传热学--简答题

1传热学简答题导热部分1.热对流和对流换热是否为同一类传热现象，为什么？答：热对流和对流换热不是同一类传热现象。热对流是指由于流体的宏观运动使不同温度的流体相对位移而产生的热量传递现象，是基本传热方式；对流换热是指流体与相互接触的固体表面之间的热量传递现象，是导热和热对流两种基本传热方式共同作用的结果。2.热传导和对流换热是否为同一类传热现象，为什么？答：热传导和对流换热不是同一类传热现象。热传导是指物体各部分无相对位移或不同物体直接接触时，依靠微观粒子热运动而进行的热量传递现象，是基本传热方式；对流换热是指流体与相互接触的固体表面之间的热量传递现象，是导热和热对流两种基本传热方式共同作用的结果。3.一个稳态导热问题的完整数学描写应包括哪些部分，为什么？答：一个具体给定的稳态导热问题，其完整的数学描写应包括：导热微分方程式和其单值性条件两部分。导热微分方程式建立起温度场的通用微分方程，其单值性条件一般包括几何条件、物理条件和边界条件等。4.某非稳态导热问题的完整数学描写应包括哪些内容，为什么？答：一个具体给定的非稳态导热问题，其完整的数学描写应包括：导热微分方程式和其单值性条件两部分。导热微分方程式建立起温度场的通用微分方程，其单值性条件一般包括几何条件、物理条件、时间条件和边界条件等。5.导热微分方程式d2t/d2x=0的推导理论依据和已知条件是什么？答：导热微分方程式d2t/d2x=0的推导理论依据傅立叶定律和热力学第一定律，把物体内各点的温度联系起来，建立起温度场的通用微分方程；其推导的已知条件是：常物性、均匀连续、各向同性介质的没有内热源一维稳态导热。6.推导导热微分方程式d2t/d2x+qv/=0的理论依据和已知条件是什么？答：导热微分方程式d2t/d2x=0的推导理论依据傅立叶定律和热力学第一定律，把物体内各点的温度联系起来，建立起温度场的通用微分方程；其推导的已知条件是：常物性、均匀连续、各向同性介质的有内热源一维稳态导热。7.简要说明冬季室内热量是以何种方式通过建筑物的外墙由室内传到室外的？答：如图所示冬季室内热量是以辐射和对流方式由室内传递到内墙面，以导热由内墙面传递到外墙面，再以辐射和对流方式由外墙面传到室外。28.画图说明夏季室外热量是以什么方式通过建筑物的外墙由室外传到室内的？答：如图所示夏季室外热量是以辐射和对流方式由室外传递到外墙面，以导热由外墙面传递到内墙面，再以辐射和对流方式由内墙面传到室内。9.无限大平壁常物性稳态导热有什么特点？画图说明第一类边界条件下壁内的温度分布。答：对于无限大平壁的稳态导热过程，通过各导热横截面的热流量是常数，热流密度也是常数；平壁内的温度呈现线性分布。10.无限长圆筒壁常物性稳态导热有什么特点？画图说明第一类边界条件下壁内温度分布。答：对于无限长圆筒壁的稳态导热过程，不同半径处的热流密度不是常数，热流量是常数，通过单位长度的热流密度是常数；壁内的温度呈现非线性分布。11.画图并说明第一类边界条件下，由不同材料组成的三层无限大平壁常物性稳态导热时，平壁内温度的变化规律。答：第一类边界条件下，由不同材料组成的两层无限大平壁常物性稳态导热时，各层平壁内的温度呈现不同的线性分布。312.画图并说明第一类边界条件下，由不同材料组成的三层无限长圆筒壁常物性稳态导热时，壁内温度的变化规律。答：第一类边界条件下，由不同材料组成的两层无限长圆筒壁常物性稳态导热时，壁内温度为不同的对数变化规律。13.画图并说明当Bi0时，第三类边界条件下，无限长圆筒壁瞬态导热的壁内温度分布的变化规律。答：Bi0时无限长圆筒壁的壁内导热热阻趋于零，壁内部各点温度在任一时刻都趋于一致，只随时间而变化，变化的快慢取决于壁表面的对流换热强度。14.