《《传热学》导热部分复习题之一2023年_汇编》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《传热学》导热部分复习题之一2023年_汇编（15页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、传热学导热局部习题课之一1 试分析室内暖气片的散热过程，各环节有哪些热量传递方式？以暖气片管内走热水为例答：有以下换热环节及传热方式：o oo由热水到暖气片管道内壁，热传递方式是对流换热强制对流；由暖气片管道内壁至外壁，热传递方式为导热；由暖气片外壁至室内环境和空气，热传递方式有辐射换热和对流换热。o2、写出导热问题常见的三类边界条件。答：规定了边界上的温度值的第一类边界条件；规定了边界上的热流密度值的其次类边界条件；规定了边界上物体和四周流体间的传热系数及四周流体的温度的第三类边界条件。3、在东北地区，建房用砖承受实心砖还是多孔空心砖好？为什么？仅考虑传热问题答：在其他条件一样时，实心砖材料
2、如红砖的导热系数为 0.5，而多孔空心砖中布满着不动的空气，空气在纯导热时，其导热系数很低，是很好的绝热材料。因而用多孔空心砖好。10、写出直角坐标系中导热微分方程的一般表达式，它是依据什么原理建立起来的？它在导热问题的分析计算中有何作用？答 ： 1 直 角 坐 标 系 中 导 热 微 分 方 程 的 一 般 表 达 式 为 ：t 2 t 2 t 2 t F。a+t x 2y 2z 2 rc（2） 它是依据导热根本定律或傅里叶定律和能量守恒定律建立起来的。（3） 作用：确定导热体内的温度分布或温度场。13、什么是导热系数和导温系数热集中率？它们各自反映了物质的什么特性？答：导热系数是单位温度梯
3、度作用下物体内产生的热流密度值。它反映了物质导热力气的大小。导温系数热集中率 a = lcr，是物性参数。它反映了物质的导热力气与储热力气之间的关系。14、在稳态、常物性、无内热源的导热中，物体内部某一点的温度是否会低于其外表上任意一点的温度，为什么?答：不会。假设物体内某一点温度低于其外表上任意一点的温度，则在该点必定有一个负的热源，或者叫热汇，这与命题不符，所以不会。15：为什么说用集总参数法解非稳态问题是近似解法？对于非稳态导热来说，什么状况下可以用集总参数法来解？答：由于集总参数法无视了导热体的导热热阻，所以是近似解法；对于非稳态导热来说，当毕渥数 Bi 0时，左侧流体温度上升并保持为
4、恒定温度 f 。假定平板两侧外表传热lBi = hd0系数一样，当时，试确定到达的稳态时平板中心及两侧外表的温度，画出相应的板内及流体侧温度分布的示意性曲线，并做简要说明。答： Bi 0 时，内热阻0， t= t= tw1w2c= 1 (2t2f+ t ) = 1.5tff3F102D y4h, tD x图 1t2tftw1ttw2ctf18、试用简练的语言说明导热、对流换热及辐射换热三种热传递方式之间的联系和区分。答：导热和对流的区分在于：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；对流则是流体各局部之间发生宏观相对位移及冷热流体的相互掺混。联系是： 在发生对流换热的同时必定
5、伴生有导热。导热、对流这两种热量传递方式，只有在物质存在的条件下才能实现，而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。19、以热流密度表示的傅立叶定律、牛顿冷却公式及斯忒藩玻耳兹曼定律是应当熟记的传热学公式。试写出这三个公式并说明其中每一个符号及其意义。q = -l dtdt答： 傅立叶定律：dx ，其中，q 热流密度；l 导热系数；dx 沿 x 方向的温度变化率，“”表示热量传递的方向是沿着温度降低的方向。wf 牛顿冷却公式：q = h(t- t) ，其中，q 热流密度；h 外表传热系数；wt 固体外表温度； t f 流体的温度。 斯忒藩玻耳兹曼定律： q = s
6、 T 4 ，其中， q 热流密度； s 斯忒藩 玻耳兹曼常数； T 辐射物体外表的热力学温度。20、导热系数、外表传热系数及传热系数的单位各是什么？哪些是物性参数，哪些与过程有关？答： 导热系数的单位是：W/(m.K)； 外表传热系数的单位是：W/(m2.K)； 传热系数的单位是：W/(m2.K)。这三个参数中，只有导热系数是物性参数，其它均与过程有关。21、用铝制的水壶烧开水时，尽管炉火很旺，但水壶照旧平稳无恙。而一旦壶内的水烧干后，水壶很快就烧坏。试从传热学的观点分析这一现象。答：当壶内有水时，可以对壶底进展很好的冷却水对壶底的对流换热系数大，壶底的热量被很快传走而不至于温度升得很高；当没
