《传热学》导热部分复习题之一--2008.docVIP

《传热学》导热部分习题课之一 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： 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。 2、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第二类边界条件； ?? 规定了边界上物体和周围流体间的传热系数及周围流体的温度的第三类边界条件。 3、在东北地区，建房用砖采用实心砖还是多孔空心砖好？为什么？（仅考虑传热问题） 答：在其他条件相同时，实心砖材料如红砖的导热系数为0.5，而多孔空心砖中充满着不动的空气，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。 4、在某厂生产的测温元件说明书上，标明该元件的时间常数为1s。从传热学角度，你认为可信吗？为什么？ 答：根据时间常数定义，，在一定条件下，，，，可以认为是常数，但表面传热系数确是与具体过程有关的过程量，与测温元件安装的具体环境的换热条件有关。因此，其说法不可信。 5、根据下列条件，写出导热微分方程？ 直角坐标系，一维，非稳态，无内热源，常物性。 答： 6、热量传递的三种基本方式是什么? 答：导热、对流、热辐射 7、绝热边界是第几类边界条件？ 答：第二类边界条件 8、稳态导热 答：发生在稳态温度场内的导热过程称为稳态导热。 （或：物体中的温度分布不随时间而变化的导热称为稳态导热。） 9、稳态温度场 答：温度场内各点的温度不随时间变化。（或温度场不随时间变化。） 10、写出直角坐标系中导热微分方程的一般表达式，它是根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： （2）它是根据导热基本定律（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）。 11、温度场 答：某瞬时导热体内各点的温度分布。 12、温度梯度： 答：在等温面（线）的法线方向上温度的变化率。 13、什么是导热系数和导温系数（热扩散率）？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度作用下物体内产生的热流密度值。它反映了物质导热能力的大小。 导温系数（热扩散率），是物性参数。它反映了物质的导热能力与储热能力之间的关系。 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表面上任意一点的温度，为什么?图1示出了常物性、有均匀内热源 、二维稳态导热问题局部边界区域的网格配置，试用热平衡法建立节点0的有限差分方程式（设）。 答： 17、一块厚度为的大平板，与温度为的流体处于热平衡。当时间时，左侧流体温度升高并保持为恒定温度。假定平板两侧表面传热系数相同，当时，试确定达到新的稳态时平板中心及两侧表面的温度，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：时，内热阻→0， 18、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别。 答：导热和对流的区别在于：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； 对流则是流体各部分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然伴生有导热。 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。 答：① 傅立叶定律：，其中，－热流密度；－导热系数；－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。 ② 牛顿冷却公式：，其中，－热流密度；－表面传热系数；－固体表面温度；－流体的温度。 ③ 斯忒藩－玻耳兹曼定律：，其中，－热流密度；－斯忒藩－玻耳兹曼常数；－辐射物体表面的热力学温度。 20、导热系数、表面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：① 导热系数的单位是：W/(m.K)；② 表面传热系数的单位是：W/(m2.K)；③ 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，但水壶仍然安然无恙。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，可以对壶底进行很好的冷却（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；当没有水时，和壶底发生对流换热的是气体，因为