传热学第三章对流传热.docx

1、传热学第三章对流传热传热学第三章对流传热一、 名词解释1 速度边界层：在流场中壁面附近流速发生急剧变化的薄层。2.温度边界层：在流体温度场中壁面附近温度发生急剧变化的薄层。3.定性温度：确定换热过程中流体物性的温度。4.特征尺度：对于对流传热起决定作用的几何尺寸。5.相似准那么如Nu,Re,Pr,Gr,Ra:由几个变量组成的无量纲的组合量。6.强迫对流传热：由于机械泵或风机等的作用或其它压差而引起的相对运动。7.自然对流传热：流体各局部之间由于密度差而引起的相对运动。8.大空间自然对流传热：传热面上边界层的形成和开展不受周围物体的干扰时的自然 对流传热。9.珠状凝结：当凝结液不能润湿壁面9 9

2、0?时，凝结液在壁面上形成许多液滴， 而不形成连续的液膜。10.膜状凝结：当液体能润湿壁面时，凝结液和壁面的润湿角 液体与壁面交界处的切面经液体到壁面的交角9 Pr)(3)Nu = f(Re，Gr，Pr) (4)Nu = f(Bi，Fo)3.流体掠过平板对流传热时，在以下边界层各区中，温度降主要发生在：(1)主流区(2)湍流边界层(3)层流底层(4)缓冲区 (5)湍流核心区4.空气自然对流传热系数与强迫对流时的对流传热系数相比：要小的多 (2)要大得多(3)十分接近 (4)不可比较5.沸腾的临界热流量qe是：(1)从过冷沸瞬过渡到饱和沸瞬的转折点(2)从自由流动过渡到核态沸瞬的转折点(3)从核

3、态沸瞬过渡到膜态沸瞬的转折点(4)从不稳定膜态沸腾过渡到稳定膜态沸瞬的转折点6.流体在大空间沿竖壁自然对流传热时， 在湍流状态下；对流传热系数正比于竖壁高度的0(1)0次方(2)0.8次方(3)1/4次方(4)1/3次方7.液体沸瞬时，汽泡内的压力大于汽泡外液体的压力， 主要由于以下哪个因素造成的？(1)传热温差 (2)外表张力 (3)浮升力(4)重力仃18(4)(1)或 个换(3)热流密度，4 (4)热8.定型准那么是指：(1)包含定型尺寸的准那么 (2)全部由量构成的准贝(3)含有待求量的准那么工程中，电为常用的沸脸工况是指：9.(4)待定准那么(1)膜态沸瞬 (2)核态沸腾 (3)自然对

4、流沸脸 (4)以上都不是I 下述哪种手段对提高对流传热系数无效？ (1)提高流速 (2)增大管径(3)采用入口效应 (4)采用导热系数大的流体II某气体的密度为 1.26kg/m3,热为1.02kJ/(kgK)，导热系数为 0.025W/(mK)，粘度为15.1 x lO W/s, Pr(普朗特)准那么数为多少？()0.78 (2)0.02 (3)0.7Nu(努谢尔特)准那么反映：惯|矽用I解带力的相对大小浮升力和粘滞力的相12对大小 0- (2)对流传热强度(4)导热能力大小13描述浮升力与黏滞力的相对大小的准那么数称为：(1)Re (2)Gr (3)Pr (4)Ra14当管长远大于管径时，

5、圆管横向布置时的管外膜状凝结传热系数与竖放时相比方何？(1)橫放时大两者差不多竖放时大(4)无法比较5无量纲组合旦称为什么准那么?雷诺Re(2)普朗特Pr(3)努谢尔特Nu格拉晓夫Gr16 判断管内湍流强制对流是否需要进行人口效应修正的依据是什么 (1)l/d 70 (2)Re 104 l/d50 (4) l/d将会出现(1)壁面过热度 4 (2)壁面过热度，6热规律全然不同的区域。流密度，622对流传热微分方程组共有几类方程？(1)2 (2)3 (3)4 (4)523凝结液能很好的润湿壁面，形成完整的膜向下流动，称为 。凝结 (2)膜状凝结 (3)珠状凝结 稳态凝结24.以下哪个不是影响对流

6、传热的主要因素？ (1)流动起因；(2)tw ；(4)换热面的几何形状。25.对于Pr数，以下说法哪个是错误的？ 它是动力粘度与热扩散率的比值；辺它是硏究对流传热最常用的重要准那么；131对于层流流动，当Pr=1时，S =S t ;它反映了流体中热量扩散和动量扩散的相对程度二26.白中对潴传热的潴杰主要取决于 的数值。(1)Pr (2)Fo (3)Re Gr27.如果流体的流动是由流体内部温差产生的密度差引起的， 称为 。(1)强迫对流(2)自由运动(3)湍流对流(4)层流对流28. 对流传热微分方程组包括 。I、付立叶定律U、对流传热微分方程 川、基尔霍夫定律 W、连续，性方程V、动量微分方

