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1、传热学简答题1试述三种热量传递基本方式的差别，并各举12个实际例子说明。(提示：从三种热量传递基本方式的定义及特点来区分这三种热传递方式)2. 请说明在传热设备中，水垢、灰垢的存在对传热过程会产生什么影响？如何防止？(提示：从传热过程各个环节的热阻的角度，分析水垢、灰垢对换热设备传热能力与壁面 的影响情况)3试比较导热系数、对流传热系数和总传热系数的差别，它们各自的单位是什么？22(提示：写出三个系数的定义并比较，单位分别为W/(mK) , W/(m K) , W/(m K)4在分析传热过程时引入热阻的概念有何好处？引入热路欧姆定律有何意义 ？(提示：分析热阻与温压的关系，热路图在传热过程分析
2、中的作用。)5. 结合你的工作实践，举一个传热过程的实例， 分析它是由哪些基本热量传递方式组成的。 (提示：学会分析实际传热问题，如水冷式内燃机等)6在空调房间内，夏季与冬季室内温度都保持在22C左右，夏季人们可以穿短袖衬衣，而冬季则要穿毛线衣。试用传热学知识解释这一现象。(提示：从分析不同季节时墙体的传热过程和壁温，以及人体与墙表面的热交换过程来解 释这一现象(主要是人体与墙面的辐射传热的不同)1. 试解释材料的导热系数与导温系数之间有什么区别和联系。(提示：从两者的概念、物理意义、表达式方面加以阐述，如从表达式看，导温系数与导 热系数成正比关系(a=入/c p)，但导温系数不但与材料的导热
3、系数有关，还与材料的热容量(或储热能力)也有关；从物理意义看，导热系数表征材料导热能力的强弱，导温系数表征材料传播温度变化的能力的大小，两者都是物性参数。)2. 试用所学的传热学知识说明用温度计套管测量流体温度时如何提高测温精度。(提示：温度计套管可以看作是一根吸热的管状肋(等截面直肋)，利用等截面直肋计算肋端温度th的结果，可得采用温度计套管后造成的测量误差 t 为 t=t f-ttf - tch(mH)，其中第一类边界条件：T 0,t w=fw(X,T )第一类边界条件：T 0,t w=fw(X,T )hPhmH H =，欲使测量误差 t下降，可以采用以下几种措施:.A(1) 降低壁面与流
4、体的温差(t f-t 0)，也就是想办法使肋基温度 to接近tf，可以通过对流 体通道的外表面采取保温措施来实现。(2) 增大(mH)值，使分母ch(mH)增大。具体可以用以下手段实现：增加 H,延长温度计套管的长度；减小入，采用导热系数小的材料做温度计套管，如采用不锈钢管，不要用铜管。因为不锈钢的导热系数比铜和碳钢小。降低S ,减小温度计套管的壁厚， 采用薄壁管。提高h增强温度计套管与流体之间的热交换。)3. 试写出直角坐标系中，一维非稳态无内热源常导热系数导热问题的导热微分方程表达式；并请说明导热问题常见的三类边界条件。(提示：直角坐标系下一维非稳态无内热源导热问题的导热微分方程式；:tC
5、T；：2t第一类边界条件：T 0,t w=fw(X,T )第二类边界条件：T 0,- =fw（x,.）VcnJw第三类边界条件：T 0, _上= htw -tf辽n丿w4. 在一根蒸汽管道上需要加装一根测温套管，有三种材料可选：铜、铝、不锈钢。问选用哪种材料所引起的测温误差最小，为什么？为减小测量误差，在套管尺寸的选择上还应注意哪些问题？（提示：与简答题 2的第（2）点类似，套管材料应选用不锈钢，因给出的三种材料中，不锈 钢的导热系数最小）5. 什么是接触热阻？减少固体壁面之间的接触热阻有哪些方法？（提示：材料表面由于存在一定的粗糙度使相接触的表面之间存在间隙，给导热过程带来 额外热阻称为接触
