传热学习题
第1章绪论
习题
1-1 一大平板，高3m、宽2m、厚 0.02m，导热系数为45 W/(m·K)，两侧表面温度分别为t1= 100℃、t2 = 50℃，试求该平板的热阻、热流量、热流密度。
1-2 一间地下室的混凝土地面的长和宽分别为11m和8m，厚为0.2m。在冬季，上下表面的标称温度分别为17℃和10℃。如果混凝土的热导率为W/(m·K)，通过地面的热损失率是多少？如果采用效率为ηf = 的燃气炉对地下室供暖，且天然气的价格为C g = $MJ，每天由热损失造成的费用是多少？
1-3 空气在一根内径50mm，长2.5m的管子内流动并被加热，已知空气平均温度为80℃，管内对流传热的表面传热系数为h = 70W/(m2·K)，热流密度为q = 5000W/m2，试求管壁温度及热流量。
1-4 受迫流动的空气流过室内加热设备的一个对流换热器，产生的表面传热系数h = W/(m2·K)，换热器表面温度可认为是常数，为65.6℃，空气温度为18.3℃。若要求的加热功率为8790W，试求所需换热器的换热面积。
1-5 一电炉丝，温度为847℃，长1.5m，直径为2mm，表面发射率为。试计算电炉丝的辐射功率。
1-6 夏天，停放的汽车其表面的温度通常平均达40～50℃。设为45℃，表面发射率为，求车子顶面单位面积发射的辐射功率。
1-7 某锅炉炉墙，内层是厚7.5cm、λ= (m·K)的耐火砖，外层是厚0.64cm、λ= 39W/(m·K)的钢板，且在每平方米的炉墙表面上有18只直径为1.9cm的螺栓[λ= 39W/(m·K)]。假定炉墙内、外表面温度均匀，内表面温度为920K，炉外是300K的空气，炉墙外表面的表面传热系数为68 W/(m2·K)，求炉墙的总热阻和热流密度。
1-8 有一厚度为δ = 400mm的房屋外墙，热导率为λ = (m·K)。冬季室内空气温度为t1 = 20℃，和墙内壁面之间对流传热的表面传热系数为h1 = 4 W/(m2·K)。室外空气温度为t2 = －10℃，和外墙之间对流传热的表面传热系数为h2 = 6W/(m2·K)。如果不考虑热辐射，试求通过墙壁的传热系数、单位面积的传热量和内、外壁面温度。
1-9 一双层玻璃窗，宽1.1m、高1.2m、厚3mm，导热系数为(m ·K)；中间空气层厚5mm，设空气隙仅起导热作用，导热系数为×10-2W/(m ·K)。室内空气温度为25℃，表面传热系数为20 W/(m2·K)；室外温度为－10℃，表面传热系数为15 W/(m2·K)。试计算通过双层玻璃窗的散热量，并与单层玻璃窗相
比较。假定在两种情况下室内、外空气温度及表面传热系数相同。
第2章导热基本定律及稳态热传导
习题
2-1 一直径为d o，单位体积内热源的生成热Φ的实心长圆柱体，向温度为t∞的流体散热，表面传热系数为h o，试列出圆柱体中稳态温度场的微分方程式及定解条件。
2-2 金属实心长棒通电加热，单位长度的热功率等于Φl（单位是W/m），材料的导热系数λ，表面发射率ε、周围气体温度为t f，辐射环境温度为T sur，表面传热系数h均已知，棒的初始温度为t0。试给出此导热问题的数学描述。
2-3 试用傅里叶定律直接积分的方法，求平壁、长圆筒壁及球壁稳态导热下的热流量表达式及各壁
内的温度分布。
2-4 某房间的砖墙高3m、宽4m、厚0.25m，墙内、外表面温度为15℃和-5℃，已知砖的导热系数λ= (m·K)，试求通过砖墙的散热量？
2-5 一炉壁由耐火砖和低碳钢板组成，砖的厚度1 = 7.5cm ，导热系数1 = (m·℃)，钢板的厚度
2 = 6.4cm ，导热系数2 = 39W/(m·℃)。砖的内表面温度t w1 = 647℃，钢板的外表面温度t w2 = 137℃。（1）试求每平方米炉壁通过的热流量；（2）若每平方米壁面有18个直径为 1.9cm 的钢螺栓（ =
39W/(m·℃)）穿过，试求这时热流量增加的百分率。
2-6 平壁表面温度t w1= 450℃，采用石棉作为保温层材料，λ= + t，保温层外表面温度为t w2= 50℃，若要求热损失不超过340W/m2，问保温层的厚度应为多少？
2-7 在如图2-32所示的平板导热系数测定装置中，试件厚度δ远小于直径d。由于安装制造不好，试件与冷、热表面之间存在着一厚度为Δ=0.1mm 的空气隙。设热表面温度t1= 180 ℃ ，冷表面温度t2= 30℃ ，空气隙的导热系数可分别按t1、t2查取。试计算空气隙的存在给导热系数的测定带来的误差。通过空气隙的辐射传热可以忽略不计。（Φ = ，d = 120mm )
2-8 一铝板将热水和冷水隔开，铝板两侧面的温度分别维持90℃和70℃不变，板厚 10mm，并可认
为是无限大平壁。0℃时铝板的导热系数λ= W/(m·K)，100℃时λ= W/(m·K)，并假定在此温度范
围内导热系数是温度的线性函数。试计算热流密度，板两侧的温度为50℃和
图2-32 习题2-7附图30℃时，热流密度是否有变化？
2-9 厚度为20mm的平面墙的导热系数为W/(m·K)。为使通过该墙的热流密度q不超过 1830W/m2，
在外侧敷一层导热系数为W/(m·K)的保温材料。当复合壁的内、外壁温度分别为1300℃和50℃时，试确定保温层的厚度。
2-10、某大平壁厚为25mm，面积为0.1m2，一侧面温度保持38℃，另一侧面保持94℃。通过材料的热流量为1 kW时，材料中心面的温度为60℃。试求出材料的导热系数随温度变化的线性函数关系式？
2-11 参看图2-33，一钢筋混凝土空斗墙，钢筋混凝土的导热系数λ =(m·K)，空气层的当量导热系数λ = (m·K)。试求该空斗墙的单位面积的导热热阻。
图2-33 习题2-11附图
2-12 蒸汽管道的内、外直径分别为160mm和170mm ，管壁导热系数= 58W/(m·K)，管外覆盖两层保温材料：第一层厚度2 = 30mm 、导热系数2 = (m·K)；第二层3 = 40mm 、导热系数3 = (m·K)。蒸汽管的内表面温度t w1 = 300℃，保温层外表面温度t w4 = 50℃。试求(1)各层热阻，并比较其大小；(2)单位长蒸汽管的热损失；(3)各层之间的接触面温度t w2和t w3。
2-13 一外径为100mm，内径为85mm 的蒸汽管道，管材的导热系数 = 40W/(m·K)，其内表面温度为180℃，若采用 = (m·K)的保温材料进行保温，并要求保温层外表面温度不高于40℃，蒸汽管允许的热损失q l =m。问保温材料层厚度应为多少？
