传热学双语精讲 试题及答案 第2章 课堂测验题及参考答案

第二章课堂测验题1（前6讲）姓名：学号：班级：与温度场相关的有哪些传热学概念？等温面、等温线、热流线、温度梯度和热流密度矢量等。写出导热基本定律的数学表达式，以及沿3个坐标轴的分量形式。导热基本定律的数学表达式：沿3个坐标轴的分量形式：（很多同学形式不正确。）金属的导热系数有哪些特点？特点：对于纯金属，随着温度升高，导热系数减少；金属的加工过程也会造成晶格的缺陷，使导热系数减少；对于合金，比纯金属导热系数显著减小，随着温度升高，晶格振动加强，合金导热系数增大。（部分同学回答不全面或者偏题，重点是回答金属随温度的变化规律。）解决导热问题，就是求解导热体内的哪些物理量？求解导热体内的温度和热流密度（或热流量）。写出导热微分方程式，即导热过程的控制方程。导热过程的定解条件有哪些？几何条件，物理条件，边界条件，时间条件写出三类边界条件的数学表达式。（1）第一类边界条件稳态导热：非稳态导热：（2）第二类边界条件稳态导热：非稳态导热：（3）第三类边界条件（第7题大部分同学不能完整给出稳态及非稳态下的边界条件数学表达式。）写出典型一维稳态导热问题的求解步骤。列出相应坐标系下的导热微分方程式；②给出定解条件，简化微分方程；③求解微分方程，得到温度分布；④求出温度梯度，代入傅里叶导热公式，得到热流密度。多层平壁的稳态导热求解必须用什么原理？串联热阻叠加原理。第三类边界条件下，写出多层平壁的稳态导热求解表达式。第二章课堂测验题2（7-9讲）姓名：学号：班级：求解单层圆筒壁的稳态导热问题采用什么坐标系？圆柱坐标系。稳态导热情况下，为什么单层圆筒壁内温度分布沿径向呈对数曲线？圆柱坐标系下，简化后的单层圆筒壁的导热微分方程式：，在第一类边界条件下对其进行求解，得到：，显然，单层圆筒壁内温度分布沿径向呈对数曲线。主要是因为圆筒壁从内到外圆周截面面积不断增大。为什么单层圆筒壁内热流量是常数，而热流密度是变量？单层圆筒壁导热是一维稳态导热，通过每一个圆周截面的热流量都相等，但沿着半径增大的方向，圆周截面面积逐渐增大，因此热流密度逐渐减小。写出单层圆筒壁的导热热阻计算公式。单层圆筒壁的导热热阻计算公式：。当管道外包裹两层导热系数不同的保温材料时，两种材料应如何布置？导热系数较小的材料应该包裹在里面，导热系数较大的材料应该包裹外面。什么是导热问题求解的热阻分析法？在求解一维稳态导热、无内热源且物体导热系数为常数的导热问题时，热流量或热流密度的计算公式中，分子为总温差，其他物理量作为分母，即导热过程的总热阻。对“传热过程”中各个传热环节进行传热热阻分析，按串联热阻叠加原理可得到传热过程的总热阻，然后总温差除以总热阻，可得到传热过程的热流量或热流密度。对于平壁的稳态导热问题，如果两个边界条件均为第二类或第三类，温度场能否得出确定的解？（1）均为第二类边界条件时，不能求出温度场的确定值。通过对简化后的导热微分方程进行积分，得到，都是第二类边界条件，无法求出c2。（2）均为第三类边界条件时，能求出温度场的确定值。通过对简化后的导热微分方程进行积分，得到，将其带入两侧边界条件数学表达式中得到和，其中tf1、tf2、λ和h已知，最后c1和c2均可求出。材料的导热系数λ主要与材料种类和温度有关。种类不变，即使是稳态导热，当平板两侧的温度不同时，不同厚度处的λ也不同。为什么计算式中λ常取常数？在实际工程中，在一定的温度范围内导热系数随物体温度的变化较小，为简化计算，可求出平均温度下的平均导热系数，因此常常将导热系数作为常数。解决导热问题，就是求解导热体内的哪几个物理量？解决导热问题主要是求解导热体内的温度分布和热流密度。写出第三类边界条件的数学表达式。第三类边界条件的数学表达式：第二章课堂测验题3（10-14讲）姓名：学号：班级：第三类边界条件，写出单位长度圆筒壁一维稳态导热热流量计算式。（各物理量均已知）传热过程的强化传热方法有哪些？（1）增大总温差。（2）减小总热阻，即壁面导热热阻与两侧流体的对流换热热阻。增加换热面面积最有效的方法是什么？常采用加装肋片或翅片增加换热面积。等截面直肋的导热分析时，三维问题如何简化为一维问题？①肋片长度,因此肋片沿长度方向温度均匀分布，可取单位长度分析；②肋片表面的换热热阻1/h远大于肋片的导热热阻，因而可忽略肋片厚度方向的导热热阻，认为温度沿厚度方向均匀分布。肋片向环境散热时，上下界面的对流换热量如何处理？将散热量看作内热源。由于肋片向环境散热，相当于负的物体内部的热源项。为什么翅片或肋片仅仅适用于强化气体对流换热，而不适合强化液体对流换热？在对流换热中，液体的对流换热系数远大于气体的对流换热系数，因而其热阻较小，能够快速地将管壁表面的热量带走，使翅片失去作用。温度计套管分析时应用了一个什么重要原理？对温度计套管分析时应用了能量（热量）守恒原理，即套管通过导热和辐射向外传递的热量，正好等于通过对流换热从压缩空气中吸收的热量，因此判断出套管顶端与压缩空气之间一定有温差。。写出肋片效率的文字表达式。为什么两个接触面之间会产生接触热阻？由于两接触面之间的不完全接触，给导热带来额外的热阻，称为接触热