传热学1章绪论总结问答题及答案

绪 论

一、名词解释

热流量：单位时间通过某一面积所传递的热量，单位：W

热流密度：单位时间通过单位面积的热流量(W ／m 2)

对流换热：流体流过固体壁面时，流体与固体壁面间产生热量传递的过程 传热过程：热流体通过固体壁而将热量传给另一侧冷流体的过程

二、解答题和分析题

1、热能、热量、热流量与热流密度有何联系与区别？

答：热能：物质所具有的内动能(广延量，物质的微观运动属性)。单位：焦耳J 。 热量Q ：系统与外界依靠温差传递的能量(过程量)。单位：焦耳J 。 热流（量）φ：单位时间通过某一面积所传递的热量。单位：瓦特w 。 热流密度q ：通过单位传热面上的热流量。单位：W ／m 2。

相互关系：τφτqA Q == 其中τ是时间

2、描述导热、对流换热及辐射换热三种传递方式之间的联系与区别。

或（热量的传递有哪三种基本方式？试用简练的语言说明这三种热传递方式之间的联系和区别。）。

答：热量传递的三种基本方式为：热传导、热对流和热辐射。

1）导热和热对流的区别在于：物体内部依靠微观粒子的热运动而产生的热量传递现象，称为导热；热对流则是流体各部分之间发生宏观相对位移及冷热流体的相互掺混所导致的热量传递过程

2）导热和热对流的联系是：在发生热对流的同时必然伴随有导热。这两种热量传递方式，只有在物质存在的条件下才能实现，

3）热辐射指由于热的原因而发出辐射能的现象，热辐射可以在真空中传播，辐射换热时不仅有能量的转移还伴有能量形式的转换。

注意：若考试是“对流换热”则把“热对流”的定义换成“对流换热”

3、“热对流”与“对流换热”是否为同一现象?对流换热是否属于基本的传热方式?

答：热对流与对流换热是两个不同的概念．属于不同现象，其区别为：

1）热对流是由于流体各部分之间发生宏观相对位移及冷热流体的相互掺混所导致的热量传递过程。由于流体质点间的紧密接触，热对流也同时伴随有导热现象；

2）而对流换热必然具有流体与固体壁面间的相对运动，工程中流体与温度不同的固体壁面因相对运动而发生的传热过程称为对流换热；对流换热是导热和热对流这两种基本传热方式的综合作用