画图并说明当Bi时，第三类边界条件下，无限长圆筒壁瞬态导热的壁内温度分布的变化规律。答：对流换热热阻趋于零，非稳态导热一开始无限长圆筒壁表面温度就立即变为流体温度，相当于给定了壁面温度，即给定了第一类边界条件，壁内部的温度变化完全取决于壁的导热热阻。15.简要说明在周期性非稳态导热问题中，其导热现象具有什么样的特点？答：在周期性变化边界条件下发生的导热过程称为周期性非稳态导热，在周期性非稳态导热问题中，其导热现象的特点是：一方面物体内各处的温度随时间周期地波动，另一方面同一时刻物体内的温度分布也是周期性波动的。16.与瞬态导热问题相比周期性非稳态导热问题有什么样的特点？4答：在瞬间变化变化边界条件下发生的导热过程称为非周期性非稳态导热，与瞬态导热问题相比周期性非稳态导热问题的特点是：一方面物体内各处的温度随时间周期地波动，另一方面同一时刻物体内的温度分布也是周期性波动的。对流换热部分1.什么是热边界层，其主要特征有哪些？答：热边界层是指流体流过固体壁面时温度发生明显变化的流体薄层，其主要特征有：边界层的厚度远小于流动长度；热边界层内存在较大的温度梯度，热边界层之外温度梯度可以忽略；在层流边界层与层流底层内，垂直于壁面方向上的热量传递主要靠导热。2.什么是流动界层，简要概括其主要特征有哪些？答：流动边界层是指流体流过固体壁面时速度发生明显变化的流体薄层，其主要特征有：边界层的厚度远小于流动长度；流动边界层内存在较大的速度梯度，热边界层之外速度梯度可以忽略；边界层流态分为层流和紊流，流场可划分为主流区和边界层区。3.求解二维常物性不可压缩牛顿型流体对流换热问题的完整数学描写是什么？答：对于二维常物性不可压缩牛顿型流体的对流换热问题，完整数学描写该为：对流换热过程微分方程、x和y方向动量微分方程、连续性方程和能量微分方程等五个方程式及其边界条件。4.对流换热微分方程组的的推导理论依据和已知条件是什么？答：对流换热微分方程组是对二维常物性不可压缩牛顿型流体，从分析对流换热过程中流进与流出流场内任一微元体时，流体的质量守恒、动量守恒和能量守恒导出的5.简要说明粘性流体对流换热问题的求解思路是什么？答：粘性流体流过壁面，由于粘性作用，贴壁处的流体处于静止状态，热量仅能通过导热通过贴壁处的流体层，其外部为对流换热，即有：hx=-(/t)(t/y)w。将求解对流换热的问题转化为求解流体温度场的问题。6.建立对流换热过程微分方程式的依据和意义是什么？答：粘性流体流过壁面，由于粘性作用，贴壁处的流体处于静止状态，热量仅能通过导热通过贴壁处的流体层，其外部为对流换热，即有：hx=-(/t)(t/y)w。将求解对流换热的问题转化为求解流体温度场的问题。7.简要说明Nu数和Bi数所表示的物理意义是什么，二者有什么区别？5答：虽然Nu=hl/，Bi=hl/在表达形式上完全相同，但式中不同；Nu中的为流体的，而Bi中的为固体的。Bi为物体内部的导热热阻与边界处的对流换热热阻之比；Nu为壁面法线方向上的平均无量纲温度梯度，大小反映平均对流换热的强弱。8.Nu数和Bi数在表达形式上完全相同，简要说明二者有何区别？答：虽然Nu=hl/，Bi=hl/在表达形式上完全相同，但式中不同；Nu中的为流体的，而Bi中的为固体的。Bi为物体内部的导热热阻与边界处的对流换热热阻之比；Nu为壁面法线方向上的平均无量纲温度梯度，大小反映平均对流换热的强弱。辐射换热部分1.简要说明气体辐射和固体辐射的不同之处是什么？答：对于固体一般认为其透射率为0，对于气体一般认为其反射率为0。与固体辐射相比，气体辐射具有如下两个特点：气体的辐射和吸收对波长具有明显的选择性，且其辐射和吸收是在整个气体容积中进行。2.什么是灰体，灰体表面间的辐射换热与黑体表面间的有什么不同？答：灰体是指物体单色辐射力与同温度黑体