传热学实际现象应用.docx

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传热学实际现象应用

1.热传导

（1）为何冬季晒过的棉被盖上去暖和，拍打后成效更好。

重点：

导热系数小保温资料

答：

棉被经过晾晒后，可使棉花缝隙中进入更多的空气，而空气在狭窄的棉絮空间里热量的传达方式主假如导热，因为空气的导热系数小，拥有优秀的保温性能，拍打后让更多的空气进入，成效显然。

（2）在夏季，20℃的室温感觉舒坦，而冬季相同20℃的室温感觉冷。

重点：

热传导，辐射换热，对流换热

答：

冬夏最大的差别就是室外温度不同。

夏季室外温度高，所以经过墙壁的传热方向是室外传到室内，而冬季室外气温比室内低，经过墙壁热量传达的方向是室内到室外。

所以冬季墙壁表面温度低于夏季。

人体在室内主假如与四周的空气发生对流换热，和墙壁发生辐射换热，人在冬季经过辐射换热与墙壁的散热比夏季高得多，所以冬季感觉到冷。

（3）用套管式温度计丈量管道中流体的温度，为减小丈量偏差，如有铜和不锈钢两种资料，哪一种做套管较好套管温度计安装在那个地点好

重点：

套筒式温度计

答：

1.选择不锈钢。

温度计套管产生偏差的主要原由是因为沿肋高（即套管长度方向）有热量导出和套管表面与流体之间存在换热热阻。

因此要减小温度计套管的偏差，要选择导热系数小的资料，增添导热热阻，应选择不锈钢。

2.安装在拐角处地点好，因为拐角处因为离心力的作用，在横截面上产生了二次环流，增添了扰动，进而增强了换热，对应的换热系数增添，进而使测温偏差减小。

（4）试解说冰箱结霜后耗电量增添。

重点：

传热热阻

答：

冰箱工作是先吸入处于低压常温下的制冷剂，并压缩到高温高压的蒸汽；而后制冷剂经过蛇形管冷凝器，向外界散热，制冷剂从气体变为液体；最后制冷剂经过更细的蛇形管蒸发器，因为节流作用，从液体变为气体，这个过程需要吸热。

而这部分热量来自于冰箱中的食品。

当冰箱结霜后，蒸发器与冷藏室中增添了传热热阻，那么假如希望冷藏室的温度保持初始温度，需要冰箱中的食品向制冷剂传达更多的能量，这就要求制冷剂的温度能够降得更低，这就要求增添压缩机的功率，增添了耗电量。

（5）何为肋效率在设计肋片刻，能否肋片越长越好

重点：

肋效率

答：

肋片效率指的是肋片的实质散热量与假定整个肋片温度都与肋根温度相同时的理想散热量之比。

设计的肋片越长自然能经过增添表面积来增强传热，可是同时增添了固体导热热阻，降低了肋效率。

（6）为何玻璃测温计测温一定在测温点搁置必定的时间假如设计体温计，有哪些方法能够缩短测温的搁置时间

重点：

非稳态导热、热容量越小、时间常数越小反应温度变化越快

答:

