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1、1绪 论 传热有哪几种基本形式，其每种基本形式的特点是什么？ 试用传热理论来分析热水瓶中的传热过程及其基本形式？ 试分析航空发动机五大部件中的传热问题？（五大部件为进气道、压气机、燃烧室、涡轮、尾喷管。） 目前预测世界环境温度在不断升高，这种气象变化与传热学有什么关系？ 试分析家用电器中的传热现象（如冰箱、空调、烘箱等）？如何节省能源，提高效率？ 第一章 何谓导热系数？影响因素是什么？ 试比较有内热源和无内热源时平壁导热的温度分布规律 ( 设 = 常数； ) 管外包两种不同导热系数材料以减少热损失，若 ，试问如何布置合理？ 等截面伸展体稳态导热时，肋端边界条件的影响为何？ =C 时，在平壁、圆
2、筒壁和球壁中温度分布是何规律？ 何谓热阻？平壁、圆筒壁和球壁的热阻如何表达？对流热阻如何表示？ 谓接触热阻？影响因素是什么？ 已知导热系数为 2.0W/(mK) 的平壁内温度分布为 T(x)=100+150x ，试求单位面积的导热热流量？ 9* 、由 A 、 B 、 C 、 D 四种材料构成复合平壁（图 1-30 ） A =75W/(m.K), A =20cm ; B =60W/(m.K), B =25cm ; C =58W/(m.K), C =25cm ; D =20W/(m.K), B =40cm ; A A =A D =2m 2 ,A B =A C 试求： 1) 各项导热热阻及热流图；
3、2) 通过复合壁的热流量； 3 ) 材料 D 左面的温度。 210* 、 试考虑如图 131 所示图形中的一维稳定热传导。假定无内热生成，试推导出导热系数 的表达公式。已知 ， ， A 、 T 、 x 的单位分别为 K 和 m 。 11 、一则著名绝热材料制造厂所作的电视广告声称，对绝热材料来说，重要的不是材料的厚度，而是热阻 R 。欲使 R 值等于 19 ，需 4Ocm 的岩石， 38cm 的木头或 15cm 的玻璃纤维。认为这则广告合理吗？ 12 、有一种材料的导热系数按下列关系式随温度变化： ，倘用这种材料制成平壁，试求其单位面积的热阻方程式。 13 、图中表示一正方形平板为均匀温度的边
4、界条件，试利用热传导方程的精确解求平板中点 (0.5 ， 0.5) 的温度；要求只考虑无穷级数的前五个非零项，并估计只取无穷级数前三项所造成的误差。 14* 、砖墙厚 15cm ，导热系数 0.6W/(m K) ，在砖墙外侧敷设保温材料，其导热系数为 0.14 W/(m K) 。为使热流密度不超过 1000W/m 2 ，问需敷设多厚的保温材料（设内侧壁温 900 ，外侧壁温 20 ）。 15 、等厚度环肋，肋厚 4mm ，肋基直径 100mm ，肋的导热系数 130W/(m.K) ，肋壁与介质间的传热系数为 30W/(m 2 K) ，介质温度为 15 ，当肋片散热热流量为 150W ，而肋基温
5、度不大于 75 时，肋的高度应为多少？ 16 、外径 40mm 的管道，壁温为 120 ，外装纵肋 12 片，肋厚 0.8mm ，高 20mm ，肋的导热系数为 95W/(m.K) ，周围介质温度为 20 ，对流传热系数为 20 W/(m 2 .K) ，求每米管长散热量？ 17 、外径为 50mm ，表面温度为 180 的圆管，在它的外面用热系数为 0.14W/(m.K) 的保温材料包扎起来，厚为 30mm ，外表面温度小于 60 ，计算每米管道的散热量。如果保温材料换成为 0.034W/ （ m.K ）的导热系数的材料，其它条件不变，试计算该保温材料的厚度。 318 、直径 2Ocm 的球，
