传热学问答题

简述非稳态导热的基本特点。什么是临界热绝缘直径？平壁外和圆管外敷设保温材料是否一定能起到保温的作用，为什么？（1）随着导热过程的进行，导热体内温度不断变化，好象温度会从物体的一部分逐渐向另一部分转播一样，习惯上称为导温现象。这在稳态导热中是不存在的。（2）非稳态导热过程中导热体自身参与吸热（或放热），即导热体有储热现象，所以即使对通过平壁的非稳态导热来说，在与热流方向相垂直的不同截面上的热流量也是处处不等的，而在一维稳态导热中通过各层的热流量是相等的。（3）非稳态导热过程中的温度梯度及两侧壁温差远大于稳态导热。（1）对应于总热阻为极小值时的隔热层外径称为临界热绝缘直径。（2）平壁外敷设保温材料一定能起到保温的作用，因为增加了一项导热热阻，从而增大了总热阻，达到削弱传热的目的。（3）圆筒壁外敷设保温材料不一定能起到保温的作用，虽然增加了一项热阻，但外壁的换热热阻随之减小，所以总热阻有可能减小，也有可能增大。26.不凝结气体含量如何影响了蒸汽凝结时的对流换热系数值？其影响程度如何？凝汽器如何解决这个问题？27.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？26.【参考答案及评分标准】（1）因在工业凝汽器设备的凝结温度下，蒸汽中所含有的空气等气体是不会凝结的，故称这些气体成分为不凝结气体。当蒸汽凝结时，不凝结气体聚积在液膜附近，形成不凝结气体层，远处的蒸汽在抵达液膜表面进行凝结前，必须以扩散方式穿过这个气体层，这就使凝结换热过程增加了一个热阻，即气相热阻，所以ac降低。（3分）（2）在一般冷凝温差下，当不凝结气体含量为1%时，换热系数将只达纯净蒸汽的40%左右，后果是很严重的。（3分，答50%左右也可）（3）这是凝汽器必须装设抽气器的主要原因之一。（2分）27.【参考答案及评分标准】竺=（a3ta3t疽t）q_（1）直角坐标系中导热微分方程的一般表达式为：如[^丁瓦?’虱丁）_£E（3分）（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。（2分）（3）作用：确定导热体内的温度分布（或温度场）。（3分）气体辐射有哪些特点？为什么高温过热器一般采用顺流式和逆流式混合布置的方式？.【参考答案及评分标准】（1）气体的辐射（和吸收）对波长有强烈的选择性，即它只能辐射和吸收某些波.【参考答案及评分标准】（1）气体的辐射（和吸收）对波长有强烈的选择性，即它只能辐射和吸收某些波长范围内的能量。（2）气体的辐射（和吸收）是在整个容积中进行的。固体和液体不能穿透热射线，所以它们的辐射（和吸收）只在表面进行。评分标准：（1）答出4分：（2）答出4分。27.【参考答案及评分标准】（1）因为在一定的进出口温度条件下，逆流的平均温差最大，顺流的平均温差最小，即采用逆流方式有利于设备的经济运行。（2）但逆流式换热器也有缺点，其热流体和冷流体的最高温度集中在换热器的同一端，使得该处的壁温较高，即这一端金属材料要承受的温度高于顺流型换热器，不利于设备的安全运行。（3）所以高温过热器一般采用顺流式和逆流式混合布置的方式，即在烟温较高区域采用顺流布置，在烟温较低区域采用逆流布置。简述物性参数导热系数和粘度对表面传热系数的影响。蒸汽凝结换热中有不凝结气体存在时，对凝结换热有什么影响？角系数有哪些特性？（1）导热系数大，则流体内部、流体与壁面间的导热热阻小，表面传热系数就大。（2）粘度大，流速就低，表面传热系数就小。形成气体热阻，使表面传热系数大大减少。y=i（1）角系数的相对性A^2=A^（2分）（2）角系数的完整性钱（1分）（3）角系数的可加性AXl（2+3）=（1分）试介绍三种强化管内湍流换热的措施，并说明措施的传热学原理。（10分）答：三种方法（1）流速u提高，（2）直径d减小，（3）采用强化的换热面。（6分）U0.8TOC\o"1-5"\h\z原理叫=0.023Re（0.8Prn或hx日（4分）根据大容器饱和沸腾曲线，饱和沸腾曲线可分为几个区段？其中哪个区段具有温压小，换热强的特点？为什么在沸腾换热时必须严格监视并控制热通量在临界热通量以内？（10分）答：四个区段，核态沸腾。（4分）用DNB监视的原因（1）DNB之上q随△「变化亦小（2）超过qmax时△「猛增，可达到1000°C，易烧毁设备。12461O1OOOfrm主±*雎a——辐射换热与导热.对流相比,有哪些特点？（10分）答（1）电磁波，能量形式转换.（2分）