1.关于玻璃测温计的剖析能够简化为剖析玻璃体中水银的非稳态导热问题，

因为玻璃体中水银较少，所以能够用集中参数法。

依据集中参数法的剖析，时间参数为：

时间参数=pcv/hA,由此可知玻璃体中的物质热容量越小玻璃体的表面换热条件越好，那么温度变化越快。

因为水银的热容量比较大，那么在表面换热条件必定的条件下，温度变化较慢，时间常数较大，所以玻璃温度计丈量体温一定在测温点搁置一段时间。

2.依据时间参数的定义可知，要缩短测温的搁置时间一定从减小物质的热容量

pcv和增大表面换热条件hA以缩短测温的搁置时间。

（7）解说什么叫做热电偶的热惯性

重点：

时间常数

答：

热电偶是一种感温元件，是一种仪表。

它直接丈量温度，并把温度信号转变为热电动势信号,经过电气仪表（二次仪表）变换成被测介质的温度。

因为热接点的温度变化，在时间上老是滞后于被测介质的温度变化，热电偶这类现象称为热惯性。

热电偶的时间常数越小表示热惯性越小，达到稳态的时间越短。

（8）“热得快”为何要实时消除水垢

重点：

热阻

答：

水垢的存在相当于在传热过程中串连了一个热阻，假如不实时消除水垢，要达到相同的加热成效（把水烧开）会使耗电量增添。

（9）72℃的铁和600℃的木头摸上去的感觉是相同的，为何

要求：

导温系数a

答：

人手感觉到的冷暖实质是热量传达的快慢，铁的导温系数远大于木头的。

（10）为何住新房屋感觉冷重点：

导热系数大，散热量多。

答：

因为水的导热系数远远大于空气，新房屋的墙壁含水许多，所以住新房屋感觉冷。

2.对流换热

（1）两地完整相同的水珠分别落在120℃和400℃的铁板上，那一滴

先气化掉为何

重点：

沸腾曲线、核态沸腾区（温压小换热强）、膜态沸腾区

答：

落在120℃的铁板上的先气化，因为120℃铁板上的水珠在核态沸腾区换热强，400℃铁板上的水珠在稳固的膜态沸腾区，热量一定要经过热阻较大的气膜，换热系数特别小，换热强度小。

（2）在烧开水的某个阶段，在锅底形成的气泡在上涨过程中会渐渐消逝，试解说其原由。

重点：

降温冷却热胀冷缩

答：

气泡在上涨过程中，渐渐降温、冷却、热胀冷缩，并有气泡携带的水蒸气在低于沸点时凝固为水，气泡就会愈来愈小，渐渐消逝。

（3）一台氟利昂冷凝器试验台再充氟利昂前没有抽成真空，试问关于冷凝器运转的传热性能有什么影响为何

重点：

不凝固气体关于膜状凝固换热的影响

答：

氟利昂在冷凝器中进行膜态凝固换热，在冲进氟利昂前没有抽成真空会使不凝固气体的成分增添。

一方面降低了气液界面蒸汽的分压力，即降低了蒸汽的饱和温度，进而减小了凝固换热的驱动力tw-ts;另一方面蒸汽在到达液膜表面凝固前需要经过扩散的方式才能穿过不凝固气体，进而增添了传热热阻，使传热性能降低。