2-14 一根直径为3mm 的铜导线，每米长的电阻为×10-3Ω。导线外包有厚 1mm 、导热系数(m·K)的绝缘层。限定绝缘层的最高温度为65℃，最低温度0℃，试确定这种条件下导线中允许通过的最大电流。
2-15 用球壁导热仪测定型砂的导热系数。两同心空心球壳直径分别为d1 = 75mm，d2 = 150mm，两球壳间紧实地充填了型砂。稳态时，测得内、外表面温度分别为t1= 52.8℃，t2= 47.3℃，加热的电流 I = 0.124A，电压 U = 15V，求型砂的导热系数。
2-16 测定储气罐空气温度的水银温度计测温套管用钢制成，厚度 = 15mm，长度l = 20mm，钢的导热系数= (m·K)，温度计示出套管端部的温度为84℃，套管的另一端与储气罐连接处的温度为40℃。已知套管和罐中空气之间的表面传热系数h = 20W/(m2·K)，试求由于套管导热所引起的测温误差。
2-17 同上题，若改用不锈钢套管，厚度 = 0.8mm，长度l = 160mm，套管与储气罐连接处予以保温使其温度为60℃，试求测温误差为多少？
2-18 截面为矩形的冷空气通道，外形尺寸为3×2.2m2，通道墙厚度均为0.3m，已知墙体的导热系数 = (m·K)，内、外墙表面温度均匀，分别为0℃和30℃，试求每米长冷空气通道的冷量损失。
2-19 直径为30mm、长为100mm的钢杆，导热系数λ= 49W/(m·K)，将其置于恒温的流体中，流体温度t f = 20℃，杆的一端保持恒定的200℃（流体与此端面不接触），流体对杆的表面传热系数为20 W/(m2·K)，试计算离端头50mm处的温度。
2-20 过热蒸汽在外径为 127mm 的钢管内流过，测蒸汽温度套管的
图2-34习题2-20附图
布置如图2-34所示。已知套管外径d = 15mm ，厚度δ = 0.9mm ，导热
系数λ = (m·K)。蒸汽与套管间的表面传热系数 h = 105 W/(m2·K)。为使测温误差小于蒸汽与钢管壁温度差的 %，试确定套管应有的长度。
2-21 用一柱体模拟燃汽轮机叶片的散热过程。柱长9cm、周界为7.6cm、截面为 1.95cm2，柱体的一端被冷却到305℃（见图2-35）。815℃ 的高温燃气吹过该柱体，假设表面上各处的表面传热系数是均匀为28 W/(m2·K)，柱体导热系数λ = 55 W/(m·K)，肋端绝热。试求：
图2-35 习题2-21附图（1）计算该柱体中间截面上的平均温度及柱体中的最高温度；
（2）冷却介质所带走的热量。
2-22 两块厚5mm的铝板，粗糙度都是μm，用螺栓连接，接触压力为2MPa，通过两块铝板的总温差为80℃。已知铝的导热系数为180W/(m·K)，试计算接触面上的温度差。
第3章非稳态热传导
习题
3-1 一热电偶的热结点直径为0.15mm，材料的比热容为420J/(kg·K)，密度为8400kg/m3，热电偶与流体之间的表面传热系数分别为58W/(m2·K)和126W/(m2·K)，计算热电偶在这两种情形的时间常数。
3-2 热电偶的热结点近似认为是直径为0.5mm 的球形，热电偶材料的= 8930kg/m3，c = 400J/(kg·K)。热电偶的初始温度为25℃，突然将其放入120℃的气流中，热电偶表面与气流间的表面传热系数h= 95W/(m2·K)，试求热电偶的过余温度达到初始过余温度的1%时所需的时间为多少？这时热电偶的指示温度为多少？
3-3 将初始温度为80℃，直径为20mm的紫铜棒，突然横置于气温为20℃，流速为12m/s的风道中，5min 后紫铜棒表面温度降为34℃。已知紫铜的密度 = 8954kg/m3，c = kg·K，=386W/(m·K)，试求紫铜棒与气体之间的表面传热系数。
3-4 有两块同样材料的平壁A和B，已知A的厚度为B的两倍，两平壁从同一高温炉中取出置于冷流体中淬火，流体与平壁表面的表面传热系数近似认为是无限大。已知B平壁中心点的过余温度下降到初始过余
温度的一半需要12min ，问平壁A 达到同样的温度需要多少时间？
3-5 内热阻相对于外热阻很小（Bi < ）的物体被温度为t f 的常温介质所冷却。物体的初始温度为t i ，表面传热系数不知道，只知道1时刻物体的温度为t 1。试求该物体温度随时间的变化关系。
3-6 一厚度为0.2m 的钢板受到常热流密度q = 10kW/m 2的热流加热，如钢板初始温度为20℃，已知钢材导热系数 = (m·K )，a = ×10-6m 2/s ，试问4min 后钢板表面温度为多少？距表面0.1m 处温度为多少？ 3-7 一长水泥杆，初始温度为7℃，直径为250mm ，空气与水泥杆之间的表面传热系数为10 W/(m 2·K )，水泥杆的导热系数
= (m·K )，a = 7×10-7m 2
/s 。当周围空气温度突然下降到-4℃时，试问8小时后杆中心的温度为多少？
3-8 一块360mm×240mm×100mm 的肉，初始温度为30℃，将其放入-5℃冰箱中冷藏，冰箱中的相当表面传热系数h = 25W/(m 2·K )，若已知肉的 = (m·K )，a = ×10-7m 2/s ，问肉中心的温度达到5℃需要多少时间？
3-9 一直径为150mm 的混凝土圆柱，长为300mm ，初始温度25℃，已知混凝土的 = (m·K )，a = 7×10-7m 2/s ， 若把圆柱放在0℃的大气环境中冷却，圆柱表面的表面传热系数h = 15W/(m 2·K )，试计算中心温度冷却到5℃需要多少时间。
3-10 一初始温度为25℃的正方形人造木块被置于425℃的环境中，设木块的6个表面均可受到加热，表面传热系数 h = W/(m 2·K)，经过4小时50分24秒后，木块局部地区开始着火。试推算此种材料的着火温度。已知木块的边长0.1m ，材料是各向同性的，λ = (m ·K)，ρ = 810kg /m 3，c = 2550J/(kg ·K)。 第4章 稳态热传导问题的数值解法
习 题
4-1 试证绝热边界面上节点(i, j)的温度离散方程为
042,,11,,=-++--j i j i j i j i t t t t
4-2 试证对流传热边界条件，即已知h 和t f 时，两壁面垂直相交外拐
角点的离散方程为
1,,1f ,()2120i j i j i j h x h x t t t λλ--????+-++= ??
