传热学习题集汇编9.docx

1、传热学习题集汇编9个人总结，仅供参考I.对传热学基本原理的理解：1. 简述格林函数求解热传导问题的思想格林函数法解热传导问题是将问题( I)中的热源项 g ( r , t) ,边界条件项 f i( r , t)及初始条件项 F( r)都看成外部扰动源 ,是这些源的作用产生了表征量的场.为求这些源联合作用产生的温度场 ,先求点源的场 ,即先求问题( I)的辅助问题( II)的解 基本解.将上述三种源按点源的场分布进行叠加, 从而把求一般热传导问题的解转化为求基本解. 基本解一旦求得, 温度场即可确定。2. 强迫流动换热如何受热物性影响？强迫对流换热与Re和Pr有关；加热与对流的粘性系数发生变化。

2、3. 强化传热是否意味着增加换热量？工程上强化传热的收益和代价通常是指什么？ 不一定，强化传热是指在一定条件（如一定的温差、体积、重量或泵功等）下增加所传递的热量。工程上的收益是减小换热器的体积节省材料和重量；提高现有换热器的换热量；减少换热器的阻力，以降低换热器的动力消耗等。代价是耗电，并因增大流速而耗功。4 传热学和热力学中的热平衡概念有何区别？工程热力学是温度相同时，达到热平衡，而传热学微元体获得的能量等于内热源和进出微元体热量之和，内热源散热是有温差的。5. 表面辐射和气体辐射各有什么特点? 为什么对辐射板供冷房间，无需考虑气体辐射的影响，而发动机缸内传热气体辐射却成了主角？表面辐射具

3、有方向性和选择性。气体辐射的特点：1.气体的辐射和吸收具有明显的选择性。2. 气体的辐射和吸收在整个气体容器中进行，强度逐渐减弱。空气，氢，氧，氮等分子结构称的双原子分子，并无发射和吸收辐射能的能力，可认为是热辐射的透明体。但是二氧化碳，水蒸气，二氧化硫，氯氟烃和含氯氟烃的三原子、多原子以及不对称的双原子气体（一氧化碳）却具有相当大的辐射本领。房间是自然对流，气体主要是空气。由于燃油，燃煤及然气的燃烧产物中通常包含有一定浓度的二氧化碳和水蒸气，所以发动机缸内要考虑。6. 在流动换热一章中为什么要引入流动边界层和热边界层概念？边界层的引入有何价值1、运用数量级分析的方法可以对NavierStok

4、es方程作实质性的简化。2、层流边界层是热阻最大的区域，边界层承担了所有热阻，对边界层研究有利于传热的强化和削减。湍流边界层受粘性底层的影响，可以更好的研究温度均匀性。3、热边界与流动边界层之间的类比。7. 有人在学完传热学后认为，换热量和热流密度两个概念实质内容并无差别，你的观点是？有差别。热流密度是指通过单位面积的热流量。而换热量跟面积有关。8. 管内层流换热强化和湍流换热强化有何实质性差异？为什么? 层流边界层是强化管内中间近90%的部分，层流入口段的热边界层比较薄，局部表面传热系数比充分发展段高，且沿着主流方向逐渐降低。如果边界层出现湍流，则因湍流的扰动与混合作用又会使局部表面传热系数

5、有所提高，再逐渐向于一个定值。而湍流是因为其推动力与梯度变化和温差有关，减薄粘性底层，所以强化壁面。9. 微细尺度通道中的流动传热与常规尺度通道中的，流动传热相比较有何差异(1)控制过程的作用力会发生变化。（2）表面粗糙度的影响更为突出。（3）通道固壁的导热影响更为明显。（4）可压缩性会产生重要的影响。（5）气体稀薄性的影响必须考虑10.小空间自然对流换热与大空间自然对流换热的差别？大空间自然对流的热边界层的发展不受干扰或阻碍，不拘泥于几何上的很大或无限大。在小空间自然对流中，边界层的发展受到干扰，或者流体的流动受到限制，使其换热规律有别于大空间的情形。11.以强迫对流换热和自然对流换热为例，

