传热学常考基本知识点汇合

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1、1、什么是物体表面的黑度，它与哪些因素相关？什么是物体表面的吸收率，它 与哪些因素相关？它们之间有什么区别？物体表面的黑度被定义为物体表面的辐射力与其同温度下黑体辐射的辐射力之比，它与物体 的种类、表面特征及表面温度相关。物体表面的吸收率是表面对投入辐射的吸收份额，它不仅与物体的种类、表面特征和温度相 关，而且与投入辐射的能量随波长的分布相关，也就是与投入辐射的发射体的种类、温度和 表面特征相关。比较两者的相关因素不难看出它们之间的区别，概括地说黑度是物体表面自身的属性，而吸 收率确不仅与自身有关情况有关还与外界辐射的情况紧密相连。2、什么是定向辐射强度？满足兰贝特定律的辐射表面是什么样的表面

2、？试列举 几种这样的表面。定向辐射强度定义为，单位时间在某方向上单位可见辐射面积（实际辐射面在该方向的投影 面积）向该方向上单位立体角内辐射出去的一切波长范围内的能量。满足兰贝特定律的辐射表面是漫反射和漫发射的表面，简称漫射表面。如，相对于光线的粗糙表面、黑体表面和红外辐射范围的不光滑的实际物体表面都可以近似 认为是漫射表面。3、按照基尔霍夫定律的要求，物体表面的黑度等于其吸收率应该在什么条件下 成立？灰体是否需要这些条件？按照基尔霍夫定律的要求，物体表面的黑度应等于其对同温度的黑体辐射的吸收率，条件就 是，发射体为黑体，且温度与吸收体的温度相同。由于灰体是单色吸收率为常数的物体，那么它对来自

3、不同温度的如何物体都有相同的吸收 率，因而是无条件具有黑度等于其吸收率。4、什么是灰体？在实际工程计算中我们把物体表面当作灰体处理应满足什么条 件？而又为什么要满足这样的条件？灰体是单色吸收率为常数的物体。在实际工程计算中我们把物体表面当作灰体处理应满足的条件是物体的辐射换热过程必须 在工程温度范围。这是因为在工程温度范围（2000K以下）物体的热辐射主要是红外辐射，而在红外辐射范围 内大多数物体表面的吸收率仅在一个小范围内变化，因而可以将其视为常数，也就可以当作 灰体处理。6用辐射换热知识解释玻璃温室的工作原理？当太阳光照射到玻璃上时，玻璃对波长小于2.2 m的辐射能吸收比很小，从而使大部分

4、太 阳能可以进入到暖房内。暖房中的物体温度低，辐射能绝大部分位于红外区，而玻璃对于波 长大于3的辐射能吸收比很大，阻止了辐射能向暖房外的散失。7什么是辐射表面之间的角系数？在什么条件下角系数成为一个纯几何量？我们把1表面辐射出去的辐射能投到2表面上去的份额定义为表面1对表面2的角系数，记 为 XI，2。将从能量传递角度定义的角系数视为一个纯几何量，只能在等强辐射表面之间的能量传递中 成立。8热量传递有哪三种基本方式？它们传递热量的机理任何？自然界是否存在单 的热量传递方式？试举例说明。热传导一一是借助于物质的微观粒子运动而实现的热量传递过程； 热对流一一是借助于流场中流体的宏观位移而实现的热量

5、传递过程；热辐射一一是借助于物体发射和吸收光量子或电磁波而实现的热量传递过程；自然界存在单一的热量传递方式，如真空中进行的热辐射和固态物质中的热传导。我们把1表面辐射出去的辐射能投到2表面上去的份额定义为表面1对表面2的角系数，记 为 XI，2。将从能量传递角度定义的角系数视为一个纯几何量，只能在等强辐射表面之间的能量传递中 成立。9什么是温度场？什么是温度梯度？傅立叶定律指出热流密度与温度梯度成正比所反映的物理实质是什么？温度场是传热学研究的系统（物体）中各个点上的温度的集合，也称为温度在时间和空间上 的分布，数学表达式为，这是对于直角坐标系而言。温度梯度是温度场中任意点上的温度在其法线方向

