外空气，热传递方式有对流换热和辐射换热。

3、分别写出N u 、R e 、P r 、B i 数的表达式，并说明其物理意义。 答：（1）努塞尔(Nusselt)数，λ

l

h Nu =

，它表示表面上无量纲温度梯度的大小。

（2）雷诺(Reynolds)数，ν

l u ∞=Re ，它表示惯性力和粘性力的相对大小。 （3）普朗特数，a

ν=Pr ，它表示动量扩散厚度和能量扩散厚度的相对大小。

（4）毕渥数，λ

l h B i

=

，它表示导热体内部热阻与外部热阻的相对大小。

4、气体、液体和固体的导热机理分别是什么？按照导热机理，水的气、液、固三种状态中那种状态的导热系数最大？

答：根据导热机理可知，固体导热系数大于液体导热系数；液体导热系数大于气体导热系数。所以水的气、液、固三种状态的导热系数依次增大。

5、热扩散系数是表征什么的物理量？它与导热系数的区别是什么？ 答：热扩散率 c

a ρλ

=

，与导热系数一样都是物性参数，它是表征物体传递温度的能力大小，亦称为导温系数，热扩散率取决于导热系数λ 和c ρ 的综合影响；而导热系数是反映物体的导热能力大小的物性参数。一般情况下，稳态导热的温度分布取决于物体的导热系数，但非稳态导热的温度分布不仅取决于物体的导热系数，还取决于物体的导温系数。 6、灰体的含义？

答：灰体是指物体单色辐射力与同温度黑体单色辐射力随波长的变化曲线相似，或它的单色发射率不随波长变化的物体；或单色吸收比与波长无关的物体，即单色吸收比为常数的物体。（注：灰体与黑体可以辐射的波长一样，为连续全波段） 7、影响对流换热系数的因素有哪些？ 答：

8、分别写出B i 、N u 、F o 、P r 数的表达式，并说明B i 物理意义。 答：（1）毕渥数，λ

l

h B i =

，它表示导热体内部导热热阻与外部对流换热热阻的相对大小。

（2）努塞尔数，λ

l h Nu =，它表示壁面附近流体无量纲温度梯度的大小，反映对流换热过程的强度。 （3）傅立叶数，2

δ

τa F o =，它表示非稳态导热过程的无量纲时间。 （4）普朗特数，a

ν=Pr ，它表示动量扩散和能量扩散的相对大小，是反映流动边界层厚度和热边界层

厚度的相对大小。

9、什么是物体表面的吸收比（率）？它与哪些因素有关？

答：物体对投入辐射所吸收的百分数称为该物体的吸收比（率），物体的吸收比（率）只取决于物体的表面特性（物体的种类、表面状况和温度），对于全波长的特性还与投射能量的波长分布有关关。 10、黑体辐射包括哪几个定律？

答：普朗克定律、维恩位移定律、斯蒂芬－玻尔兹曼定律、兰贝特定律。 11、写出两表面间辐射换热中的角系数的表达式，并说明其物理意义。 答：

它表示A 1表面发射出的辐射能中直接落到另一表面A 2上

的百分数。或者它表示离开A 1表面的辐射能中直接落到另一