南京工程学院传热学复习资料

t 0 ，常物性 常数
q ，数值上等于在单位温度梯度作用 t n x 下物体内热流密度矢量的模，单位是 W / m * K ，是物
导热系数 性参数。表面传热系数，用 h 表示，在单纯的对流传热 中 h=q/∆t，数值上表现为单纯的对流换热过程中单位温 差作用下通过单位面积的热量。传热系数，用 k 表示， 单位是 W / m * K ，数值上等于冷热体间单位温差作用 下， 单位面积上的热流量的值， 是表征传热过程强烈程度 的标尺。 5、串联热阻叠加原理 在串联的热量传递过程中， 如果通过各个环节的热流量 都相同， 则各个串联环节的总热阻等于各串联环节热阻的 和。 6、导温系数的物理意义 用α表示， α= / c ，又称为“热扩散率” ，或“热扩 散系数” ，物理意义：物体内部温度扯平能力的大小（材 料传播温度的能力） 7、为什么暖气片的肋要加在圆管外侧（管内走水，管外 走气） 如果肋片加在管内侧，Bi（内）= h1 / ， h1 为水的传 热系数。若肋片加在外侧，则 Bi（外） = h2 / ， h2 为 空气的传热系数。已知 h1 > h2 ，所以 Bi（内）>Bi（外） ， 所以肋片加在管外侧更有益。 8、傅里叶定律、各个符号的意义 文字表达是：在导热过程中，单位面积通过给定截 面的导热量， 正比于垂直该截面方向上的温度变化率和截 面面积，而热量传递的方向则与温度升高方向相反。数
3 t 3 * pr ，Pr=1 时两者相等
2
率，q 是沿 x 方向传递的热流密度， 是导热系数，A 是
19、普朗特数的物理意义 用 Pr 表示， Pr ，是流体中动量扩散与热 t 量扩散的比值， 反映了流体中动量扩散与热量扩散能力的 对比，也反映了流动边界层与热边界层的相对大小。 20、引入温度边界层的意义 导出适用于热边界层的能量方程式。 21、两个同类物理现象相似的条件 同名的已定特征数相等单值性条件相似 22、量纲分析法与步骤 找出与本问题有关的各物理量的量纲中基本量的量纲 将基本量逐一与其余各量组成无量量纲 应用量纲和 谐原理来决定待定的指数。 23、强制对流换热
给定的传热面面积。 9、边界条件（导热物体边界上的温度或换热情况） 规定了边界上的温度， 称为第一类温度条件规定 了边界上的热流密度， 称为第二类边界条件规定了边界 上物体与周围流体间的表面传热系数 h 及周围流体的温 度 t f ，成为第三类边界条件。 10、温度梯度变化沿着等温面的法向方向还是切线方向。 法线方向 11、一维、有内热源的、稳态的、常物性的微分方程。
意义， 表示壁面附近的流体的无量纲温度梯度， 表示流体 对对流换热的强弱。 15、雷诺数 表征流体流动情况的无量纲数，以 Re 表示，Re=ρ vd/η，其中 v、ρ、η分别为流体的流速、密度与黏性 系数，d 为一特征长度。利 用雷诺数可区分流体的流动 是层流或湍流， 也可用来确定物体在流体中流动所受到的 阻力。 16、傅里叶准则数 用于热传导的一个无量纲数， 是非稳态导热计算时确定 导热系数的准数，定义为： Fo A / V / L ，式
恒定热流壁面局部 Nu 数随角度 的变化曲线： =0 º-80º范围内，由于层流边界层不断加厚的缘故，Nu 随角 度的增加而递降。低 Re 数时，回升点反映了绕流脱体的 起点， 这个是由于脱体区的扰动强化了换热。 高 Re 数时， 第一次回升是由于转变成湍流的原因;第二次回升约在 =140º，则是由于托体的缘故。 26、大空间自然对流， 竖平板薄层内的速度分布与温度分 布，画图说明 贴壁处，由于粘性的作用流体的速度为 0，在薄壁外 缘温度不均匀作用消失， 在接近热壁的中间处有一个速度 的峰值。 27、说明充分发展管内的对流传热的概念。 当流动边界层及热边界层交汇于管子中心线后称为 流动或换热已经充分发展。此后换热强度终将保持不变。 28、膜状凝结的主要热阻 液膜 29、不凝结气体对凝结的影响（P310） 增加了传热过程的阻力减小了凝结动力--温度差∆t， 削弱了凝结过程。 30、不凝结气体对沸腾的影响（P327） 沸腾强热会得到某种强化 31、膜状凝结影响因数（P310） 不凝结气体 管子排数 管内冷凝④蒸汽流速⑤蒸汽 过热度⑥液膜过冷度及温度分布的非线性
所以，化简后微分方程为，
12、已知 q，平板厚δ，温度差 t1-t2，求平板的导热系 数
2t 0 x 2
q / t1 t 2
13、平板导热的温度分布为什么随 X 线性变化？ 平板导热温度分布方程， t