6、试谈谈你对传热、流动形态、结构三者之间的关联 对流换热按流体流动原因分为强制对流换热和自然对流换热。一般地说，强制对流的流速较自然对流高，因而对流换热系数也高。例如空气自然对流换热系数约为525 W/（m2），强制对流换热的结构影响了流体的流态、流速分布和温度分布，从而影响了对流换热的效果。流体在管内强制流动与管外强制流动，由于换热表面不同，流体流动产生的边界层也不同，其换热规律和对流换热系数也不相同。在自然对流中，流体的流动与换热表面之间的相对位置，对对流换热的影响较大，平板表面加热空气自然对流时，热面朝上气流扰动比较激烈，换热强度大；热面朝下时流动比较平静，换热强度较小。12. 在传热学和

7、流体力学中，常常用定理来整理量纲关联式，但仔细研究可发现，量纲关联式并没有减少变量数目，因此有观点认为，量纲关联式这种方法只不过是简单的公式变换，你认为这种观点是否正确？量纲分析法具有方法简单，不必列出微分方程，只要知道影响因素。不但知道基本热物性参数，还能知道与层流稳流等有关系。13.为什么传热学中的流动换热计算采用相似准则关联式来进行讨论？由于对流传热的影响因素很多，例如 所表示的管内对流传热的平均表面传热系数受到6个因素的影，为了减少实验次数又能获得具有通用性的规律，采用相似准则，并对相似性进行研究。14.我们经常用Q=hAt.计算强迫对流换热、自然对流换热、沸腾和凝结换热，试问在各种情

8、况下换热系数与温差的关联？ 强迫对流的换热系数与Re,Pr有关但与温差无关，自然对流与Gr的0.25次方有关联，即与温差有关，凝结换热换热系数是温差的-0.25次方。15. 简谈对流换热系数h与传热系数K的差别对流换热系数h是单方面的固体壁面与气体的换热，而K是综合的换热系数，还包括导热，对流等换热。17. 湍流换热NS方程与层流换热NS方程的主要差别，在湍流换热下，影响换热最重要的因素是什么？，在湍流换热下，影响的主要因素是脉动量的影响。18. 换热器校核计算和选型计算的基本思路校核计算式对已有的或已选定了换热面积的换热器，在非设计工况条件下核算它能否胜任规定的换热任务；选型计算式设计一个新

9、的换热器，以确定换热器所需的换热面积。19. 简述沸腾换热与汽泡动力学、汽化核心、过热度这些概念的关联.沸腾是指在液体内部以产生气泡的形式进行的气化过程，就流体运动的动力而言，沸腾过程又有大容器沸腾，大容器沸腾时流体的运动是由于温差和气泡的扰动所引起的，沸腾换热会依次出现自然对流区、核态沸腾区、过度沸腾区和膜态沸腾区。当温度较低时（）壁面过热度小，壁面上没有气泡产生。当加热壁面的过热度后，壁面上个别点（称为汽化核心）开始产生气泡，汽化核心的气泡彼此互不干扰。随着进一步增加，汽化核心增加，气泡互相影响，并会合成气块及气柱。在这两个区中，气泡的扰动剧烈，传热系数和热流密度都急剧增大。进一步提高，传

10、热规律出现异乎寻常的变化。这是因为气泡汇聚覆盖在加热面上，而蒸汽排除过程越趋恶化。这时热流密度达到最低，并且温度达到了过热度，是很不稳定的过程。20. 简述热管的基本原理热管沿纵向分成蒸发段和冷凝段，根据需要也可在中间加一绝热段。热管的横断面由管壳、管芯及蒸气腔组成。抽尽管内空气并注入一定量的工质，再将管壳密封。管芯为多孔毛细结构，孔道内充满液态工质。蒸气腔内容纳工质的饱和蒸气。工作时，外部热量自蒸发段传入，使蒸发段管芯内的工质吸热蒸发变成蒸气而流向冷凝段，并在冷凝段管芯表面凝结，释放出气化潜热,传出管外。在冷凝段凝结下来的液体工质,因管芯内的毛细压差重新流回蒸发段。如此继续循环，不断将热量自

11、热管的一端传到另一端。热管利用蒸发-凝结过程传递热量，两端温差很小，所以热管具有非常高的有效热导，它的传热能力相当于同等截面铜棒的数百倍。热管的热阻很低，可获得极好的等温性。II.传热学与实际应用1.利用同一冰箱储存相同的物质时，试问结霜的冰箱耗电量大还是未结霜的冰箱耗电量大？当其它条件相同时，冰箱的结霜相当于在冰箱蒸发器和冰箱冷冻室（或冷藏室）之间增加了一个附加热阻，因此，要达到相同的制冷室温度，必然要求蒸发器处于更低的温度。所以，结霜的冰箱耗电量更大。2. 在深秋晴朗无风的夜晚，草地会披上一身白霜，可是气象台的天气报告却说清晨最低温度为2摄氏度，试解释这种现象。 可从辐射换热以及热平衡温度

