华北电力大学保定传热问答计算解读.docx

华北电力大学保定传热问答计算解读.docx

《华北电力大学保定传热问答计算解读.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《华北电力大学保定传热问答计算解读.docx（50页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

华北电力大学保定传热问答计算解读

1．试述三种热量传递基本方式的差别，并各举1～2个实际例子说明。

（提示：

从三种热量传递基本方式的定义及特点来区分这三种热传递方式）

2．请说明在传热设备中，水垢、灰垢的存在对传热过程会产生什么影响?

如何防止?

（提示：

从传热过程各个环节的热阻的角度，分析水垢、灰垢对换热设备传热能力与壁面的影响情况）

3.试比较导热系数、对流传热系数和总传热系数的差别，它们各自的单位是什么?

（提示：

写出三个系数的定义并比较，单位分别为W/（m·K），W/（m2·K），W/（m2·K））

4．在分析传热过程时引入热阻的概念有何好处?

引入热路欧姆定律有何意义?

（提示：

分析热阻与温压的关系，热路图在传热过程分析中的作用。

）

5．结合你的工作实践，举一个传热过程的实例，分析它是由哪些基本热量传递方式组成的。

（提示：

学会分析实际传热问题，如水冷式内燃机等）

6．在空调房间内，夏季与冬季室内温度都保持在22℃左右，夏季人们可以穿短袖衬衣，而冬季则要穿毛线衣。

试用传热学知识解释这一现象。

（提示：

从分析不同季节时墙体的传热过程和壁温，以及人体与墙表面的热交换过程来解释这一现象（主要是人体与墙面的辐射传热的不同））

1．有一大平壁，厚度为δ，材料的导热系数为λ，平壁一侧的对流传热系数为h1，流体温度为tf1，另一侧的复合传热系数为h2，环境温度为tf2，对于通过平壁的传热过程，试分析下列六种情形下壁温tw1、tw2的情况：

（1）δ/λ—>0；

（2）h1—>∞；

（3）h2—>∞；

（4）δ/λ＝0，h1＝h2；

（5）δ/λ＝0，h1＝2h2；

（6）δ/λ＝0，h1＝0.5h2。

（

（1）tw1=tw2；

（2）tw1=tf1；（3）tw2=tf2；（4）tw1=tw2=（tf1+tf2）/2；

（5）tw1=tw2=2/3tf1-1/3tf2；（6）tw1=tw2=1/3tf1-2/3tf2）

2．有一测量板状材料导热系数的仪器，一侧为加热面，另一侧为冷却面，两侧温度维持均匀、恒定，板状材料的两面与热面和冷面接触良好，无温度降，并且四周绝热良好，无散热。

已知热面温度为150℃，冷面温度为80℃，热流量为58.2W，板状材料厚为25mm，表面积为0.1m2。

试确定板状材料的导热系数。

（λ=0.2079W/（m·K））

3．墙由耐火砖和保温板组成，厚度分别为δ1＝200mm和δ2=80mm，导热系数分别为λ1=0．8W／（m.K）和λ2＝0.11W/（m·K），炉墙内、外两侧表面温度分别为tw1＝600℃和tw2＝50℃。

试求炉墙单位面积的热损失.

（q=562.8W/m2）

4．一暖房玻璃的表面积为10m2，内、外表面温度分别为tw1＝10℃和tw2＝5℃，玻璃厚度为3.5mm，玻璃的导热系数为1.4W/（m·K）.试求通过玻璃的散热量.

（φ=20kW）

5．一暖房玻璃的表面积为10m2，玻璃厚度为3.5mm，玻璃的导热系数为1.4W/（m.K），玻璃内侧空气温度为tf1＝18℃，对流传热系数h1＝5W/（m2.K），外侧空气温度为tf2＝2℃，对流传热系数h2＝20W/（m2.K）.试求通过玻璃的散热量及内、外侧玻璃表面的温度。

（φ=633.7W，tw1=5.33℃，tw2=5.17℃）

6．有一根长度为500m、外径（直径）为300mm的热力管道在室外，测得其外表面温度为48.5℃，室外空气温度为25℃。

已知管外壁与空气的复合传热系数为11W/（m2.K），试计算该热力管道的散热量.