4、导热系数、表面换热系数及传热系数的单位分别是什么？哪些是物性参数，哪些与过程有关？

答：导热系数λ是表征材料导热性能优劣的系数，是一种物性参数，不同材料的导热系数的数值不同，即使是同一种材料，其值还与温度等参数有关。单位)/(k m W ⋅

表面换热系数h 不是物性参数，它与流体物性参数、流动状态、换热表面的形状、大小和布置等因素都有关。单位：)/(2k m W ⋅，是过程量。

传热系数k ：表征传热过程强烈程度的标尺，数值上等于冷热流体温差1℃，传热面积为21m 时的热流量的值。单位)/(2k m W ⋅，不是物性参数是过程量。

5、保温瓶散热过程分析。

热量从保温瓶内的热水散失到周围环境中去的过程包括哪些环节？

答：(1)热量0q 由热水通过自然对流换热传递到内层瓶胆的内壁；

(2)通过内层瓶胆的导热，热量1q 由内层瓶胆内壁传到其外壁；

(3)由内层瓶胆的外壁通过辐射换热把热量2q 传递到外层瓶胆的内壁；

(4)热量3q由外层瓶胆的内壁通过导热传到其外壁；

(5)外层瓶胆的外壁通过辐射换热把一部分热量4q传给外壳内侧；

(6)外层瓶胆外壁通过自然对流换热把热量5q传给空气，空气又与外壳内侧发生自然对流换热把热量5q传递给外壳内侧；

(7)通过导热，热量6q由外壳内壁传递到其外壁；

(8)外壳外侧通过自然对流把一部分热量7q传递给室内空气；

(9)外壳外侧与周围物体间进行辐射换热，换热量为8q。

这里要特别指出，保温瓶之所以可以保温的原因主要在于，制造保温瓶时在上述第3个环节上采取了以下削弱传热的措施：

1）瓶胆夹层中抽成真空，从而排除了夹层中空气的导热与对流；

2）在夹层的两壁上涂有一层辐射黑度ε很小的硝酸银层(即银白色涂层)，从而大大减少了夹层两壁面间的辐射换热。

使用保温瓶时，如果不小心破坏了瓶胆下部抽气封口的密封，空气进入夹层后将使保温性能大大下降。

6、分析置于室外大气中的架空输送高温油（或蒸汽）的管道有哪些传热环节？如果管道外面加保温层，则又包括哪些传热环节？

答：管内油与管内壁的对流换热；管内壁向管外壁的导热；管外壁与外界环境的对流换热及辐射换热。

如果有保温层,则为：管内油与管内壁的对流换热；管内壁向管外壁的导热；管外壁向保温层内壁的导热；保温层内壁向保温层外壁的导热；保温层外壁与外界环境的对流换热及辐射换热。

7、室内暖气片、锅炉的省煤器，冷凝器有哪些传热环节。

答：见书第10页。

8、冬天，经过在白天太阳底下晒过的棉被，晚上盖起来为什么感到很暖和？并且经过拍打以后，为什么效果更加明显？

答：棉被经过晾晒以后，可使棉花的空隙里进入更多的空气。而空气在狭小的棉絮空间里的热量传递方式主要是导热，由于空气的导热系数较小，具有良好的保温性能。而经过拍打的棉被可以让更多的空气进入，因而效果更明显。

9、冬天，在相同的室外温度条件下，为什么有风比无风时感到更冷些？

答：假定人体表面温度相同时，人体的散热在有风时相当于强制对流换热，而在无风时属自然对流换热（不考虑热辐射或假定辐射换热量相同时）。而空气的强制对流换热强度要比自然对流强烈。因而在有风时从人体带走的热量更多，所以感到更冷一些。

10、夏季在维持20℃室内工作，穿单衣感到舒适，而冬季保持在22℃的室内工作时，为什么必须穿绒衣才觉得舒服？

答：首先，冬季和夏季的最大区别是室外温度的不同。夏季室外温度比室内气温高，因此通过墙壁的热量传递方向是由室外传向室内。而冬季室外气温比室内低，通过墙壁的热量传递方向是由室内传向室外。因此冬季和夏季墙壁内表面温度不同，夏季高而冬季低。因此，尽管冬季室内温度(22℃)比夏季略高(20℃)，但人体在冬季通过辐射与墙壁的散热比夏季高很多。而人体对冷感的感受主要是散热量，在冬季散热量大，因此要穿厚一些的绒衣。

11、利用同一冰箱储存相同的物质时，试问结霜的冰箱耗电量大还是未结霜的冰箱耗电量大？

答：当其它条件相同时，冰箱的结霜相当于在冰箱蒸发器和冰箱冷冻室（或冷藏室）之间增加了一个附加热阻，因此，要达到相同的制冷室温度，必然要求蒸发器处于更低的温度。所以，结霜的冰箱耗电量更大。

12、用铝制的水壶烧开水时，尽管炉火很旺，但水壶仍安然无恙。但一旦壶内的水烧干后，水壶很快就被烧坏。试从传热学的观点分析这一现象。

答：壶内有水时，水对壶壁起冷却作用，不致烧坏壶壁，水干后，壶壁得不到充分冷却，使壁温接近火焰温度，水壶就会被烧坏。

或：水侧（沸腾）的表面传热系数远大于火焰侧的表面传热系数，没烧干时，壶底更接近水的温度，所以一般不会达到铝的熔点。