6、整个被大量玻璃纤维所包围。安置在球内部的加热器使球外表面保持 170 ，此时玻璃纤维外边界温度为 2O ，试问在热稳定条件下必须向加热器提供多少功率？ 19* 、 测量土壤导热系数方案中，将电热长杆垂直埋于地下。设计中杆长为 1m ，直径为 2.5cm ，为了避免土壤性质明显变化，当土壤温度为 10 时，杆表面最大温度为 55 ，如果土壤导热系数为 1.7 W/(m K) ，试计算电加热器所需功率？ 20 、 厚度为 25cm 的无限大平壁 ， 导热系数 ， t 为摄氏温度，已知在 时， ， 时， 。如把厚度五等分，试写出一维稳定导热的数值解步骤及全部节点方程。 21* 、 图 1-34 给出
7、了某物体一部分， 1-4-7 面是绝热的， 1-2-3 面的对流传热系数 h=28W/(m 2 K) ，固体导热系数 3.5W/(m K) 。试用数值法计算节点 1 、 2 、 4 、 5 。 第 二 章 1 、何谓非稳态导热？非稳态导热的数学表达式？ 2 、何谓集中热容法？使用该法的判别标准是什么？ 3 、试述热扩散率、毕奥数和傅里叶数的组成相它们的物理意义？ 4 、海斯勒图的来由及使用方法？ 5 、试写出如下热传导问题的数学描述： 1) 一块平板， ，初始温度为 F(0) 。当时间 t0 时。 x=O 处为绝热边界 ,x=L 处边界以对流方式传给温度为零的介质。 42) 一实心圆柱体， O
8、0 时，物体内产生 q(r)W/m 3 的热量 , 在 r=6 处，以对流形式传给温度为零的介质。 3) 一实心球，初始温度为 F(0) 。当时间 t0 时，物体内产生 q(r)W/m 3 的热量，而 r=b 处始终保持均温 T 0 。 炉用高频电磁场使加热物体内分子产生振荡，其效果相当于均匀内热源。一般烘箱靠辐射加热，需加热时间较长。试定性画出一块厚为 的平板食物置于上述两种炉子中加热时的温度分布曲线： 1) 加热开始前； 2) 刚开始加热； 3) 加热过程申间时刻； 4) 接近终了时（设终了时，最低温度相同）。 7 、温度为 T i = 500 的钢板放在 25 的空气中冷却，求钢板冷却到
9、 100 时所需要的时间？( 设钢板导热系数 =46.5W/(m K) ，厚度 = 3mm , =790Okg/m 3 ， KJ/ （ kgK ）， h=l7.5W/(m 2 .K),) 8* 、 直径为 60mm 的铜球，初始温度为 300 ，把它置于 20 空气中冷却，经 20 分钟后，铜球的温度为多少？（铜球 =85W/(m K) ， a=2.95 10 -5 m 2 /s ，表面的 h=30W/(m 2 K) 。） 始温度为 80 ，直径为 2Omm 的紫铜棒突然横置于气温为 20 ，流速为 12m /s 的风道中， 5 分钟后紫铜棒温度降至为 34 ，试计算气体与棒之间的对流传热系数
10、 h ？ ( 已知铜棒 = 8954kg /m 3 ， =383.1J/(kg.K) ， =386W/(m.K) 。 10* 、 用非稳态导热法测量燃气与叶片的对流传热系数。把边长为 5mm 的铜质立方体埋入叶片，一面与燃气流接触，其余面均用绝热胶粘结于叶片中，可视为绝热。若燃气温度为 1000 ，铜块经燃气加热后，经 5 秒钟从 30 升至 500 。（铜的物性 =380W/(m K) ， =8940kg/m 3 ， c p =385J/(kg K) 。） 11 、直径为 12cm 的铁球 ( 52W/(m K) ， =1.7x1O -5 m 2 /s) 在 h 为 75W/(m 2 .K)