2

t 2 t1

x t1 ，t 与 x 遵循一
间呈对数曲线关系 15、非周期性非稳态导热分几个阶段？ 非正规状况阶段，正规状况阶段。 16、努谢尔准则数与毕渥准则数的区别 形式上 Nu=hδ/λ,Bi=hδ/λ相同，但物理意义不同。 Nu 数中的λ为流体的导热系数，而一般 h 为求知，因而 Nu 数一般是待定准则。 Nu 数的物理意义表示壁面附近 的流体的无量纲温度梯度，它表示流体对对流换热的强 弱。而 Bi 当数中的λ为导热物体的导热系数，且一般情 部下 h 为已知，Bi 数一般是已定准则。Bi 数的物理意义 是导热体内部导热热阻（ / λ)与外部对流热阻（ l/h) 的 相对大小。 17、对流传热影响因数 ①流体流动的因素（强制对流、自然对流、混合流）②流 体有无相变（凝结、蒸发、液化）③流体的流动状态（层 流、湍流）④换热表面的几何因素⑤流体的物理性质（密 度ρ、动力粘度η、导热系数λ、定压热容 c p 等） 18、流动边界层厚度与温度边界层厚度有什么关系？什 么条件下流动边界层的厚度与温度边界层厚度相等？
c
一维 态
t t t t wenku.baidu.com x x y y z z
t t ，有内热源 0 0 ，稳 y y z z
q ，单位 W /( m * K ) ，是物性参数。 t n x
数值上等于在单位温度梯度作用下物体内热流密度矢量 的模。 表征材料的热传导的能力大小， 与材料的种类和材 料的温度等因素有关系。 4、温度边界层 在固体表面附近， 流体的温度发生剧烈变化的这一薄层 就称为温度边界层（或热边界层） 。一般规定，流体与壁 面的温度差达到流体主体与壁面的温度差的 99％处到壁 面的距离，为温度边界层的厚度δt。即温度边界层外边界 处的温度应满足下式： (T－Tw)=0.99(Tf－Tw) 5、速度边界层 在固体表面附近， 流体的速度发生剧烈变化的这一薄层 就成为速度边界层。 一般规定， 流体与壁面的速度差达到 流体主体与壁面的速度差的 99％处到壁面的距离，为速 度边界层的厚度δt。 即速度边界层外边界处的速度应满足 下式： u / u 99% 6、传热过程 热量由壁面一侧流体通过壁面传递到壁面另一侧流体 的过程 7、表面传热系数 用 h 表示，以前常称为对流换热系数，单位是
一、名词解释 1、稳态导热 是指系统中各点的温度不随时间而改变的导热过程 2、非稳态导热 是指系统中各点的温度随时间而改变的导热过程 3、导热系数（热导率） 用 表示，
用 Nu x 表示，下表 x 表示以当地的几何尺度为特征尺 度。
Nu x
hx x

