传热学习题

绪论

一、填空题

1、厚度δ，导热系数λ为常数的大平壁的单位面积导热热阻是________________。

2、在地球引力场作用的范围内，单纯的导热只能发生在密实的固体中。因为，当有温差时，液体和气体就会出现________________，难以维持单纯的导热。二、选择题

1、单位面积的热阻总可以写作________________。 (a)q/⊿t；(b)⊿t/q；(c)δ/λ；(d)δ/(λA)

2、列叙述中________________正确。 (a)导热只能发生在密实的固体中。 (b)导热可以在固体、液体及气体中发生。 (c)导热只能在固体和静止的流体中发生。

(d)导热只能在固体和上面温度高、下面温度低的流体层中发生。

填空题 1、δ/λ；2、对流现象。选择题 1、(b)；2、(b)

三、名词解释

1、热传导：物体中温度不同的各部分无相对位移或不同温度的物体直接接触时，依靠分子、原子及自由电子的热运动而进行的热量传递现象。或：物体各部分相对静止或不同物体紧密接触时，由于温度不同而发生的热量传递现象。

2、传热过程：热量由固体壁面一侧的流体穿过壁面传到另一侧的流体中的过程。两种温度不同的流体通过固体壁面交换热量的过程。

3、热对流：依靠流体的运动，将热量从一处传递到另一处的现象。或：流体各部分之间发生相对位移时所引起的热量传递现象。

4、热辐射：依靠物体表面对外发射可见或不可见的射线(电磁波)来传递热量的过程。或：因热的原因通过电磁波发出辐射能的过程。

5、对流换热：流体与直接接触的固体表面有相互运动时，由于二者的温度不同，所发生的换热过程。或：流体与固体直接接触时的换热过程。

6、辐射换热：温度不同的表面之间以热辐射的方式进行热量交换的现象。

答：如果温度只随其空间变化而不随时间变化，即，则该温度场称之为稳态温度

场，其一般表达式为t=f(x.y.z)；如果温度不仅随空间变化，而且还随时间变化，即

，则该温度场称之为不稳态温度场，其一般表达式为t=f(x.y.z.τ)。

7、何谓稳态导热？何谓不稳态导热？

答：具有稳态温度场的导热过程叫稳态导热。.温度场随时间变化的导热过程叫做不稳态导热。

8、推导导热微分方程式的前提条件是什么？

答：傅立叶定律；热力学第一、第二定律；各向同性，均匀连续介质；物性

已知。 9、求解不稳定导热问题的单值性条件有哪些？答：几何条件、物理条件、时间条件、边界条件。

10描述导热现象有傅立叶定律，为什么还要导热微分方程式？

答：傅立叶定律确定了热流通量和温度梯度之间的关系，但要确定温度梯度必须知道物体内的温度场。导热微分方程是建立温度场的通用微分方程。

11有一个由导热系数都是常数的三种不同材料组成的多层平壁，它在稳态时的温度分布如图所示；

(1)试说明q的特点及其计算式；；(2)试说明导热系数的相对大小。

答： (1) q1=q2=q3；其计算式为

(2)由图知，根据(1)，知。

非稳态导热

一、填空题

1、无限长方柱加热或冷却时，其导热过程属于_________导热问题，其导热微分方程式为_________。

2、判别物体是否为集总热容系统的条件是_________。

答案：1、二维不稳态

2、Bi<0.1

二、问答题

1、试绘出Bi→0，Bi→∞和0＜Bi＜∞时厚度为2δ无限大平壁在温度tf、对流换热系数为h的环境中冷却时，温度随时间的变化情况。

2、何谓非稳态导热的正规阶段？写出其主要特点。

答：物体在加热或冷却过程中，物体内各处温度随时间的变化率具有一定的规律，物体初始温度分布的影响逐渐消失，这个阶段称为非稳态导热的正规阶段。

3、分别写出Nu、Re、Pr、Bi数的表达式，并说明其物理意义。答：（1）努塞尔(Nusselt)数，

，它表示表面上无量纲温度梯度的大小。

（2）雷诺(Reynolds)数，

它表示惯性力和粘性力的相对大小。

（3）普朗特数，

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

它表示导热体内部热阻与外部热阻的相对大小。

4、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 ca,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和c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。

5、集总参数法的适用条件是什么？满足集总参数法的物体，其内部温度分布有何特点？答：集总参数法的适用条件是Bi<0.1，其特点是当物体内部导热热阻远小于外部对流换热热阻时，物体内部在同一时刻均处于同一温度，物体内部的温度仅是时间的函数，而与位置无关。

对流传热的理论基础

一、填空题

1、流体掠过平板紊流换热时，其对流换热热阻仍集中在_______________。因此，_______________________是强化对流换热的主要途径之一。

2、边界层理论的基本依据为：在流动边界层内，流体的运动由___________方程来描述，而在主流区内，流体的运动由_________________方程来描述。

3、动量微分方程是从分析微元体的_______________中建立起来的，它描述了流体的______________。

4、对流换热微分方程式描述了_________________________________之间的关系，对于给定流体和已定的换热温差，则对流换热系数h取决于____________________________。

5、能量微分方程是从分析微元体的______________中建立起来的，它描述流体的________________。

6、雷诺类比律反映了_________________________之间的关系，它只适用于Pr____________________的流体。

7、格拉晓夫准则的数值反映______________________与________________之比。 8、如果两对流换热现象相似，必然是_________________准则相等。

填空答案：

1、层流底层，通过改善流动状况，使层流底层的厚度减小

2、粘性流体运动微分方程(N，S方程)，无粘性理想流体运动方程(伯努利方程)

3、动量守恒，速度场

4、对流换热系数h与流体温度场，壁面处流体的温度梯度

5、能量守恒，温度场

6、对流换热系数和摩擦系数， =1

7、浮升力，粘性力

8、Nu同名相似

名词解释

层流边界层:流体在边界层内的流动完全处于层流状态时的边界层，称为层流边