（2）不依靠中间介质，在真空中亦可以进行.（2分）（3）在高温时,辐射特别重要，与温度的四次方成正比.（2分）（4）热辐射为物体的固有特性.（2分）（5）吸收与辐射的总效果为辐射换热.（2分）1、什么是稳态温度场？其数学表达式是什么？答：在稳态条件下物体各点的温度分布不随时间的改变而变化的温度场（2分）。其表达式式=f（X,弘Z°（2分）。2、室内安装的暖气设施，试说明从热水至室内空气的传热过程中包含那些传热环节。答：热水一管子内壁：对流换热；（1分）管子内壁一管子外壁：导热；（1分）管子外壁一室内环境：对流换热和辐射换热（2分）3、影响对流换热的一般因素有哪些？答：影响对流换热的一般因素有：⑴流动的起因和流动状态（1分）；⑵流体的热物理性质（1分）；⑶流体的相变（1分）；⑷换热表面几何因素（1分）。屈体成：祯元内4、如图所示的真空辐射炉，球心处有一黑体加热元件，试答：指出①，②，③3处中何处定向辐射强度最大?何处辐射热流最大?假设①，②，②处对球心所张立体角相同。屈体成：祯元内答：由黑体辐射的兰贝特定律知，定向辐射强度与方向无关。故Ii=I2=I3o（2分）而三处对球心立体角相当，但与法线方向夹角不同，e1>e2>e3。所以①处辐射热流最大，③处最小。（2分）简述热辐射与其它两种热量传递方式的区别。⑴导热、对流这两种热量传递方式只在有物质存在的条件下才能实现，而热辐射可以在真空中传递，而且实际上在真空中辐射能的传递最有效（2分）；简述热辐射与其它两种热量传递方式的区别。⑴导热、对流这两种热量传递方式只在有物质存在的条件下才能实现，而热辐射可以在真空中传递，而且实际上在真空中辐射能的传递最有效（2分）；⑵辐射换热区别于导热、对流换热的另一个特点是，它不仅产生能量的转移，而且还伴随着能量形式的转换，即发射时从热能转换为辐射能，而被吸收时又从辐射能转换为热能。（2分）什么是物体表面的吸收比（率）？它与哪些因素有关？答：物体对投入辐射所吸收的百分数称为该物体的吸收比（率）。（2分）物体的吸收比（率）只取决于物体的表面特性（物体的种类、表面状况和温度），对于全波长的特性还与投射能量的波长分布有关关。（2分）写出时间常数的表达式。时间常数是从什么导热问题中定义出来的？它与哪些因素有关？答：时间常数的表达式为&=H（2分），是从非稳态导热问题中定义出来的（1分），chA它不仅取决于几何V/A参数和物性参数Pc，还取决于换热条件h（1分）。4、分别写出N「Bj数的表达式，并说明其物理意义。答：努塞尔数，Nu=hl：人，它表示表面上无量纲温度梯度的大小。（2分）毕渥数，Bi=hl.-X，它表示导热体内部热阻与外部热阻的相对大小。（2分）5、为什么珠状凝结表面换热系数比膜状凝结表面换热系数大？答：膜状凝结换热时沿整个壁面形成一层液膜，并且在重力的作用下流动，凝结放出的汽化潜热必须通过液膜，因此，液膜厚度直接影响了热量传递。（2分）珠状凝结换热时，凝结液体不能很好的浸润壁面，仅在壁面上形成许多小液珠，此时壁面的部分表面与蒸汽直接接触，因此，换热速率远大于膜状凝结换热。（2分）1、热量传递有哪几种基本方式？答：导热、热对流、热辐射（3分）2、简述努谢尔特准则的表达式以及物理意义。答：/日；壁面法向无量纲过余温度梯度，反映对流换热强度的大小。3、何为集总参数法？应用这种方法的条件是什么？答：忽略内部导热热阻，认为物体温度均匀一致的分析方法成为集总参数法;适用条件:Bi<0.14、写出两个同类现象相似的条件。