? 4-3 一尺寸为240×400 mm 2的薄矩形板，已知各边界表面的条件为：
左侧边界面为绝热；右侧边界面为第三类边界条件：h = 40W/(m 2K)，
t f = 25℃；上侧面边界为第一类边界条件，已知温度为200℃；下侧
图4-7 习题4-4附图
图4-8 习题4-5附图
面边界为第二类边界条件，已知热流密度q = 1500 W/m 2。已知薄板材料的导热系数 = 45W/(m ·K)，按x = y = 80mm 的步长划分网格，试计算该薄矩形板中的稳态温度分布。
4-4 如图4-7所示的二维物体的导热系数为10W/(m·K)，上表面温度为500℃，左表面温度为100℃，右表面和下表面与气体接触，t f = 100℃，h = 10W/(m 2·K)，试求节点1至9的温度。
4-5 烟道墙采用导热系数 = (m·K)的材料砌成，如图4-8所示。墙内、外壁面温度分别为650℃、150℃，试用差分法计算墙体的温度分布。
第5章
习题
5-1 温度为50℃，压力为×105Pa 的空气，平行掠过一块表面温度为100℃的平板上表面，平板下表面绝热。平板沿流动方向长度为0.2m ，宽度为0.1m 。按平板长度计算的Re 数为4×104。试确定平板表面与空气间的表面传热系数和传热量。
5-2 压力为×105Pa 、温度为30℃的空气以45m/s 的速度掠过长为0.6m 、壁温为250℃的平板，试计算单位宽度的平板传给空气的总热量。
5-3 温度为27℃的空气流过长1m 的平板，风速为10m/s ，画出局部表面传热系数沿板长的变化曲线，并求出全板的平均表面传热系数。
5-4 压力为大气压的20℃的空气，纵向流过一块长320mm 、温度为40℃的平板，流速为10m/s 。求离平板前缘50mm 、100mm 、150mm 、200mm 、250mm 、300mm 、320mm 处的流动边界层和热边界层的厚度。
5-5 题4中如平板的宽度为1m ，求平板与空气的换热量。
5-6 对于流体外掠平板的流动，试利用数量级分析的方法，从动量方程引出边界层厚度的如下变化关系式：1Re x x δ:
5-7 对于油、空气及液态金属，分别有Pr 1?、Pr 1≈、Pr 1=。试就外掠等温平板的层流边界层流动，画出三种流体边界层中速度分布与温度分布的大致图像（要能显示出δ与δt 的相对大小）。
5-8. 温度为80℃的平板置于来流温度为20℃的气流中，假设平板表面上某点在垂直于壁面方向的温度梯度为40℃/mm ，试确定该处的热流密度。
5-9 取外掠平板边界层的流动由层流转变为湍流的临界雷诺数（Re c ）为5×105
，试计算25℃的空气、水及14号润滑油达到Re c 数时所需的平板长度，取u ∞ = 1m/s 。 图5-9 习题10附图
5-10 试通过对外掠平板的边界层动量方程式
22
u u u u v x y y ???ν???+= 沿y 方向作积分（从y = 0到y ≥ δ）（如图5-9所示），导出下列边界层的动量积分方程。提示：在边界层外边界上v δ ≠0。
00
()y d u u u u dy dx y δρη∞=???-= ????? 5-11 在一摩托车引擎的壳体上有一条高2cm 、长12cm 的散热片（长度方向系与车身平行）。散热片的表面温度为150℃。如果车子在20℃的环境中逆风前进，车速为30km/h ，而风速为2m/s ，试计算此时肋片的散热量（车速与风速平行）。
第6章 单相对流传热的实验关联式
习题
6-1 试用量纲分析方法证明，恒壁温情况下导出的Nu = f (Gr , Re )的关系式对于恒热流边界条件也
是合适的，只是此时Gr 数应定义为42()V Gr g ql ανλ*=。
6-2 对于常物性流体横向掠过管束时的对流传热，当流动方向上的排数大于10时，实验发现，管束的平均表面传热系数h 取决于下列因素：流体速度u 、流体物性ρ、c p 、η、λ，几何参数d 、s 1、s 2。试用量纲分析方法证明，此时的对流传热关系式可以整理成为
Nu = f (Re , Pr , s 1/d , s 2/d )
6-3 对于空气横掠如图6-17所示的正方形截面柱体的情形，有人通过试验测得了下列数据：u 1 = 15m/s ，h = 40W/(m 2·K)，u 2 =20m/s ，h = 50W/(m 2
·K)，其中h 为平均表面传热系数。对于形状相似但l = 1m 的柱体，试确定当空气流速为15m/s 及20m/s 时的平均表面
传热系数。设在所讨论的情况下空气的对流传热准则方程具有以下
形式： Nu =CRe n Pr m
四种情形下定性温度之值均相同。特征长度为l 。
6-4 有人曾经给出下列流体外掠正方形柱体（其一个面与来流方向垂直）的传热数据：
图6-17 习题3附图（l = 0.5m ）
Nu Re Pr
415000
12520000
11741000
20290000
采用Nu =CRe n Pr m的关系式来整理数据并取m = 1/3，试确定其中的常数C和指数n。在上述Re及Pr 数的范围内，当方形柱体的截面对角线与来流方向平行时，可否用此式进行计算，为什么？
6-5 在一台缩小成为实物1/8的模型中，用20℃的空气来模拟实物中平均温度为200℃空气的加热过程。实物中空气的平均流速为 6.03m/s，问模型中的流速应为多少？若模型中的平均表面传热系数为195W/(m2·K)，求相应实物中的值。在这一实验中，模型与实物中流体的Pr数并不严格相等，你认为这样的模化试验有无实用价值？
6-6 为了用实验的方法确定直径d= 400mm的钢棒[热导率λ= 42W/(m·K)，热扩散率a= ×10-5m2/s，表面传热系数h = 116W/(m2·K)]放入炉内时间τ= 时的温度分布，现用几何形状相似的合金钢棒[λm = 16 W/(m·K)，a m = ×10-5 m2/s，h m = 150W/(m2·K)]在不大的炉中加热。求模型的直径d m和模型放入炉内多少时间后测量模型中的温度分布。
6-7 现用模型来研究某变压器油冷却系统的传热性能。假如基本的传热机理是圆管内强制对流传热，变压器原耗散100kW的热流量。变压器油的λ = ×10-3W/(m·K)，Pr = 80。模型的直径为0.5cm，线性尺寸为变压器的1/20，表面积为变压器的1/400。模型和变压器中的平均温差相同，模型用乙二醇作流体，雷诺数Re = 2200。乙二醇的λ = 256×10-3W/(m·K)，Pr = 80，ν = ×10-5 m2/s。试确定模型中的能耗率（散热热流量）和流速。