12、的角度来分析，由于存在大气窗口（红外辐射能量透过大气层时透过率较高的光谱段称为大气窗口），因此地面可与温度很低的外太空可进行辐射热交换，这样就有可能使地面的热平衡温度低于空气温度。3请说明在换热设备中，水垢、灰垢的存在对传热过程会产生什么影响，如何防止。当你设计一台换热器，如果预先考虑结垢的影响，换热器面积将会比理想情况大还是小? 从传热系数或传热热阻角度分析。在换热设备中，水垢、灰垢的存在将使系统中导热热阻大大增加，减小了传热系数，使换热性能恶化，同时还使换热面易于发生腐蚀，并减小了流体的流通截面，较厚的污垢将使流动阻力也增大。此外，热流体侧壁面结垢，会使壁面温度降低，使换热效率下降，而冷流

13、体侧壁面结垢，会导致壁温升高，对于换热管道，甚至造成爆管事故。防止结垢的手段有定期排污、清洗、清灰，加强水处理，保证水质，采用除尘、吹灰设备等。4. 一碗水放在空气中散热，其温度随时间的变化估计是何种趋势？为什么？ty一碗水放在空气中，将会与大气进行自然对流换热和辐射对流换热，开始温度下降较快，而后逐渐变慢，最后趋于环境温度。5为强化一台冷油器的传热，有人用提高冷却水流速的办法，但发现效果并不显著，试分析原因。冷油器中由于油的粘度较大，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，而冷却水的对流换热热阻较小，不占主导地位，因而用提高水速的方法，只能减小不占主导地位的水侧热阻，故效果

14、不显著。6有一台钢制换热器，热水在管内流动，加热管外空气。有人提出，为提高加热效果，采用管外加装肋片并将钢管换成铜管。请你评价这一方案的合理性。该换热器管内为水的对流换热，管外为空气的对流换热，主要热阻在管外空气侧，因而在管外加装肋片可强化传热。注意到钢的导热系数虽然小于铜的，但该换热器中管壁导热热阻不是传热过程的主要热阻，因而无需将钢管换成铜管。7干燥物料有很多种方式：比如热风干燥、微波干燥、红外干燥等，目前常用的是热风干燥，但热风干燥的缺点是耗能大、表面易起皮和开裂，试从传热传质的角度来分析这一现象热量从高温热源以各种方式传递给湿物料，使物料表面湿分汽化并逸散到外部空间，从而在物料表面和内

15、部出现湿含量的差别。但是为了使内部湿量逐步往外走，就要加大能耗，使的表面温度更高，变干。8. 有人存在这样的观点：由于工质冷凝和沸腾换热系数很高，因此无需进行沸腾和冷凝换热强化随着工业的发展，特别是高热负荷的出现，相变传热（沸腾和凝结）的强化日益受到重视并在工业上得到越来越多的应用。一般认为凝结换热系数很高，可以不必采用强化措施。但对氟里昂蒸汽或有机蒸汽而言，氟利昂是低沸点工质，潜热很小，沸腾换热系数和它们的凝结换热系数比水蒸气小的多。9. 试举出强迫对流换热(水)100015000，自然对流换热（空气）3110，凝结换热（水）珠状凝结，膜状凝结，沸腾换热（水）25002500000的冲击射流

16、冷却（水）换热系数数量级。10. 有一冷凝管，里面是温度较低的水，蒸汽在管外表面冷凝，冷凝管可竖直放置与水平放置，你认为哪一种效果更好？水平放置效果好，因为冷凝管主要的热阻是液膜，水平放置由于冷凝后因动力滴落下来。而竖直放置会使液膜变后。11. 以硅为基底的MEMS微传热被认为是一种非常有潜力的适合于信息、航空航天、生物等高技术领域的传热技术，通常采用液体沸腾的两相流技术达到冷却的目的。然而，由于MEMS工艺使得表面极其光滑，与不锈钢等常规材料相比，液体在通道内的沸腾变得异常困难，甚至加热到180摄氏度仍然不会沸腾，而此时的硅基芯片由于超高温度已经烧毁。试从沸腾换热的原理对上述现象进行解释壁面上的凹坑、细缝、裂穴等最容易最有可能成为汽化核心，若表面过于光滑很