7、有水时，和壶底发生对流换热的是气体，由于气体发生对流换热的外表换热系数小，壶底的热量不能很快被传走，故此壶底升温很快，简洁被烧坏。22、用一只手握住盛有热水的杯子，另一只手用筷子快速搅拌热水，握杯子的手会显著地感到热。试分析其缘由。答：当没有搅拌时，杯内的水的流速几乎为零，杯内的水和杯壁之间为自然对流换热，自热对流换热的外表传热系数小，当快速搅拌时，杯内的水和杯壁之间为强制对流换热，外表传热系数大，热水有更多的热量被传递到杯壁的外侧，因此会显著地感觉到热。23、什么是串联热阻叠加原则，它在什么前提下成立？以固体中的导热为例，试争论有哪些状况可能使热量传递方向上不同截面的热流量不相等。答：在一个
8、串联的热量传递过程中，假设通过每个环节的热流量都一样，则各串联环节的总热阻等于各串联环节热阻的和。例如：三块无限大平板叠加构成的平壁。例如通过圆筒壁，对于各个传热环节的传热面积不相等，可能造成热量传递方向上不同截面的热流量不相等。24、有两个外形一样的保温杯 A 与 B，注入同样温度、同样体积的热水后不久， A 杯的外外表就可以感觉到热，而B 杯的外外表则感觉不到温度的变化，试问哪个保温杯的质量较好？答：杯子的保温质量好。由于保温好的杯子热量从杯子内部传出的热量少，经外部散热以后，温度变化很小，因此几乎感觉不到热。25、夏天的早晨，一个大学生离开宿舍时的温度为 20。他期望晚上回到房间时的温度
9、能够低一些，于是早上离开时紧闭门窗，并翻开了一个功率为 15W 的电风扇，该房间的长、宽、高分别为 5m、3m、2.5m。假设该大学生 10h 以后回来，试估算房间的平均温度是多少？解：因关闭门窗户后，相当于隔绝了房间内外的热交换，但是电风扇要在房间内做工产生热量：为 1510 3600540000J 全部被房间的空气吸取而升温，空气在 20时的比热为：1.005KJ/(Kg.K),密度为 1.205Kg/m3,所以Dt =540000 10-35 3 2.5 1.205 1.005= 11.89当他回来时房间的温度近似为 32。26、一维无内热源、平壁稳态导热的温度场如以下图。试说明它的导热
10、系数 是随温度增加而增加，还是随温度增加而减小?答:由傅立叶里叶定律，图中随 x 增加而减小，因而随 2 增加 x 而增加，而温度t 随 x 增加而降低，所以导热系数 随温度增加而减小。27、如以下图的双层平壁中，导热系数，为定值，假定过程为稳态，试分12析图中三条温度分布曲线所对应的和的相对大小。12答：由于过程是稳态的，因此在三种状况下，热流量 分别为常数，即：所以对情形：；同理，对情形：；对情形：。计算题：一、两层平壁稳态导热温度场，如以下图，t /t =2， / =1/3，求，1212/，R /R ？1212解：二、将初始温度为 400，重量为 40g 的铝球突然抛入 15的空气中。对
11、流换热外表传热系数 h=40 W/m2K，铝的物性参数为 =2700kg/m3，c=0.9 kJ/kg， =240W/mK。试用集总参数法确定该铝球由 400降至 100所需的时间。无视辐射换热解：可以用集总参数法来求解：三、一双层玻璃窗，宽 1.1m，高 1.2m，厚 3mm，导热系数为 1.05；中间空气层厚 5 mm，设空气隙仅起导热作用，导热系数为 0.026。室内空气温度为 25，外表传热系数为 20；室外空气温度为-10，外表传热系数为 15。试计算通过双层玻璃窗的散热量和只有单层玻璃窗的散热量，并比较。假定在两种状况下室内、外空气温度及外表传热系数一样解：双层玻璃窗的情形，由传热
12、过程计算式：单层玻璃窗的情形：明显，单层玻璃窗的散热量是双层玻璃窗的 2.6 倍。四、用热电偶测量管道中气体的温度，热电偶的初始温度为 20，与气体的表面传热系数为 10。热电偶近似为球形，直径为 0.2mm。试计算插入 10s后，热电偶的过余温度为初始温度的百分之几？要使温度计过余温度不大于初始过余温度的 1%，至少需要多少时间？解：先推断此题能否利用集总参数法：可用集总参数法。时间常数则 10s 的相对过余温度热电偶过余温度不大于初始温度 1%所需的时间，由题意解得五、一半径为 的长导线具有均匀内热源，导热系数为 。导线外包有一层绝缘材料，其外半径为 ，导热系数为。绝缘材料与四周环境间的外表传热系数为，环境温度为 。过程是稳态的。试：列出导线与绝缘层中温度分布的微分方程式及边界条件；求解导线与绝缘材料中的温度分布提示：在导线与绝缘材料的界面上，热流密度及温度都是连续的。解：导线中温度场的把握方程为环形绝缘层中温度的把握方程为0边界