（4）安装空调时在充灌制冷剂以前，常常要对系统抽成真空，简述原由

重点：

不凝固气体关于膜状凝固换热的影响

答：

制冷剂在空调内部要进行凝固换热，凝固传热的成效会遇到不凝固气体的影

响，若不将系统抽成真空，则会降低凝固传热的成效，影响空调正常工作。

（5）为了增强竖管外凝固传热，在竖管外能够隔一段距离部署一些凝固液泄出罩，试简述原由。

重点：

增强凝固换热

答：

采纳泄出罩能够减薄凝固液膜，使已经凝固的液体赶快从凝固表面凝固表面排泄，进而减小凝固热阻增强了传热。

（6）就控制热流和控制壁温两种加热方式，说明确立临界热流密度的意义和实例。

重点：

临界热流密度qmax

答：

1.关于控制热流密度的加热方式，当热流密度超出临界热流密度时，工况将沿着虚线跳至稳固的膜态沸腾线，过热度飞升，壁面温度快速上涨，致使设施烧毁。

控制加热的热流密度使其不至于烧毁。

实例：

电加热器，冷却水加热的核反响堆。

2.关于控制壁温的加热方式，当热流密度超出临界热流密度时，可能致使膜态沸腾使相同壁温下传热量大大减小。

控制壁温致使传热效率不会降落。

实例：

蒸发冷凝器。

（7）为何电厂凝汽器中水蒸气与管壁之间的换热能够不考虑辐射换热，而锅炉的炉膛内烟气与水冷壁之间的换热一定考虑辐射换热

重点：

相变凝固换热（凝固换热）、辐射传热与温差相关

答：

水蒸气与管壁之间的换热能够不考虑辐射换热，因为水蒸气与管壁之间的对流传热是陪伴有相变的凝固换热，凝固换热表面传热系数比较大，而水蒸气与管

壁之间的温差比较小，二者间的辐射传热量少，所以水蒸气与管壁之间的换热能够不考虑辐射换热。

炉膛内烟气与水冷壁之间的换热，因为火焰温度高达1000℃以上，辐射换热

量很大，而炉膛烟气流速小，对流换热量相对较小，所以一定考虑辐射换热。

（8）游泳者刚从游泳池上来，皮肤上有一层水，这事是阴天并且有

风，剖析皮肤上所有的传热过程；用传热学知识解说为何此时要比皮肤完整干时冷的多假如此时太阳出来了，发生在他身上的传热过程又会如何

重点：

剖析各样传热方式，考虑周祥。

答：

1.游泳者出泳池后，皮肤发生的所有传热过程包含：

（1）皮肤与水膜之间陪伴有相变的对流传热

（2）水膜内部的导热（3）水膜表面面与空气之间的对流换热（4）皮肤与环境的辐射换热。

2.陪伴有相变的对流传热表面传热系数的数目级为104，皮肤与空气的对流换热系数数目级为102，所以皮肤有水膜时对流换热激烈，所以感觉冷的多。

3.太阳出来后，

（1）皮肤与水膜间陪伴有相变的对流传热

（2）水膜内部的导热（3）水膜表面面与空气之间的对流传热（4）皮肤与太阳的辐射换热。

因为太阳温度较高，所以辐射传热汲取的热量抵消了相变换热放出的热量，所以感觉暖和。

（9）铝壶烧水时炉火很旺，水平安无事，水烧干后水壶很快被烧坏：

重点：

对流换热系数

答：

当壶内有水时，水与壶底发生对流换热，水侧沸腾对流换热系数大，能够对壶底进行很好的冷却，壶底的温度能够很快被传走，不至于温度升得很高；当没有水时，和壶底发生对流传热的是气体，气体的表面传热系数很小，壶底的热量没法被很快得传走，所以壶底温度高升得很快，铝壶被烧坏。

（10）为何暖气片一般都搁置在窗户的下边

重点：

温差大对流传热强度高

答：

1.能够提升换热效率，在室内，凑近窗户处的空气温度较低，假定暖气片的温度必定，当暖气片放在窗户下边时，暖气片于四周空气温度的温差最大，进而使换热量增添，传热效率提升。

2.能够使室内温度散布平均，凑近窗户处的温度较低，暖气片放在窗户下能够使室内的温度平均。

（11）用空气冷却高温设施的内通道壁，为了提升冷却成效，在通道内紧插一块沿轴向搁置的金属平板，可否使同道内壁的冷却增强壁温降落

重点：

肋片散热、辐射换热、损坏了界限层减小了传热热阻。

答：

能够使设施内通道壁的冷却增强。

相当于增添了肋片增强了散热。

同时也增添了辐射换热；加上平板后，也增添了流体的扰动，损坏了界限层，减小了对流传热热阻，增强了对流传热。

（12）一台冷油器，管内的油被管外的冷却水冷却，为了增强传热，

管内加装一个细的螺旋状金属丝。

还有一台暖风器，以热水在管内流动来加热管外的空气，相同在管内加装一细的螺旋状金属丝，比较这两种方案增强换热的成效，为何

重点：

增强对流换热系数以增强对流传热、加金属丝损坏界限层增强对流传热

答：

1关于冷油器。

因为油的粘度较大对流换热表面传热系数较小，占整个传热过程中热阻的主要部分，在管内加装一细化螺旋金属丝，能够损坏界限层，减小油侧热阻，进而增强传热成效显然。

2.关于暖风机，空气的对流换热系数比热水要小，占整个传热过程中热阻的主要部份，但管内是水，管内加装金属丝，只好增强热水侧换热，关于总热阻则减小极少，增强成效不显然。