6-8 一个正方形（10mm×10mm）硅芯片的一侧绝缘，另一侧用u∞ = 20m/s和T∞ = 24℃的常压平行空气流冷却。在使用过程中，芯片内部的电功耗使冷却表面上具有恒定的热流密度。如果要求芯片表面上任意点的温度都不超过80℃，最大允许的功率是多少？如果该芯片安装在衬底上，且上表面与衬底表面平齐，衬底构成了20mm的非加热起始段，则最大允许的功率是多少？
6-9 一个用电的空气加热器由一组水平放置的薄金属片阵列构成，空气平行流过这些金属片的顶部，它们沿气流方向上的长度均为10mm。每块金属片的宽度均为0.2m，共有25块金属片依次排列，形成一个连续且光滑的表面，空气以2m/s的速度流过该表面。在运行过程中每一个金属片均处于500℃，而空气则处于25℃。
（1）第一块金属片上的对流散热速率是多少？第五块呢？第十块呢？其它所有的金属块呢？
（2）在空气流速分别为2m/s、5m/s及10m/s时，确定（1）中所有位置处的对流传热速率。用表或条线图的形式表示结果。
（3）重复（2），但此时整个金属片阵列上的流动都是湍流。
6-10 考虑20℃的水以2m/s的速度平行流过一块长为1m的等温平板。
（1）画出对应于临界雷诺数分别为5×105、3×105和0（流动为完全湍流）的三种流动条件下局部表面传热系数h x沿板距的变化。
h随距离的变化。
（2）画出（1）中三种条件下平均表面传热系数
x
h分别是多少？
（3）（1）中三种流动条件下整个平板的平均表面传热系数
l
6-11 用一根没有隔热的蒸汽管道将高温蒸汽从一栋建筑输送到另一栋建筑。管道直径为0.5m，表面温度为150℃，并暴露于-10℃的环境空气。空气以5m/s的速度横向流过管道。
（1）单位管长上的热损失是多少？
（2）讨论用硬质聚氨酯泡沫[λm = W/(m·K)]对管道进行隔热的效果。在0mm ≤δ≤ 50mm范围内计算并画出热损失随隔热层厚度δ的变化。
6-12 一个直径D = 10mm的长圆柱形电加热元件的热导率λ = 240 W/(m·K)、密度ρ = 2700kg/m3、比热容c p = 900J/(kg·K)，将它安装在一个管道中，温度和速度分别为27℃和10m/s的空气横向流过该加热器。
（1）忽略辐射，计算单位长度加热器的电功耗为1000W/m时加热器的稳态表面温度。
（2）如果加热器在初始温度为27℃时启动，计算表面温度达到与其稳态值相差10℃以内所需的时间。
6-13 用热线风速仪测定气流速度的试验中，将直径为0.1mm的电热丝与来流方向垂直放置，来流温度为25℃，电热丝温度为55℃，测得电热丝功率为20W/m。假定除对流外其它热损失可忽略不计。试确定此时的来流速度。
6-14 两个标准大气压、温度为200℃的空气，以u = 10m/s的流速流入内径d = 2.54cm的管内被加热。壁温比空气温度高20℃。若管长为3m，试求通过管子的换热量和空气出口温度。
6-15 在一个预热器中通过在管束内冷凝100℃的蒸汽来加热入口压力和温度分别为1atm和25℃的空
气。空气以5m/s的速度横向流过管束，每根管子均为1m长、外径为10mm。管
图6-18 习题16附图
束由196根管子构成正方形顺排阵列，有S1 = S2 =15mm。对空气的总的传热系
（部分肋片未画出）
数是多少？
6-16 如图6-18所示，一股冷空气横向吹过一组圆形截面的直肋。已知：最小截面处的空气流速为3.8m/s，气流温度t f =35℃；肋片的平均表面温度为65℃，导热系数为98W/(m·K)，肋根温度维持定值；S1/d = S2/d = 2，d = 10mm。为有效地利用金属，规定肋片的mH值不应大于，试计算此时肋片应多高？在流动方向上的排数大于10。
6-17 某锅炉厂生产的220 t/h高压锅炉，其低温段空气预热器的设计参数为：叉排布置，S1=76mm，S2 = 44mm，管子为Φ40mm ×1.5mm，平均温度为150℃的空气横向冲刷管束，流动方向的总排数为44。在管排中心线截面上的空气流速（即最小截面上的流速）为6. 03m/s。试确定管束与空气间的平均表面传热系数。管壁平均温度为185℃。
6-18 油冷却器中的顺排管束由外径为2cm的管子组成。水横掠管束，在水流方向上管排数为10，管束的S1/d o= S2/d o= 。高温油在管内流动，管子外表面温度为50℃，冷却水温度为30℃，管间最窄处的质流密度为4kg/(m2·s)。试求管外的对流表面传热系数。
6-19 90℃的水蒸气在叉排管束的管内凝结，横掠管束的空气从15℃被加热到45℃。管子外径为12mm，管束纵向间距S2 = 18mm，横向间距S1 = 36mm。横掠管束前空气的质流密度为11kg/(m2·s)。求沿气流方向的管排数。
6-20 空气横掠一光滑管束空气预热器。已知管束有22排，每排24根管；管子外径为25mm，管长为1.2m；管束叉排布置，管子间距S1 = 50mm，S2 = 38mm；管壁温度为100℃；空气最大流速u max = 6m/s，平均温度为30℃。试求表面传热系数以及热流量Ф。
6-21 水平放置的蒸汽管道，保温层外径d o = 383mm，壁温t w = 48℃，周围空气温度t∞ = 23℃。试计算保温层外壁的对流散热量。
6-22 大气压下30℃的空气以30cm/s的平均速度通过长0.5m、直径为20mm的横管。若管壁温度维持130℃，试计算对流传热系数。
6-23 一块宽0.1m、高0.18m的薄平板竖直地置于温度为20℃的大房间中，平板通电加热，功率为100W。平板表面喷涂了反射率很高的涂层，试确定在此条件下平板的最高壁面温度。
6-24 温度分别为100℃和40℃、面积均为×0.5m2两竖壁，形成厚δ = 15mm的竖直空气夹层。试计算通过空气夹层的自然对流传热量。
第7章相变对流传热
习题
7-1 饱和水蒸气在高度L = 1.5m的竖直管外表面上作层流膜状凝结。水蒸气压力为p = 105Pa，管子表
面温度为123℃，试利用努塞尔分析解计算离开管顶0.1m、0.3m、0.5m、0.8m及1.1m处的液膜厚度和局
部表面传热系数。
7-2 大气压力下饱和蒸汽在70℃的垂直壁面上凝结放热，壁面高1.3m、宽0.5m，求每小时的传热量及凝
结水量。