7、程切、能量微分方程(1) nmwv inmw HWVW (4)29. Num其特征温度为。流体温度(2)平均温度 壁面温度 不定30 .当流体外掠圆管时， 10Rei.5沾其边界层为 ，脱体发生在处。其局部换热系数到达最 值。湍流40，低层流，140，高湍流，82，低层流，82f，低31. 自然对流传热的准那么方程为(4). Nu m 0.943 GaJa Pr 332.影响膜状换热系数的主要因素是一(1)蒸汽流速(2)不凝结气体 (3)外表粗糙度 +四、简答题1.影响强迫对流传热的流体物性有哪些？它们分别对对流传热系数有什么影响 ？提示：影响强迫对流换热系数的因素及其影响情况可以通过分析强迫

8、对流传 热实验矢联式，将各无量纲量展开整理后加以表述。2.试举几个强化管内强迫对流传热的方法至少五个。提示：通过分析强迫对流换热系数的影响因素及增强扰动、采用人效应和弯管效应 等措施来提岀一些强化手段，如增大流速、采用机械搅拌等。3试比较强迫对流横掠 管束传热中管束叉排与顺排的优缺点。提示：强迫对流横掠管束换热中，管束叉排与顺排的优缺点主要可以从换热强度和流 动阻力两方面加以阐述：1管束叉排使流体在弯曲的通道中流动，流体扰动剧烈，对流 换热系数较大，同时流动阻力也较大；2顺排管束中流体在较为平直的通道中流动，扰 动较弱，对流换热系数小于叉排管束，其流阻也较小；3顺排管束由于通道平直比叉排 管束

9、容易清洗。4为什么横向冲刷管束与流体在管外纵向冲刷相比，横向冲刷的传热 系数大 ？提示：从边界层理论的角度加以阐述：纵向冲刷容易形成较厚的边界层，其层流层 较厚且不易破坏。有三个因素造成横向冲刷比纵向冲刷的换热系数大：弯曲的外表引 起复杂的流动，边界层较薄且不易稳定；管径小，流体到第二个管子时易造成强烈扰 动；流体直接冲击换热外表。5 为什么电厂凝汽器中，水蒸气与管壁之间的传热可以 不考虑辐射传热 ？提示：可以从以下3个方面加以阐述：1在电厂凝汽器中，水蒸气在管壁上凝结， 凝结换热系数约为450018000W/m2 K，对流换热量很大；2水蒸气与壁面之间 的温差较小，因而辐射换热量较小；3与对

10、流换热相比，辐射换热所占的份额可以忽略 不计。6 用准那么方程式计算管内湍流对流传热系数时，对短管为什么要进行修正？提示：从热边界层厚度方面加以阐述：1在入段，边界层的形成过程一般由薄变 厚；2边界层的变化引起换热系数由大到小变化，考虑到流型的变化，局部长度上可有 波动，但总体上在入段的换热较强管长修正系数大于 1 ； 3当l/d50或60时，短管的上述影响可忽略不计，当l/d，50或60时，那么必须考虑入口 段的影响。7 层流时的对流传热系数是否总是小于湍流时的对流传热系数？为什么？提示：该问题同样可以从入效应角度加以阐述。在入段边界层厚度从零 开始增 厚，假设采用短管，尽管处于层流工况，由

11、于边界层较薄，对流换热系数可以大于紊流 状况。8 什么叫临界热流密度？为什么当加热热流大于临界热流密度时会岀现沸腾危 机？提示：用大容器饱和沸脸曲线解释之。以大容器饱和沸腾为例，1沸瞬过程中，随 着壁面过热度 t的增大，存在自然对流、核态沸脸、不稳定膜态沸脸和膜态沸脸四个阶 段，临界热流密度是从核态沸脸向膜态沸瞬转变过程中所对应的最大热流密度；2当加 热热流大于临界热流密度时，沸脸工况向膜态沸脸过渡，加热面上有汽泡聚集形成汽膜， 将壁面与液体隔开，由于汽膜的热阻比液体大得多，使换热系数迅速下降，传热恶化；3汽膜的存在使壁温急剧升高，假设为控制热流加热设备，如电加热设备，那么一旦加热热 量大于临界热流密度，沸脸工况从核态沸腾飞跃到稳定膜态沸腾，壁温飞升到1000C以 上水，使设备烧毁。9 试述不凝性气体影响膜状凝结传热的原因。提示：少量不凝性气体的存在就将使凝结换热系数减小，这可以从换热热阻增加和蒸汽饱和温度下降两方面加以阐述。1含有不凝性气体的蒸汽凝结时在液膜 外表会逐 渐积聚起不凝气体层，将蒸汽隔开，蒸汽凝结必须穿过气层，使换热热阻大大增加； 2随着蒸汽的凝结，液膜外表气体分压力增大，使凝结蒸汽的分压力降低，液膜外表蒸 汽的饱和温度降低，减少了有效冷凝温差，削弱了凝结换热。