6、上的变化率，它是一个矢量，方向为该点 的法线方向，其大小就是该方向的变化率的绝对值。热流密度与温度梯度成正比能反映出热量的传递是物体系统中能量分布不均匀或者不平衡 的结果，因为这种不平衡导致温度分布的差异，而这种差异空间分布上越大，产生的热流密 度也就越大。10导热系数和热扩散系数各自从什么地方产生？它们各自反映了物质的什么特 性？并指出它们的差异？导热系数是从傅立叶定律定义出来的一个物性量，它反映了物质的导热性能；热扩散系数是从导热微分方程式从定义出来的一个物性量，它反映了物质的热量扩散性能， 也就是热流在物体内的渗透的快慢程度。两者的差异在于前者是导热过程的静态特性量，而 或者则是导热过程

7、的动态特性量，因而热扩散系数反映的是非稳态导热过程的特征。6对流换热是怎样的过程，热量如何传递的？对流：指流体各部分之间发生相对位 移，冷热流体相互掺混所引起的热量传递方式。对流仅能发生在流体中，而且必然伴随有导 热现象。对流两大类：自然对流与强制对流。影响换热系数因素：流体的物性，换热表面的 形状与布置，流速7何谓膜状凝结过程，不凝结气体是如何影响凝结换热过程的？蒸汽与低于饱和温度的壁面接触时，如果凝结液体能很好的润湿壁面，它就在壁面上铺展成 膜，这种凝结形式称为膜状凝结。不凝结气体对凝结换热过程的影响：在靠近液膜表面的蒸 气侧，随着蒸气的凝结，蒸气分压力减小而不凝结气体的分压力增大。蒸气在

8、抵达液膜表面 进行凝结前，必须以扩散方式穿过聚集在界面附近的不凝结气体层。因此，不凝结气体层的 存在增加了传递过程的阻力。9灰体有什么主要特征？灰体的吸收率与哪些因素有关？灰体的主要特征是光谱吸收比与波长无关。灰体的吸收率恒等于同温度下的发射率，影响因 素有：物体种类、表面温度和表面状况。10. 气体与_般固体比较其辐射特性有什么主要差别？气体辐射的主要特点是：（1）气体辐射对波长有选择性（2）气体辐射和吸收是在整个容积 中进行的11. 说明平均传热温压得意义，在纯逆流或顺流时计算方法上有什么差别？平均传热温压就是在利用传热传热方程式来计算整个传热面上的热流量时，需要用到的整个 传热面积上的平

9、均温差。纯顺流和纯逆流时都可按对数平均温差计算式计算，只是取值有所 不同。12边界层，边界层理论边界层理论：（1）流场可划分为主流区和边界层区。只有在边界层区考虑粘性对流动的 影响，在主流区可视作理想流体流动。（2）边界层厚度远小于壁面尺寸（3）边界层内流动 状态分为层流与紊流，紊流边界层内紧靠壁面处仍有层流底层。13液体发生大容器饱和沸腾时，随着壁面过热度的增高，会出现哪几个换热规 律不同的区域？这几个区域的换热分别有什么特点？为什么把热流密度的峰值 称为烧毁点？分为四个区域：1、自然对流区，这个区域传热属于自然对流工况。2、核态沸腾区，换热特 点：温压小、传热强。3、过度沸腾区：传热特点：

10、热流密度随着温压的升高而降低，传热 很不稳定。4、膜态沸腾区：传热特点：传热系数很小。由于超过热流密度的峰值可能会导致设备烧毁，所以热流密度的峰值也称为烧毁点。14阐述兰贝特定律的内容。说明什么是漫射表面？角系数具有哪三个性质？在 什么情况下是一个纯几何因子，和两个表面的温度和黑度没有关系？兰贝特定律给出了黑体辐射能按空间方向的分布规律，它表明黑体单位面积辐射出去的 能量在空间的不同方向分布是不均匀的，按空间纬度角的余弦规律变化：在垂直于该表面的 方向最大，而与表面平行的方向为零。光谱吸收比与波长无关的表面称为漫射表面。角系数的三个性质：相对性、完整性、可加性。当满足两个条件：（1）所研究的表

11、面是漫射的（2）在所研究表面的不同地点上向外发射的 辐射热流密度是均匀的。此时角系数是一个纯几何因子，和两个表面的温度和黑度没有关系。15试述气体辐射的基本特点。气体能当灰体来处理吗？请说明原因气体辐射的基本特点：（1）气体辐射对波长具有选择性（2）气体辐射和吸收是在整个容积 中进行的。气体不能当做灰体来处理，因为气体辐射对波长具有选择性，而只有辐射与波长 无关的物体才可以称为灰体。16试说明管槽内强制对流换热的入口效应。流体在管内流动过程中，随着流体 在管内流动局部表面传热系数如何变化的？外掠单管的流动与管内的流动有什 么不同管槽内强制对流换热的入口效应：入口段由于热边界层较薄而具有比较充分