7-3 立式氨冷凝器由外径为50mm的钢管制成。钢管外表面温度为25℃，冷凝温度为30℃，要求每根管子
的氨凝结量为0.009kg/s，试确定每根管的长度。
7-4 一竖管，管长为管径的64倍。为使管子竖放与水平放置时的凝结表面传热系数相等，必须在竖管上
安装多少个泄液盘？设相邻泄液盘之间的距离相等。
7-5 一房间内空气温度为25℃，相对湿度为75%。一根外径为30mm，外壁平均温度为15℃的水平管道自
房间穿过。空气中的水蒸气在管外壁面发生膜状凝结，假定不考虑传质的影响。试计算每米管子的凝结传
热量。并将这一结果作分析：与实际情况相比，这一结果是偏高还是偏低？
7-6 试分析：液体在一定压力下作大容器饱和沸腾时，表面传热系数h增加一倍，壁面过热度应增加多少
倍？如果同一液体作单相湍流强制对流传热（湍流充分发展），为使表面传热系数h增加一倍，流速应增
加多少倍？这时流体的驱动功率将增加多少倍？
7-7 直径为5mm，长度为100mm的机械抛光不锈钢薄壁管，被置于压力为×105Pa的水容器中，水温已接近
饱和温度。对该不锈钢管两端通电以作为加热表面，试计算当加热功率为和100W时，水与钢管表面间的
表面传热系数。
7-8 试计算当水在月球上、并在105Pa、10×105Pa压力下作大容器饱和沸腾时，核态沸腾的最大热流密度
比地球上的相应数值小多少？（月球上的重力加速度为地球的1/6）
第8章热辐射与辐射传热的计算
习题
8-1 已知材料A、B 的光谱吸收比()与波长的关系如图
8-45所示，试估计这两种材料的发射率随温度变化的特
图8-46 习题8性，并说明理由。
图8-45 习题8-1图
8-2 一炉膛内火焰的平均温度为1500K，炉墙上有一直径为20cm的看火孔（可视为黑体）。试计算当看火孔打开时向外辐射的功率。该辐射能中波长为2m的辐射力是多少？哪一种波长下的辐射能量最多？
8-3 一漫射表面在某一温度下的单色辐射力与波长的关系如图8-46所示，试：（1）计算此时的辐射力；（2）计算此时法线方向的定向辐射强度。
8-4 有一块厚度为3mm的玻璃，经测定，其对波长为 ~ 2.52m的辐射能的穿透率为，而对其它波长的辐射能可以认为完全不穿透。试据此计算温度为5800K的黑体辐射及温度为300K的黑体辐射投射到该玻璃上时各自的穿透率。
8-5 面积为A1 = 4×10-4m2，温度为T1 = 1000K的漫射表面向半球空间发出热辐射，在与辐射表面法向成45°方向、距离为1m处安置一直径为20mm的热流计探头，测得该处的热流为×0-3W，探头表面的吸收比取1。试确定辐射表面的黑度。
8-6 两块平行放置灰体平板的表面黑度为，温度分别为t1 = 527℃及t2 = 27℃，板间距远小于板的宽度和高度。试计算：
（1）板1的本身辐射；（2）对板1的投入辐射；（3）板1的反射辐射；（4）板1的有效辐射；（5）板2的有效辐射；（6）板1、2间的辐射传热量。
8-7 设热水瓶的瓶胆可以看作直径10cm、高26cm的圆柱体，夹层抽真空，其表面黑度为。试估算沸水刚冲入水瓶后，初始时刻水温的平均下降速率。夹层两壁温可以近似的取为100℃和20℃。
8-8 一直径为0.8m的薄壁球形液氧储存容器，被另一个直径为1.2m的同心薄壁容器所包围。两容器表面为不透明漫灰表面，发射率均为，两容器表面之间是真空的，如果外表面的温度为300K，内表面温度为95K，试求由于蒸发使液氧损失的质量流量。液氧的蒸发潜热为×105J/kg。
8-9 两个相距1m、直径为2m的平行放置的圆盘，相对表面温度分别为t1 = 500℃、t2 = 200℃，发射率分别为1 = 、2 = ，圆盘另外两个表面的换热忽略不计。试确定下列两种情况下每个圆盘的净辐射传热量：（1）两圆盘被放置于t3 = 20℃的大房间中；（2）两圆盘被放置于一绝热空腔中。
8-10 两漫灰平行平板间存在着辐射传热，并保持表面温度T1＞T2，表面发射率分别为1、2。为减少两板间的辐射热流，用一个两侧面发射率不同的薄遮热板将两板隔开。试问：（1）为使两板之间的辐射传热有最大的减少，遮热板应如何放置？即应将该发射率小的还是大的一侧朝向温度为T1的平板？（2）上述两种放置方法中哪一种使遮热板温度更高？
第9章传热过程与换热器
习题
9-1 热流体A 流入一换热器中加热石油，其进口温度为300℃，出口温度为200℃。石油从25℃加热后升至175℃。试求两流体顺流和逆流时的对数平均温差。
9-2 压力为×105
Pa 的干饱和蒸汽在换热器中冷凝，冷却水在管内流过，温度从20℃上升至70℃。试求对数平均温差。
9-3 在空气加热器中，空气从20℃被加热到230℃，烟气从430℃被冷却到250℃。试求流体顺流、逆流和交叉流时的传热平均温差。两种流体交叉流动时烟气混合，空气不混合。
9-4 在某气-气套管式换热器中，中心圆管的内外表面都设置了肋片，试用下表所列符号导出管内流体与环形夹层中流体之间总传热系数的表达式。基管的导热系数为。
名 称
内表面 外表面 名 称 内表面 外表面 流体温度
t f ,i t f ,0 总传热面积 A t ,i A t ,0 表面传热系数
h i h 0 肋效率 ηi η0 肋片部分面积
A f ,i A f ,0 基管半径 r i r 0 基管面积 A r ,i A r ,0
9-5 一卧式冷凝器采用外径为25mm 、壁厚为1.5mm 的黄铜管换热表面。已知管外冷凝侧平均表面传热系数h 0 = 5700 W/(m 2K)，管内水侧平均表面传热系数h i = 4300 W/(m 2K)。试计算下列两种情况下冷凝器按管子外表面积计算的总传热系数：
(1)管子内外表面均是洁净的；
(2)管内为海水，流速大于1m/s ，结水垢，平均温度小于50℃，蒸汽侧有油。
9-6 某厂由于生产需要，将冷却水以20×103～25×l 03kg/h 的质量流量向距离3km 的车间供应，供水管道外直径为160mm 。为防止冬天水在管道内结冰，在管道外包裹导热系数 = (m K)的沥青蛭石管壳。保温层外表面的复合换热表面传热系数h 0 = 35 W/(m 2K)。该厂室外空气温度达-15℃，此时水泵的出口水的温度为4℃。试确定为使冷却水不结冰的最小保温层厚度。忽略管壁热阻及管内水的对流换热热阻。 9-7 一种工业流体在顺流换热器中被油从300℃冷却到140℃，而此时油的进、出口温度分别为44℃和124℃。试确定：