（φ=121.75kW）

7．平均温度为120℃的过热蒸汽在直径（内径）为60mm的管道内流动，已知管内单位长度的散热热流密度为245W/m，蒸汽与管壁的对流传热系数为500W／（m2.K），试求管内壁面温度。

（tw2=117.4℃）

8．有一表面积为1.5m2、表面黑度为1的散热片在宇宙飞船的舱外向温度为0K的宇宙空间散热，已知散热片的表面温度为87℃，试求其散热量。

（φ=1428.5W）

9．有一表面积为0.5m2、表面黑度为1的物体在壁温为25℃的大型真空舱内，已知该物体的表面温度为150℃，试分别求该物体向外发射的总辐射能及与真空舱壁面的净辐射传热量。

（φ=907.6W，φ净=684.07W）

10．有一表面积为2m2、表面黑度为l的平板型物体，一侧表面（表面温度为150℃）面向温度恒为25℃的大型冷却舱，已知该表面与冷却舱内空气的对流传热系数为25W/（m.K），平板厚度为15mm，平板的导热系数为1.15W/（m·K），试求：

（1）该平板面向冷却舱一侧表面的复合传热系数；

（2）该平板另一侧的表面温度。

（h=35.95W/（m2.K），tw2=208.6℃）

1．试解释材料的导热系数与导温系数之间有什么区别和联系。

（提示：

从两者的概念、物理意义、表达式方面加以阐述，如从表达式看，导温系数与导热系数成正比关系（a=λ/cρ），但导温系数不但与材料的导热系数有关，还与材料的热容量（或储热能力）也有关；从物理意义看，导热系数表征材料导热能力的强弱，导温系数表征材料传播温度变化的能力的大小，两者都是物性参数。

）

2．试用所学的传热学知识说明用温度计套管测量流体温度时如何提高测温精度。

（提示：

温度计套管可以看作是一根吸热的管状肋（等截面直肋），利用等截面直肋计算肋端温度th的结果，可得采用温度计套管后造成的测量误差Δt为Δt=tf-th=

，其中

，欲使测量误差Δt下降，可以采用以下几种措施：

（1）降低壁面与流体的温差（tf-t0），也就是想办法使肋基温度t0接近tf，可以通过对流体

通道的外表面采取保温措施来实现。

（2）增大（mH）值，使分母ch（mH）增大。

具体可以用以下手段实现：

①增加H，延长温度计套管的长度；②减小λ，采用导热系数小的材料做温度计套管，如采用不锈钢管，不要用铜管。

因为不锈钢的导热系数比铜和碳钢小。

②降低δ，减小温度计套管的壁厚，采用薄壁管。

④提高h增强温度计套管与流体之间的热交换。

）

3．试写出直角坐标系中，一维非稳态无内热源常导热系数导热问题的导热微分方程表达式；并请说明导热问题常见的三类边界条件。

（提示：

直角坐标系下一维非稳态无内热源导热问题的导热微分方程式

第一类边界条件：

τ>0,tw=fw（x,τ）

第二类边界条件：

τ>0,

第三类边界条件：

τ>0,

4．在一根蒸汽管道上需要加装一根测温套管，有三种材料可选：

铜、铝、不锈钢。

问选用哪种材料所引起的测温误差最小，为什么?

为减小测量误差，在套管尺寸的选择上还应注意哪些问题?

（提示：

与简答题2的第

（2）点类似，套管材料应选用不锈钢，因给出的三种材料中，不锈钢的导热系数最小）

5．什么是接触热阻?

减少固体壁面之间的接触热阻有哪些方法?