（13）为了增强一台冷油器的传热，有人用提升冷却水流速的方法但发现成效不显然，试剖析原由

重点：

冷油器主要热阻在内部的油

答：

冷油器因为油的粘度大，对流传热表面传热系数较小，占整个传热过程热阻的主要部分，而冷却水的对流传热热阻较小，不占主导地位，因此采纳提升水速的方法，只好减小不占主导地位的水侧热阻，成效不显然。

应当试图减小内部油的热阻，如加装一根细化螺旋金属丝损坏油的界限层。

（14）温度同为20℃的空气和水，假定流动速度相同，当你把两只手分别放倒水和空气中，为何感觉却不相同

重点：

密度不同-雷诺数不同-努塞尔数不同+导热系数不同=h不同

答：

只管空气和水的流速和温度相同，可是因为水的密度约为空气的1000倍，而动力黏度则相差不多，在相同的特色尺度下，雷诺数为Re=u*l/v,所以将手

放入水中的雷诺数要远远大于放入空气中的雷诺数，所以放入水中的努塞尔数大；另一方面，又因为水的导热系数大于空气的导热系数，Nu=hl/入，所以将手放入水中时的对流换热系数远远大于放入空气中的对流换热系数，所以感觉不同。

（15）空调解制冷器用的冷却器其管外装的肋片常常制成百页窗式的肋片，试问肋片做成这样的意义

重点：

百页窗，损坏界限层增强传热。

答：

空气经过平直肋片刻，跟着流程的增添，界限层会增厚，传热热阻增大，表面传热系数会减小。

将其做成百页窗式，能够使流体流经肋片的界限层损坏，使界限层减薄。

同时，流体离开百页窗式肋片后产生疏别状扰动，这些均能增强传热。

（16）地面上按自然对流设计的换热装置，在太空中还可以正常工作吗为何

重点：

自然对流换热

答：

不可以。

因为自然对流换热是因为流体各部分温度不平均而形成密度差，进而在重力场作用下产生浮升力所惹起的对流换热现象。

所以到了太空中完全处于失重状态，因此该装置在太空中没法正常工作。

（17）改变暖气中的水的流速能否能够明显地增强换热

重点：

暖气水侧、气侧内外热阻的比较

答：

不可以。

因为暖气里的水是强迫对流换热，而外面是空气的自然对流散热，因为空气侧对流换热表面传热系数远小于水侧，所以改变水的流速以进一步减小水

的热阻关于传热量贡献不大。

（18）摩托车手的膝盖为何需要特其余保温

重点：

热界限层很薄，换热强。

答：

因为膝盖处的热界限层很薄，换热能力较强，该处与空气的热互换量较大，所以要特别保温。

（19）为何只好够烧开水

重点：

对流传热的热阻

答：

水侧的热阻远远小于加热侧的热阻，纸的温度更凑近与水的温度，所以不会达到纸的着火点.

3.辐射换热

（1）简述玻璃温室保温的原理

重点：

选择透过性。

答：

保温室里的温度显然高于外界温度，玻璃对太阳辐射拥有激烈的选择性汲取，它对可见光为主的太阳光透射率大，但对室内物体红外范围内的（长波辐射）热辐射透射率低，所以产生温室效应。