(1)在传热面积足够大的情况下，该流体在顺流换热器中所能冷却到的最低温度；
(2)传热面积足够大时，该流体在逆流换热器中所能冷却到的最低温度；
(3)在相同的流体进口、出口温度下顺流和逆流换热器传热面积之比。假定两种情形的传热系数和传热量均相同。
9-8 有一台1-2型壳管式换热器用来冷却11号润滑油。冷却水在管内流动，'2t =20℃，"
2t =50℃，流量
为3kg/s ；热油的进出口温度为'1t =100℃、"1t =60℃，传热系数k = 350W/(m 2K)。试计算：①油的流量；
②所传递的热量；③所需的传热面积。 9-9 在一台逆流式水-水换热器中，'1t = 87.5℃，'2t = 32℃，q m1 = 9000kg/h ，q m2 = 13500kg/h ，k = 1740W/(m 2K)，A = 3.75m 2。试确定热水的出口温度。
9-10 欲采用套管式换热器使热水与冷水进行热交换，并给出'1t =200℃，q m1 = 0.0144kg/s ，'2t =35℃，q m2
= 0.0233kg/s 。取总传热系数k = 980 W/(m 2K)，A = 0.25m 2
，试确定采用顺流与逆流两种布置时换热器所交换的热量、冷却水出口温度及换热器的效能。
传热学基本概念知识点
传热学基本概念知识点 1傅里叶定律：单位时间内通过单位截面积所传递的热量，正比例于当地垂直于截面方向上的温度变化率 2集总参数法：忽略物体内部导热热阻的简化分析方法 3临界热通量：又称为临界热流密度，是大容器饱和沸腾中的热流密度的峰值 5效能：表示换热器的实际换热效果与最大可能的换热效果之比 6对流换热是怎样的过程，热量如何传递的？对流：指流体各部分之间发生相对位移，冷热流体相互掺混所引起的热量传递方式。对流仅能发生在流体中，而且必然伴随有导热现象。对流两大类：自然对流与强制对流。 影响换热系数因素：流体的物性，换热表面的形状与布置，流速 7何谓膜状凝结过程，不凝结气体是如何影响凝结换热过程的？ 蒸汽与低于饱和温度的壁面接触时，如果凝结液体能很好的润湿壁面，它就在壁面上铺展成膜，这种凝结形式称为膜状凝结。 不凝结气体对凝结换热过程的影响：在靠近液膜表面的蒸气侧，随着蒸气的凝结，蒸气分压力减小而不凝结气体的分压力增大。蒸气在抵达液膜表面进行凝结前，必须以扩散方式穿过聚集在界面附近的不凝结气体层。因此，不凝结气体层的存在增加了传递过程的阻力。 8试以导热系数为定值，原来处于室温的无限大平壁因其一表面温度突然升高为某一定值而发生非稳态导热过程为例，说明过程中平壁内
部温度变化的情况，着重指出几个典型阶段。 首先是平壁中紧挨高温表面部分的温度很快上升，而其余部分则仍保持原来的温度，随着时间的推移，温度上升所波及的范围不断扩大，经历了一段时间后，平壁的其他部分的温度也缓慢上升。 主要分为两个阶段：非正规状况阶段和正规状况阶段 9灰体有什么主要特征？灰体的吸收率与哪些因素有关？ 灰体的主要特征是光谱吸收比与波长无关。灰体的吸收率恒等于同温度下的发射率，影响因素有：物体种类、表面温度和表面状况。 10气体与一般固体比较其辐射特性有什么主要差别？ 气体辐射的主要特点是：（1）气体辐射对波长有选择性（2）气体辐射和吸收是在整个容积中进行的 11说明平均传热温压得意义，在纯逆流或顺流时计算方法上有什么差别？ 平均传热温压就是在利用传热传热方程式来计算整个传热面上的热流量时，需要用到的整个传热面积上的平均温差。 纯顺流和纯逆流时都可按对数平均温差计算式计算，只是取值有所不同。 12边界层，边界层理论 边界层理论：（1）流场可划分为主流区和边界层区。只有在边界层区考虑粘性对流动的影响，在主流区可视作理想流体流动。（2）边界层厚度远小于壁面尺寸（3）边界层内流动状态分为层流与湍流，湍流边界层内紧靠壁面处仍有层流底层。
传热学练习题
传热学练习题 一、填空题 1、在范德瓦耳斯方程中， 是考虑分子之间的斥力而引进的改正项，V an 2 2 是考虑到分子之间的 而引进的改正项。 2、在等压过程中，引进一个函数H 名为焓则其定义为 ，在此过程中焓的变化为 ，这正是等压过程中系统从外界吸收的热量。 3、所在工作于一定温度之间的热机，以 的效率为最高，这是著名的 。 4、一个系统的初态A 和终态B 给定后，积分 与可逆过程的路径无关，克劳修斯根据这个性质引进一个态函数熵，它的定义是 ，其中A 和B 是系统的两个平衡态。 5、在热力学中引入了一个态函数TS U F -=有时把TS 叫做 ，由于F 是一个常用的函数，需要一个名词，可以把它叫做 。 6、锅炉按用途可分为电站锅炉、___________ 锅炉和生活锅炉。 7、锅炉按输出介质可分为、___________ 、__________ 和汽水两用锅炉。 8、锅炉水循环可分为___________ 循环和_________ 循环两类。 9、如果温度场随时间变化，则为__________。 10、一般来说，紊流时的对流换热强度要比层流时__________。 11、导热微分方程式的主要作用是确实__________。 12、一般来说，顺排管束的平均对流换热系数要比叉排时__________。 13、膜状凝结时对流换热系数__________珠状凝结。 二、判断题 1、系统的各宏观性质在长时间内不发生任何变化，这样的状态称为热力学平衡态。 （ ） 2、温度是表征物体的冷热程度的，温度的引入和测量都是以热力学定律为基础的。 （ ） 3、所谓第一类永动机，就是不需要能量而永远运动的机器。 （ ） 4、自然界中不可逆过程是相互关联的，我们可以通过某种方法把两个不可逆过程联系起来。 （ ） 5、对于处在非平衡的系统，可以根据熵的广延性质将整个系统的熵定义为处在局域平衡的各部分的熵之和。（ ） 6、 测量锅炉压力有两种标准方法，一种是绝对压力，一种是相对压力都称为表压力。（ ）
《传热学期末复习试题库》含参考答案