（提示：

材料表面由于存在一定的粗糙度使相接触的表面之间存在间隙，给导热过程带来额外热阻称为接触热阻，接触热阻的存在使相邻的两个表面产生温降（温度不连续）。

接触热阻主要与表面粗糙度、表面所受压力、材料硬度、温度及周围介质的物性等有关，因此可以从这些方面考虑减少接触热阻的方法，此外，也可在固体接触面之间衬以导热系数大的铜箔或铝箔等以减少接触热阻。

）

6.管外包两种不同导热系数材料以减少热损失，若

，试问如何布置合理？

7.某一维导热平板，平板两侧表面温度分别为

和

，厚度为

。

在这个温度范围内导热系数与温度的关系为

，求平板内的温度分布？

8.有人认为，傅里叶定律并不显含时间，因此不能用来计算非稳态导热的热量。

你认为对吗？

9.导热是由于微观粒子的扩散作用形成的。

迄今为止，描述物质内部导热机理的物理模型有哪些？

用它们可以分别描述哪些物质内部的导热过程？

10.用稳定法平板导热仪对某厂提供的保温试材的导热系数进行测定，试验时从低温开始，依次在6个不同温度下测得6个导热系数值。

这些数据表明该材料的导热系数随温度升高而下降，这一规律与绝热保温材料的导热机理不符，经检查未发现实验装置有问题，试分析问题可能出在哪里？

11.在超低温工程中要使用导热系数很低的超级保温材料。

如果要你去研制一种这样的新保温材料，试从导热机理出发设计一种超级保温材料，列出你为降低导热系数采取了哪些措施？

并解释其物理原因？

12.试对比分析在气体中由分子热运动产生的热量迁移与在金属中自由电子热运动产生的能量迁移这两个物理模型的共同点和差异之处。

13.在任意直角坐标系下，对于以下两种关于第三类边界条件的表达形式，你认为哪个对，哪个不对，或者无法判别？

陈述你的判断和理由。

14.一维常物性稳态导热中，温度分布与导热系数无关的条件有哪些？

15.发生在一个短圆柱中的导热问题，在哪些情况下可以按一维导热问题来处理？

16.扩展表面中的导热问题可以按一维处理的条件什么？

有人认为，只要扩展表面细长，就可以按一维问题处理，你同意这种观点吗？

17.某材料导热系数与温度的关系为

，式中

为常数，若用这种材料制成平板，试求其单位面积的热阻表达式。

18.对于如图所示的两种水平夹层，试分析冷、热表面间热量交换的方式有何不同？

如果要通过实验来测定夹层中流体的导热系数，应采用哪一种布置？

热面冷面

（a）夹层冷面在下（b）夹层热面在下

19.在测量金属导热系数的实验中，为什么通常把试件制作成细而长的棒？

20.高温下气体导热系数的测定有何困难？

在实际中能否用常温下的数据来替代？

21.肋化系数，肋效率和肋壁效率是如何定义的？

在选用和设计肋片时它们有何用途？

22.有两根材料不同，厚度均为2

的等截面直肋A和B，处于相同的换热环境中，肋基温度均为

，肋端绝热，它们的表面均被温度为

、对流换热系数h为常数的流体所冷却，且

。

现测得材料A和B内的温度分布如图所示，试分析材料A和B导热系数的大小。

TT

T0T0

B

A

TfTf

xx

23.为测量管道内流体的温度，可采用温度计套管。

实用中常常布置成如图所示的斜插形式，试从传热学的角度解释其合理性。

24.覆盖热绝缘层是否在任何情况下都能减少热损失？

保温层是否越厚越好？

25.对室内冷冻管道和热力管道的保温层设计有何不同？

26.在管道内部贴上一层保温材料，是否存在某一临界绝热直径？

为什么？

27.非稳态导热的正规状况阶段或充分发展阶段在物理过程及数学处理上有什么特点？

28.有人认为，当非稳态导热过程经历时间很长时，采用诺模图计算所得到的结果是错误的。

理由是：

这个图表明，物体中各点的过余温度与中心截面过余温度的比值仅与几何位置和毕渥数

有关，而与时间无关。

但当时间趋于无限大时，物体中各点的温度应趋于流体温度，所以两者是有矛盾的。

你如何看待这一问题？

29.有人这样分析：

在一维无限大平板中心温度的诺模图中，当越小时，

越小，此时其他参数不变时，

越小，即表明

越小，平板中心温度就越接近于流体温度。

这说明物体被流体加热时，其越小（

一定）反而温升越快，与事实不符。

请指出上述分析错误在什么地方？

30.试分析当Fo<0.2时，能否用诺模图求解有关的非稳态导热问题？

五某炉墙