（2）金属工件在炉内加热时表面颜色随温度高升而变化做出解说

重点：

热辐射光谱拥有选择性。

答：

金属工件在炉内加热时，其热辐射光谱拥有选择性，不同温度时选择辐射的光谱不同，所以体现不同的颜色。

金属在不同温度下体现的各样颜色说明跟着温度高升热辐射中可见光中短波的比率不停增添。

（3）指出热射线主要由哪两种射线构成为何钢锭在炉中加热时跟着温度高升颜色会挨次出现黑红橙白的变化

重点：

实质物体的光谱辐射力跟着波长做不规则变化。

答：

热射线主要由红外线（波长微米）和可见光（波长微米）构成。

跟着温度高升，钢锭辐射能量中重要部分的能量向波长较小的方向挪动，所以钢锭的颜色会挨次出现黑红橙白的变化。

（4）何为灰体这类物体表面现实中不存在，为何能够用于实质表面间的辐射换热计算

重点：

灰体

答：

灰体是物体的光谱汲取比为常数物体。

光谱辐射特征不跟着波长而变化的设想物体。

灰体是对实质物体的汲取比进行抽象简化后的理想模型，只需在所研究的辐射能覆盖的波长范围内光谱汲取比为常数即可，不用要求对所有波长都严格建立。

工业上碰到的热辐射，其主要波长区段位于红外线范围内，把大多半工

程资料看作灰体办理惹起的偏差是同意的，给辐射传热的计算带来了很大的方便。

（5）常温下树叶为何体现绿色常温下呈绿色的树叶其对绿光的光谱发射率较对其余颜色的可见光（红，黄）的光谱发射率是大是小

重点:

反射、发射率=汲取比、基尔霍夫定律：

反射率+汲取比=1

答：

树叶体现绿色是因为物体对可见光中的绿色反射许多的缘由，而几乎所有吸

收了其余可见光。

也就是说该物体在常温下绿色光比其余单色光的汲取比低，根

据基尔霍夫定律，在热均衡条件下随意物体对黑体投入辐射的汲取比等于同温度

下该物体的发射率，所以实质上该物体在常温下绿色光的光谱发射率较其余单色光的光谱发射率低。

（6）暮秋以及初冬季节的清早经常会看到层面结霜，剖析：

1为何霜出现的清晨必定是晴日或许说为何阴天不简单结霜而晴日简单结霜

重点：

辐射换热、云层反射。

答：

屋面结霜的一个重要原由是，在晴日无云的条件下屋面能与太空进行辐射换热，因为太空温度较低，使得屋面上的水（汽）失掉了大批的热，温度降低，低

于冰点形成霜。

所以有霜出现必定是晴日。

当阴天地面发出去的热量有一部分会被空中的云层给反射回来，这在必定程度上降低了地面热量的减少，使地面温度不会太低。

所以冬季阴天不易结霜而晴日简单结霜。

2室外温度能否必定要低于0℃

重点：

辐射传热，电磁波

答：

不是必定要低于0℃，因为结霜的主要原由是因为屋面与太空之间的辐射传热，辐射传热是经过电磁波来传达能量，并不是借助于物质传达能量。

3结霜屋面与不结霜屋面谁的保温成效好

答：

结霜屋面的保温成效好。

因为假如保温成效不好，那么屋面温度遇到室内温度的影响较大，这样很难达到较低温度形成结霜的条件。

（7）在暮秋明朗无风的夜晚，草地也会结霜，可气象台求情早的最低温度为2℃，解说此现象。

（假定草地与地面绝热）

重点：

草地与空气对流换热、草地与太空辐射

答：

因为草地与地面近似于绝热，所以草地接受空气的对流换热量等于他对太空的辐射。

h（T空-T草）=*10-8（T草四次方-T天四次方）所以T天

~1晴日草地直接向天空热辐射，辐射换热量增添，T草与T空的差值增添，结霜。

~2并且无风致使对流传热系数h减小，T草与T空的差值增大，所以结霜。

（8）何为漫-灰表面将实质表面视为漫-灰表面有何实质意义

重点：

漫-灰表面

答：

漫射表面是指听从兰贝特定律的（定向辐射强度与方向没关）的表面

灰体表面是指光谱汲取比是常数与波长没关的物体表面

漫-灰表面是一种理想的表面，能够直策应用基尔霍夫定律（发射率等于汲取

比）；兰贝特定律（辐射力等于定向辐射力的π倍）；这类简化办理给辐射换热的剖析与计算带来了很大的方便。

（9）太阳能集热器采纳选择性表面涂层对太阳辐射的汲取比为自己的发射率为这一现象能否违反了基尔霍夫定律为何

重点：

基尔霍夫定律的合用条件

答：

基尔霍夫定律是指热均衡时，随意物体对黑体投入辐射的汲取比等于同温度下该物体的发射率。

关于漫灰体，无论投入辐射能否来自黑体，也无论能否处于热均衡条件，其汲取比恒等于同温度下的发射率。

太阳能集热器的汲取板表面拥有对太阳辐射的高汲取比，而又希望减少涂层自己的发射率以减少散热损失。

太阳能集热器的汲取板表面覆盖的选择性涂层，他所汲取的阳光根源与太阳，他对

阳光的汲取比是针关于太阳而言的，而他自己的发射率是针对其自己的温度。

太阳的温度与太阳能集热器的汲取板表面的温度不同，温度不同使阳光与太阳能集热器汲取版表面自己辐射的光谱散布也不同，所以选择性涂层能使表面汲取阳光的能力与自己辐射的能力不相同，与基尔霍夫定律不矛盾。

（10）为何在研究物体表面对太阳能的汲取时不可以把物体看作灰体为何夏季人们爱穿浅颜色的衣服

重点：

可见光、选择性、汲取比

答：

太阳辐射中可见光占了近一半，大多半物体对可见光的汲取表现出激烈的选择性。

白衣服对太阳光的汲取比仅为，而黑衣服的汲取比在以上。

黑色会汲取更多的能量，让人感觉热。

（11）温室效应

重点：

选择性汲取

答：

玻璃对太阳能拥有激烈的选择性汲取，大多半的太阳能能够穿过玻璃进入有吸热面的腔内，而吸热面发出的常温的长波辐射却被隔断在腔内，进而产生了所谓温室效应工业发展排放了大批的对红外波段的辐射拥有必定汲取率的气体，

如CO2,CFC制冷剂，齐集在地球外头，一方面仿佛给地球罩上了一层玻璃窗，以可见光为主的太阳能能够到达地球表面，没法发散到宇宙中，使得气球表面温度高升；另一方面，CFC分解出来的氯气关于臭氧层有严重的损坏，太阳对地表的辐射增强。

致使了温室效应。

（12）气体辐射的特色

答：

1.气体辐射对波长拥有激烈的选择性，他只在某些波长区段内拥有辐射能

力，相应的也只在相同的波长区段内才拥有汲取能力。

所以气体必定不是灰体。

2.气体的辐射和汲取是在整个容积中进行的，而固体和液体的辐射和汲取都是在表面长进行的。

出其余条件外，还一定说明气体所处的容积形状和容积大小。

（13）海水为何老是蓝色

重点:

反射

答：

海水对不同波长的可见光汲取率不同，对蓝色波长辐射的射线汲取少，反射多，所以体现蓝色。

（汲取比+反射比=1汲取比等于发射率）

（14）室温下呈黑色的铁棒在炉中加热时，颜色渐呈暗红、红、橙黄、为何

重点：

答：

跟着铁棒加热，温度高升，其辐射能量最大的波长向短波方向挪动，即经历由远红外线、近红外线到可见光的地区，因此会体现上述颜色变化。

（15）北方，暮秋或许初冬季节的清早，为何树叶老是在朝向太空的一面结霜

重点：

辐射换热

答：

因为与背向太空的一面对比，树叶向着太空的一面须向温度很低的太空辐射更多的热量，使其表面温度更低，所以更简单结霜。

（）