传热学试题 第一章概论 一、名词解释 1．热流量：单位时间所传递的热量 2．热流密度：单位传热面上的热流量 3．导热：当物体有温度差或两个不同温度的物体接触时，在物体各部分之间不发生相对位移的情况下，物质微粒(分子、原子或自由电子)的热运动传递了热量，这种现象被称为热传导，简称导热。 4．对流传热：流体流过固体壁时的热传递过程，就是热对流和导热联合用的热量传递过程，称为表面对流传热，简称对流传热。 5．辐射传热：物体不断向周围空间发出热辐射能，并被周围物体吸收。同时，物体也不断接收周围物体辐射给它的热能。这样，物体发出和接收过程的综合结果产生了物体间通过热辐射而进行的热量传递，称为表面辐射传热，简称辐射传热。 6．总传热过程：热量从温度较高的流体经过固体壁传递给另一侧温度较低流体的过程，称为总传热过程，简称传热过程。 7．对流传热系数：单位时间单位传热面当流体温度与壁面温度差为1K是的对流传热量，单位为W／(m2·K)。对流传热系数表示对流传热能力的大小。 8．辐射传热系数：单位时间单位传热面当流体温度与壁面温度差为1K是的辐射传热量，单位为W／(m2·K)。辐射传热系数表示辐射传热能力的大小。 9．复合传热系数：单位时间单位传热面当流体温度与壁面温度差为1K是的复合传热量，单位为W／(m2·K)。复合传热系数表示复合传热能力的大小。 10．总传热系数：总传热过程中热量传递能力的大小。数值上表示传热温差为1K时，单位传热面积在单位时间的传热量。 二、填空题 1．热量传递的三种基本方式为、、。 （热传导、热对流、热辐射） 2．热流量是指，单位是。热流密度是指，单位是。 （单位时间所传递的热量，W，单位传热面上的热流量，W/m2） 3．总传热过程是指，它的强烈程度用来衡量。 (热量从温度较高的流体经过固体壁传递给另一侧温度较低流体的过程，总传热系数) 4．总传热系数是指，单位是。 （传热温差为1K时，单位传热面积在单位时间的传热量，W／(m2·K)） 5．导热系数的单位是；对流传热系数的单位是；传热系数的单位是。 （W／(m·K)，W／(m2·K)，W／(m2·K)）
传热学题目
传热学题目
传热学 1．热流密度q 与热流量的关系为（以下式子A 为传热面积，λ为导热系数，h 为对流传热系数）：( ) (A)q＝φA (B)q＝φ/A (C)q=λφ (D)q＝hφ 2．如果在水冷壁的管子里结了一层水垢，其他条件不变，管壁温度与无水垢时相比将：( ) (A)不变(B)提高(C)降低(D)随机改变 3. 当采用加肋片的方法增强传热时，最有效的办法是将肋片加在哪一侧? ( ) (A)传热系数较大的一侧（B）传热系数较小的一侧 (C)流体温度较高的一侧（D）流体温度较低的一侧 4. 导温系数的物理意义是什么? ( ) （A）表明材料导热能力的强弱 （B）反映了材料的储热能力 （C）反映材料传播温度变化的能力
（D）表明导热系数大的材料一定是导温系数大的材料 5. 温度梯度表示温度场内的某一点等温面上什么方向的温度变化率? ( ) (A)切线方向(B)法线方向 (C)任意方向(D)温度降低方向 6. 接触热阻的存在使相接触的两个导热壁面之间产生什么影响? ( ) (A)出现温差(B)出现临界热流 (C)促进传热(D)没有影响 7. 金属含有较多的杂质，则其导热系数将如何变化? ( ) （A）变大（B）变小 （C）不变（D）可能变大，也可能变小 8. 物体之间发生热传导的动力是什么? ( ) (A)温度场(B)温差 (C)等温面(D)微观粒子运动
9. 通过大平壁导热时，大平壁内的温度分布规律是下述哪一种？( ) (A)直线(B)双曲线 (C)抛物线(D)对数曲线 10. 已知某一导热平壁的两侧壁面温差是30℃，材料的导热系数是22W/(m. K)，通过的热流密度是300W/m2，则该平壁的壁厚是多少? ( ) (A) 220m (B)22m (C)2.2m (D)0.22m 11. 第二类边界条件是什么? ( ) （A）已知物体边界上的温度分布。 （B）已知物体表面与周围介质之间的传热情况。 （C）已知物体边界上的热流密度。 （D）已知物体边界上流体的温度与流速。12. 在稳态导热中，已知三层平壁的内外表面温 度差为120℃，三层热阻之比R λ1、R λ2 、R λ 3 =1：2：3，则各层的温度降为( )
传热学总复习试题及答案【第五版】【精】【_必备】
总复习题 基本概念 : ?薄材 : 在加热或冷却过程中 , 若物体内温度分布均匀 , 在任意时刻都可用一个温度来代表整个物体的温度 , 则该物体称为 ----. ?传热 : 由热力学第二定律 , 凡是有温差的地方 , 就有热量自发地从高温物体向低温物体转移 , 这种由于温差引起的热量转移过程统称为 ------. ?导热 : 是指物体内不同温度的各部分之间或不同温度的物体相接触时 , 发生的热量传输的现象 . 物体各部分之间不发生相对位移，仅依靠物体内分子原子和自由电子等微观粒子的热运动而产生的热能传递成为热传导简称导热 ?对流 : 指物体各部分之间发生相对位移而引起的热量传输现象 . 由于流体的宏观运动而引起的流体各部分之间发生相对位移，冷热流体相互渗混所导致的热量传递过程 ?对流换热 : 指流体流过与其温度不同的物体表面时 , 流体与固体表面之间发生的热量交换过程称为 ------. ?强制对流 : 由于外力作用或其它压差作用而引起的流动 . ?自然对流 : 由于流体各部分温度不同 , 致使各部分密度不同引起的流动 . ?流动边界层 : 当具有粘性的流体流过壁面时 , 由于粘滞力的作用 , 壁面附近形成一流体薄层 , 在这一层中流体的速度迅速下降为零 , 而在这一流层外 , 流体的速度基本达到主流速度 . 这一流体层即为 -----. ?温度边界层 : 当具有粘性的流体流过壁面时 , 会在壁面附近形成一流体薄层 , 在这一层中流体的温度迅速变化 , 而在这一流层外 , 流体的温度基本达到主流温度 . 这一流体层即为 -----. ?热辐射 : 物体由于本身温度而依靠表面发射电磁波而传递热量的过程称为 ------. 物体由于本身温度而依靠表面发射电磁波而传递热量的过程成为热辐射 ?辐射力 : 物体在单位时间内 , 由单位表面积向半球空间发射的全部波长的辐射能的总量 . ?单色辐射力 : 物体在单位时间内 , 由单位表面积向半球空间发射的波长在λ -- λ +d λ 范围内的辐射能量 . ?立体角 : 是一个空间角度 , 它是以立体角的角端为中心 , 作一半径为 r 的半球 , 将半球表面上被立体角切割的面积与半径平方 r 2 的比值作为 ------ 的大小 . ?定向辐射强度 : 单位时间内 , 在单位可见面积 , 单位立体角内发射的全部波长的辐射能量称为 ----. ?传质 : 在含有两种或两种以上组分的流体内部 , 如果有浓度梯度存在 , 则每一种组分都有向低浓度方向转移 , 以减弱这种浓度不均匀的趋势 . 物质由高浓度向低浓度方转移过程称为 ----.