6、热阻，接触热阻的存在使相邻的两个表面产生温降（温度不连续）。接触热阻主要与表面粗糙度、表面所受压力、材料硬度、温度及周围介质的物性等有关，因此可以从这些方面考虑减少接触热阻的方法，此外，也可在固体接触面之间衬以导热系数大的铜箔或铝箔等以减少接触热阻。）1. 影响强迫对流传热的流体物性有哪些？它们分别对对流传热系数有什么影响？（提示：影响强迫对流换热系数的因素及其影响情况可以通过分析强迫对流传热实验关联 式，将各无量纲量展开整理后加以表述。）2. 试举几个强化管内强迫对流传热的方法（至少五个）。（提示：通过分析强迫对流换热系数的影响因素及增强扰动、采用人口效应和弯管效应等措施来提出一些强化手段，
7、如增大流速、采用机械搅拌等。）3. 试比较强迫对流横掠管束传热中管束叉排与顺排的优缺点。（提示：强迫对流横掠管束换热中，管束叉排与顺排的优缺点主要可以从换热强度和流 动阻力两方面加以阐述：（1）管束叉排使流体在弯曲的通道中流动，流体扰动剧烈，对流换 热系数较大，同时流动阻力也较大；（2）顺排管束中流体在较为平直的通道中流动，扰动较弱，对流换热系数小于叉排管束，其流阻也较小；（3）顺排管束由于通道平直比叉排管束容易清洗。）4. 为什么横向冲刷管束与流体在管外纵向冲刷相比，横向冲刷的传热系数大？（提示：从边界层理论的角度加以阐述：纵向冲刷容易形成较厚的边界层，其层流层较厚且不易破坏。有三个因素造成
8、横向冲刷比纵向冲刷的换热系数大：弯曲的表面引起复杂的流动，边界层较薄且不易稳定；管径小，流体到第二个管子时易造成强烈扰动；流体直接冲击换热表面。）5. 为什么电厂凝汽器中，水蒸气与管壁之间的传热可以不考虑辐射传热？（提示：可以从以下 3个方面加以阐述：（1）在电厂凝汽器中，水蒸气在管壁上凝结，凝 结换热系数约为450018000% （m2. K）,对流换热量很大；（2）水蒸气与壁面之间的温差较 小，因而辐射换热量较小；（3）与对流换热相比，辐射换热所占的份额可以忽略不计。）6. 用准则方程式计算管内湍流对流传热系数时，对短管为什么要进行修正？（提示：从热边界层厚度方面加以阐述：（1）在入口段，
9、边界层的形成过程一般由薄变厚；（2）边界层的变化引起换热系数由大到小变化，考虑到流型的变化，局部长度上可有波动， 但总体上在入口段的换热较强（管长修正系数大于1 ）； （3）当I /d50（或60）时，短管的上述影响可忽略不计，当I /dv 50（或60）时，则必须考虑入口段的影响。7. 层流时的对流传热系数是否总是小于湍流时的对流传热系数？为什么？（提示：该问题同样可以从入口效应角度加以阐述。在入口段边界层厚度从零开始增厚， 若采用短管，尽管处于层流工况，由于边界层较薄，对流换热系数可以大于紊流状况。）& 什么叫临界热流密度？为什么当加热热流大于临界热流密度时会出现沸腾危机？（提示：用大容器
10、饱和沸腾曲线解释之。以大容器饱和沸腾为例，（1）沸腾过程中，随着壁面过热度 t的增大，存在自然对流、核态沸腾、不稳定膜态沸腾和膜态沸腾四个阶段， 临界热流密度是从核态沸腾向膜态沸腾转变过程中所对应的最大热流密度；（2）当加热热流大于临界热流密度时， 沸腾工况向膜态沸腾过渡，加热面上有汽泡汇集形成汽膜，将壁面与液体隔开，由于汽膜的热阻比液体大得多，使换热系数迅速下降，传热恶化；（3）汽膜的存在使壁温急剧升高， 若为控制热流加热设备，如电加热设备，则一旦加热热量大于临界热流密度，沸腾工况从核态沸腾飞跃到稳定膜态沸腾，壁温飞升到1000C以上（水），使设备烧毁。）9. 试述不凝性气体影响膜状凝结传热