11、 的油池内冷却 42 分钟，若对直径为 3Ocm 的不锈钢球 ( l4W/(m.K) ， =3.9Xl0 -6 m 2 /s) ，实现相似冷却过程需多少时间？对流传热系数为多少？ 12 、一块 380X240XlOOmm 3 的肉，初始温度为 28 ，突然将它放入 -1O 的冷库中冰冻，冷库中当量传热系数 h=25W/(m 2 K) 。试问肉的中心温度达 0 时需多少时间？ ( 已知肉 0.55W/(m K), =1.28x1O -7 m 2 /s) 。 13 、一只初始温度为 30 的苹果放入温度为 l 的冰箱中，假若苹果在冰箱中的表面当量传热系数 h=60W/(m 2 .K) ，苹果的 =
12、0.58W/(m.K) ， =1.4X1O -7 m 2 /s ，当量直径 90mm ，试问苹果中心温度降至 2 所需时间？ 14* 、 在温度为 250 的烘箱中烤山芋。设山芋的当量直径为 5cm ，初温为 20 ，物性可近似取 50 时水的值，试估算烘烤 20 分钟后山芋的中心温度。取表面对流传热系数 20 W/(m 2 K) 。 15 、直径 lOcm ，长 lOcm 的钢制圆柱体，初温为 250 。将其突然浸入 30 的油槽中淬火，对流传热系数 h=280W/(m 2 K) 。求 :1)2 分钟后圆柱体的中心温度； 2)2 分钟后底 面和顶面的中心温度？ 516* 、 边长为 10cm
13、 的铝制立方体，初始温度为 350 ，将其浸入 90 的液体中，对流传热系数 h=1200 W/(m 2 K) ，试计算 1 分钟后表面中心处的温度？（铝 =204 W/(m K) ， a=8.42 10 -5 m 2 /s ）。 17 、一直径为 0.5mm 的热电偶 ( = 8930kg /m 3 ， c=400J/kgK) ，用来测 120 的气流温度，试问热电偶过余温度为初始温度 1% 和 0.1% 时所需时间？这时热偶指示温度为多少？ ( 初始温度为 25 ， h=95W/(m 2 K) 。 ) 总复习题 基本概念 : 薄材 : 在加热或冷却过程中 , 若物体内温度分布均匀 , 在任
14、意时刻都可用一个温度来代表整个物体的温度 , 则该物体称为 -. 传热 : 由热力学第二定律 , 凡是有温差的地方 , 就有热量自发地从高温物体向低温物体转移 , 这种由于温差引起的热量转移过程统称为 -. 导热 : 是指物体内不同温度的各部分之间或不同温度的物体相接触时 , 发生的热量传输的现象 . 对流 : 指物体各部分之间发生相对位移而引起的热量传输现象 . 对流换热 : 指流体流过与其温度不同的物体表面时 , 流体与固体表面之间发生的热量交换过程称为 -. 强制对流 : 由于外力作用或其它压差作用而引起的流动 . 自然对流 : 由于流体各部分温度不同 , 致使各部分密度不同引起的流动
15、. 流动边界层 : 当具有粘性的流体流过壁面时 , 由于粘滞力的作用 , 壁面附近形成一流体薄层 , 在这一层中流体的速度迅速下降为零 , 而在这一流层外 , 流体的速度基本达到主流速度 . 这一流体层即为 -. 温度边界层 : 当具有粘性的流体流过壁面时 , 会在壁面附近形成一流体薄层 , 在这一层中流体的温度迅速变化 , 而在这一流层外 , 流体的温度基本达到主流温度 . 这一流体层即为 -. 热辐射 : 物体由于本身温度而依靠表面发射电磁波而传递热量的过程称为 -. 辐射力 : 物体在单位时间内 , 由单位表面积向半球空间发射的全部波长的辐射能的总量 . 单色辐射力 : 物体在单位时间内 , 由单位表面积向半球空间发射的波长在 - +d 范围内 的辐射能量 . 立体角 : 是一个空间角度 , 它是以立体角的角端为中心 , 作一半径为 r 的半球 , 将半球表面上被立体角切割的面积与半径平方 r 2 的比值作为 - 的大小 . 6 定向辐射强度 : 单位时间内 , 在单位可见面积 , 单位立体角内发射的全部波长的辐射能量称为 -. 传质 : 在含有两种或两种以上组分的流体内部 , 如果有浓度梯度