12、的发展段高的表 面传热系数。入口段的热边界层较薄，局部表面传热系数较高，且沿着主流方向逐渐降低。充分发展段的 局部表面传热系数较低。外掠单管流动的特点：边界层分离、发生绕流脱体而产生回流、漩涡和涡束。18为什么在给圆管加保温材料的时候需要考虑临界热绝缘直径的问题而平壁不 需要考虑？圆管外敷设保温层同时具有减小表面对流传热热阻及增加导热热阻两种相反的作用，在 这两种作用下会存在一个散热量的最大值，在此时的圆管外径就是临界绝缘直径。而平壁 不存在这样的问题。19为什么二氧化碳被称作“温室效应”气体？气体的辐射与吸收对波长具有选择性，二氧化碳等气体聚集在地球的外侧就好像给地球 罩上了一层玻璃窗：以可

13、见光为主的太阳能可以达到地球的表面，而地球上一般温度下的物 体所辐射的红外范围内的热辐射则大量被这些气体吸收，无法散发到宇宙空间，使得地球表 面的温度逐渐升高。20试分析大空间饱和沸腾和凝结两种情况下，如果存在少量不凝性气体会对传 热效果分别产生什么影响？原因？对于凝结，蒸气中的不可凝结气体会降低表面传热系数，因为在靠近液膜表面的蒸气侧， 随着蒸气的凝结，蒸气分压力减小而不凝结气体的分压力增大。蒸气在抵达液膜表面进行凝 结前，必须以扩散方式穿过聚集在界面附近的不凝结气体层。因此，不凝结气体层的存在增 加了传递过程的阻力。大空间饱和沸腾过程中，溶解于液体中的不凝结气体会使沸腾传热得到某种强化，这

14、是 因为，随着工作液体温度的升高，不凝结气体会从液体中逸出，使壁面附近的微小凹坑得以 活化，成为汽泡的胚芽，从而使qA t沸腾曲线向着 t减小的方向移动，即在相同的 t 下产生更高的热流密度，强化了传热。21太阳能集热器的吸收板表面有时覆以一层选择性涂层，使表面吸收阳光的能 力比本身辐射能力高出很多倍。请问这一现象与吉尔霍夫定律是否矛盾？原 因？基尔霍夫定律表明物体的吸收比等于发射率，但是这一结论是在“物体与黑体投入辐射 处于热平衡”这样严格的条件下才成立的，而太阳能集热器的吸收板表面涂上选择性涂层， 投入辐射既非黑体辐射，更不是处于热平衡，所以，表面吸收阳光的能力比本身辐射能力高 出很多倍，

15、这一现象与基尔霍夫定律不相矛盾。22请说明Nu、Bi的物理意义,Bi趋于0和趋于无穷时各代表什么样的换热条件？ Nu数表明壁面上流体的无量纲温度梯度Bi表明固体内部导热热阻与界面上换热热阻之比 Bi趋于0时平板内部导热热阻几乎可以忽略，因而任一时刻平板中各点的温度接近均匀，并 随着时间的推移整体的下降，逐渐趋近于外界温度。Bi趋于无穷时，表面的对流换热热阻几乎可以忽略，因而过程一开始平板的表面温度 就被冷却到外界温度，随着时间的推移，平板内部各点的温度逐渐下降而趋近于外界温度。23举例说明什么是温室效应，以及产生温室效应的原因位于太阳照耀下被玻璃封闭起来的空间，例如小轿车、培养植物的暖房等，其内的温度 明显地高于外界温度，这种现象称为温室效应。这是因为玻璃对太阳辐射具有强烈的选择性 吸收性，从而大部分太阳辐射能穿过玻璃进入有吸热面的腔内，而吸热面发出的常温下的长 波辐射却被玻璃阻隔在腔内，从而产生了所谓的温室效应。24数值分析法的基本思想对物理问题进行数值求解的基本思想可以概括为：把原来的时间、空间坐标系中连续的 物理量的场，用有限个离散点上的值的集合来代替，通过求解按一定方法建立起来的关于这 些值的代数方程，来获得离散点上被求物理量的值。25强化沸腾的方法强化沸腾的方法：1、强化大容器沸腾的表面结构，2、强化管内沸腾的表面结构。