11、的原因。（提示：少量不凝性气体的存在就将使凝结换热系数减小，这可以从换热热阻增加和蒸 汽饱和温度下降两方面加以阐述。（1）含有不凝性气体的蒸汽凝结时在液膜表面会逐渐积聚起不凝性气体层，将蒸汽隔开，蒸汽凝结必须穿过气层，使换热热阻大大增加；（2）随着蒸汽的凝结，液膜表面气体分压力增大，使凝结蒸汽的分压力降低，液膜表面蒸汽的饱和温度 降低，减少了有效冷凝温差，削弱了凝结换热。）1. 试用所学的传热学知识说明用热电偶测量高温气体温度时，产生测量误差的原因有哪些？可以采取什么措施来减小测量误差？（提示：用热电偶测温时同时存在气流对热电偶换热和热电偶向四壁的散热两种情况， 热电偶的读数小于气流的实际温度
12、产生误差。所以，引起误差的因素：烟气与热电偶间的复合换热小；热电偶与炉膛内壁问的辐射换热大。减小误差的措施：减小烟气与热电偶间的换热热阻，如抽气等；增加热电偶与炉膛间的辐射热阻，如加遮热板；设计出计算 误差的程序或装置，进行误差补偿。）2. 试用传热原理说明冬天可以用玻璃温室种植热带植物的原理。（提示：可以从可见光、红外线的特性和玻璃的透射比来加以阐述。玻璃在日光（短波辐射）下是一种透明体，透过率在 90%以上，使绝大部分阳光可以透过玻璃将温室内物体和空 气升温。室内物体所发出的辐射是一种长波辐射一一红外线，对于长波辐射玻璃的透过串接近于零，几乎是不透明（透热）的，因此，室内物体升温后所发出的
13、热辐射被玻璃挡在室内不 能穿过。玻璃的这种辐射特性，使室内温度不断升高。）3. 试分析遮热板的原理及其在削弱辐射传热中的作用。（提示：可从遮热板能增加系统热阻角度加以说明。（1）在辐射换热表面之间插入金属（或固体）薄板，称为遮热板。（2）其原理是，遮热板的存在增大了系统中的辐射换热热阻，使辐射过程的总热阻增大，系统黑度减少，使辐射换热量减少。（3）遮热板对于削弱辐射换热具有显著作用，如在两个平行辐射表面之间插入一块同黑度的遮热板，可使辐射换热量减少为原来的1 / 2，若采用黑度较小的遮热板，则效果更为显著。）4. 什么叫黑体、灰体和白体 ？它们分别与黑色物体、灰色物体、白色物体有什么区别？在辐
14、射传热中，引入黑体与灰体有什么意义？（提示：可以从黑体、白体、灰体的定义和有关辐射定律来阐述。根据黑体、白体、灰体 的定义可以看出，这些概念都是以热辐射为前提的。灰色、黑色、白色是针对可见光而言的。所谓黑体、白体、灰体并不是指可见光下物体的颜色，灰体概念的提出使基尔霍夫定律无条件成立，与波长、温度无关，使吸收率的确定及辐射换热计算大为简化，因此具有重要的作 用；黑体概念的提出使热辐射的吸收和发射具有了理想的参照物。）5. 玻璃可以透过可见光，为什么在工业热辐射范围内可以作为灰体处理？（提示：可以从灰体的特性和工业热辐射的特点来论述。所谓灰体是针对热辐射而言的， 灰体是指吸收率与波长无关的物体。
15、在红外区段，将大多数实际物体作为灰体处理所引起的误差并不大，一般工业热辐射的温度范围大多处于2000K以下，因此其主要热辐射的波长位于红外区域。许多材料的单色吸收率在可见光范围内和红外范围内有较大的差别，如玻璃在可见光范围内几乎是透明的，但在工业热辐射范围内则几乎是不透明的，并且其光谱吸收比与波长的关系不大，可以作为灰体处理。）6. 什么是“温室效应” ？为什么说大气中的 C含量增加会导致温室效应 ？（提示：可以从气体辐射的特点和能量平衡来加以说明。CO气体具有相当强的辐射和吸收能力，属于温室气体。根据气体辐射具有选择性的特点，CQ气体的吸收光带有三段：2. 652. 8、4. 154. 45、13. 0 17. 0卩m主要分布于红外区域。太阳辐射是短波辐射， 波长范围在0. 38 一 0. 76卩m因此，对于太阳辐射 CC2气体是透明的，能量可以射入大气 层。地面向空间的辐射是长波辐射，主要分布于红外区域，这部分辐射