0332 Re x
1/ 2
Pr1/ 3 ，为无量纲数。物理
1

，物理意义是导热体内部导热热
二、简答题 1、热量传递的基本形式有哪几类、各基本形式的特点与 它们间的区别 基本方式：热传导、热对流、热辐射 基本特点： 热传导， 直接接触无宏观位移。 热对流: 直接接触有宏观位移。热辐射：可以不直接接触，真 空中热辐射效率最高（这也是与传导和对流的区别）伴 随着能量形式的转换（也是区别） 2、热量传递的驱动力 温度梯度（温差） 3、简述热量从管内高温流体传递到管外低温流体的过程 高温流体携带的热量经一个热对流传热过程， 将热量传递 到壁面内侧； 再经过一次热传导传热过程， 热量由内侧壁 面传递到壁面外侧； 再经过一个热对流过程， 热量由壁面 外侧传递到低温流体 4、导热系数、表面传热系数、传热系数，三个量的符号、 单位，有哪 些是物性参数，物理意义。
2 2 2
中α为固体导热系数，单位 m / s ；τ为非稳态导热过程 所经历的时间，V 为固体体积，单位 m ；A 为固体面积， 单位 m ；L=V/A 为定型尺寸。 表示物体内部温度场随时变化的特征。 17、毕渥准则数 用 Bi 表示， Bi
2 3
2
h
W /( m 2 * K ) ，数值上等于冷热流体在单位温度差作用
用 Pr 表示，Pr t
（ 是动量传递系数，
3
是热量传递系数） ，表征了流动边界层与热边界层的相对 大小，动量扩散系数与热量扩散系数的一种能力的比值。 14、努塞尔准则
阻（ / )与外部对流热阻（l/h)的相对大小。 18、集总参数法 当固体内部的导热热阻小于其表面的换热热阻 时， 固体内部的温度趋于一致， 近似认为固体内部的温度 t 仅是时间τ的一元函数而与空间坐标无关，这种忽略物 体内部导热热阻的简化方法称为集总参数法。 也叫集中参 数法（Lumped Parameter Method） ，Bi 越小则结果越精 确，用于非稳态工况。 19、相似原理 对于同一个物理过程，若两个物理现象的各个物理 量在各对应点上以及各对应瞬间大小成比例， 且各矢量的 对应方向一致，则称这两个物理现象相似。 20、比拟理论 是指利用两个不同物理现象之间在控制方程方面的类 似性， 通过测定其中一种现象的规律而获得另一种现象基 本关系的方法 21、膜状凝结 蒸汽与低于饱和温度的壁面接触时， 若凝结液体能很好 的湿润壁面， 就在上面铺展成膜， 这种凝结方式就成为膜 状凝结。 22、珠状凝结 蒸汽与低于饱和温度的壁面接触时， 若凝结液体不能很 好的湿润壁面，凝结液体就在壁面上形成一个个小液珠， 这种凝结方式就成为珠状凝结。 23、临界热流密度 当热流密度达到由饱和沸腾转变为膜态沸腾所对应 的值时， 加热表面上的气泡很多， 以致使很多气泡连成一 片，覆盖了部分加热面。由于气膜的传热系数低，加热面 的温度会很快升高， 而使加热面烧毁。 这一临界对应点又 称为沸腾临界点、 偏离泡核沸腾 DNB 或临界热流密度 CHF。

3

32、为什么凝结器的管道一般都是水平放置的 水平时，表面换热系数较大 33、大容器饱和沸腾四个阶段， 各阶段的传热机理 （P316） 自然对流区核态沸腾去过度沸腾区④膜态沸腾区 34、临界热流密度的物理意义 核态沸腾的峰值热流密度，可作为监测工况的标准 35、当量直径
de
4 AC p (当量直径=4 倍的截面面积/截面的视周)
次线性关系 14、圆桶导热的温度分布与 r 的关系？ 圆桶导热温度分布， t t1
t 2 t1 In(r / r1 ) ， t 与 r In(r2 / r1 )
t ；傅里叶定律用热流密度的表达 x t t 式为： q 。式中 是物体沿 x 方向的温度变化 x x
学表达式： A
N u f (Re, Pr)
36、强化换热的原则 从热阻大的一侧入手 37、速度边界层中何处的速度梯度最大、温度梯度最大 贴壁处流体的速度梯度、温度梯度最大， 38、集总参数法适用范围 Bi 0.1 （表面传热热阻>>导热热阻）
自然对流换热
N u f (ar , Pr )
24、管内强制对流入口段局部表面传热系数的沿程变化， 说明 入口段的热边界层较薄， 局部表面系数比充分发展阶 段的高， 且沿着主流方向逐渐降低。 如果边界层中出现湍 流， 则由于湍流的扰乱与混合作用又会使局部表面传热系 数有所提高，再逐渐趋向于一个定值。 25、横掠单管 N u 为什么会二次上升
下、 单位面积上的热流量的值， 是表征传热过程强烈程度 的标尺。h 的大小与诸多的因素有关。 9、污垢热阻 表示换热设备传热面上因沉积物而导致传热效率下降 程度的数值， 即换热面上沉积物所产生的传热阻力， 单位 为 ㎡·K / W。 10、接触热阻 两块靠近的板， 在未接触的界面之间的间隙中经常充满 空气， 热量将以导热的方式穿过这种气隙层。 这种与两固 体表面真正接触相比， 增加了附加的传递阻力， 称为接触 热阻。 11、定型尺寸 确定某一结构形状大小的尺寸称为定型尺寸。 12、定性温度 定性温度是用于确定特征数中流体物性的温度。 13、普朗特数