国电集团招聘考试2-8-热能工程与动力类专业知识点--传热学知识点讲义整理解剖
传热学知识点 1．传热学：研究热量传递规律的科学。 2．热量传递的基本方式：热传导、热对流、热辐射。 3．热传导(导热)：物体的各部分之间不发生相对位移、依靠微观粒子的热运动产生的热量传递现象。（纯粹的导热只能发生在不透明的固体之中。） 4．热流密度：通过单位面积的热流量(W ／m 2)。 5．热对流：由于流体各部分之间发生相对位移而产生的热量传递现象。热对流只发生在流体之中，并伴随有导热现象。 6．自然对流：由于流体密度差引起的相对运功c 7．强制对流：出于机械作用或其他压差作用引起的相对运动。 8．对流换热：流体流过固体壁面时，由于对流和导热的联合作用，使流体与固体壁面间产生热量传递的过程。 9．辐射：物体通过电磁波传播能量的方式。 10．热辐射：由于热的原因，物体的内能转变成电磁波的能量而进行的辐射过程。 11．辐射换热：不直接接触的物体之间，出于各自辐射与吸收的综合结果所产生的热量传递现象。 12．传热过程；热流体通过固体壁而将热量传给另一侧冷流体的过程。 13．传热系数：表征传热过程强烈程度的标尺，数值上等于冷热流体温差1时所产生的热流密度)/(2k m W ?。 14．单位面积上的传热热阻：k R k 1= 单位面积上的导热热阻：λ δλ=R 。 单位面积上的对流换热热阻：h R 1= λ 对比串联热阻大小就可以找到强化传热的主要环节。 15．导热系数λ 是表征材料导热性能优劣的系数，是一种物性参数，不同材料的导热系数的数值不同，即使是同一种材料，其值还与温度等参数有关。对于各向异性的材料，还与方向有关。 常温下部分物质导热系数：银：427；纯铜：398；纯铝：236；普通钢：30-50；水：0.599；空气：0.0259；保温材料：<0.14；水垢：1-3；烟垢：0.1-0.3。 16．表面换热系数h
传热学习题
习题(2009年10月9日) 1.平壁与圆管壁材料相同，厚度相同，在两侧表面温度相同条件下，圆管内表面积等于平壁表 面积，试问哪种情况下导热量大?(圆管壁) 2.一个外径为50mm的钢管，外敷一层8mm、导热系数λ=0.25W/(m·K)的石棉保温层，外面又 敷一层20mm厚，导热系数为0.045W/(m·K)的玻璃棉，钢管外侧壁温为300℃，玻璃棉外测温度为40℃，试求石棉保温层和玻璃棉层间的温度。(275.2℃) 3.一个外径为60mm的无缝钢管，壁厚为5mm。导热系数λ=54W/(m·K)，管内流过平均温度为 95℃的热水，与钢管内表面的换热系数为1830W/(m2·K)。钢管水平放置于20℃的大气中，近壁空气作自然对流，换热系数为7.86W/(m2·K)。试求以管外表面积计算的传热系数和单位管长的换热量(7.8135 W/(m2·K)，110.4W/m) 4.无内热源，常物性二维导热物体在某一瞬时的温度分布为t=2y2cosx。试说明该导热物体在x=0， y=l处的温度是随时间增加逐渐升高，还是逐渐降低?(升高) 5.两块厚度为30mm的无限大平板，初始温度为20℃，分别用铜和钢制成。平板两侧表面的温 度突然上升到60℃，试计算使两板中心温度均上升到56℃时两板所需时间之比。铜和钢的热扩散率分别为103×10-6m2/s，12.9×10-6m2/s。(0.125) 6.用热电偶测量气罐中气体温度。热电偶的初始温度为20℃，与气体的表面传热系数为 10W/(m2·K)。热电偶近似为球形，直径为0.2mm。试计算插入10s后，热电偶的过余温度为初始过余温度的百分之几?(16.6%) 要使温度计过余温度不大于初始过余温度的1%，至少需要多长时间? (25.6s) 己知热电偶焊锡丝的λ=67W/(m·K)，ρ=7310kg/m3，c=228J/(kg·K)。 7.一直径为5cm的钢球，初始温度为450℃，突然被置于温度为30℃的空气中。设钢球表面与 周围环境间的表面传热系数为24 W/(m2·K)，试计算钢球冷却到300℃所需的时间（570s）。已知钢球的λ=33W/(m·K)，ρ=7753kg/m3，c=480J/(kg·K)。 8.一温度计的水银泡呈圆柱形，长20mm，内径为4mm，初始温度为t0，今将其插入到温度较 高的储气罐中测量气体温度。设水银泡同气体间的对流传热表面传热系数为11.63 W/(m2·K)，水银泡一层薄玻璃的作用可以忽略不计，试计算此条件下温度计的时间常数（148s），并确定插入5min后温度计读数的过余温度为初始过余温度的百分之几（0.133）？水银的物性参数如下：λ=10.36W/(m·K)，ρ=13110kg/m3，c=138J/(kg·K)。 9.有一各向同性材料的方形物体，其导热系数为常量。已知各边界的温度如图1所示，试求其 内部网格节点1、2、3和4的温度。（t1=250.04℃；t2=250.02℃；t3=150.02℃；t4=150.01℃）10.如图2所示，一短直肋二维稳态导热体，肋高H=10cm，肋厚δ=10cm，肋宽b=1m，沿肋宽 无温度梯度。已知肋材料λ=0.4W/（m·K），肋基温度t0=500℃，对流传热边界条件h=400W/ （m2·K），t f=20℃。（1）建立各节点的温度方程式并求各节点的温度；（t1=144.1℃；t2=27℃；t3=20.09℃；t4=22.38℃） （2）计算该直肋的散热量。（9931.2W） t=100℃ t = 1 ℃ 4 图1 图2
传热学试题库含答案
《传热学》试题库 第一章概论 一、名词解释 1．热流量：单位时间内所传递的热量 2．热流密度：单位传热面上的热流量 3．导热：当物体内有温度差或两个不同温度的物体接触时，在物体各部分之间不发生相对位移的情况下，物质微粒(分子、原子或自由电子)的热运动传递了热量，这种现象被称为热传导，简称导热。 4．对流传热：流体流过固体壁时的热传递过程，就是热对流和导热联合用的热量传递过程，称为表面对流传热，简称对流传热。 5．辐射传热：物体不断向周围空间发出热辐射能，并被周围物体吸收。同时，物体也不断接收周围物体辐射给它的热能。这样，物体发出和接收过程的综合结果产生了物体间通过热辐射而进行的热量传递，称为表面辐射传热，简称辐射传热。 6．总传热过程：热量从温度较高的流体经过固体壁传递给另一侧温度较低流体的过程，称为总传热过程，简称传热过程。 7．对流传热系数：单位时间内单位传热面当流体温度与壁面温度差为1K是的对流传热量，单位为W／(m2·K)。对流传热系数表示对流传热能力的大小。 8．辐射传热系数：单位时间内单位传热面当流体温度与壁面温度差为1K是的辐射传热量，单位为W／(m2·K)。辐射传热系数表示辐射传热能力的大小。 9．复合传热系数：单位时间内单位传热面当流体温度与壁面温度差为1K是的复合传热量，单位为W／(m2·K)。复合传热系数表示复合传热能力的大小。 10．总传热系数：总传热过程中热量传递能力的大小。数值上表示传热温差为1K时，单位传热面积在单位时间内的传热量。 四、简答题 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
传热学知识点资料讲解
常用的相似准则数：①努谢尔特：Nu=aL/λ分子是实际壁面处的温度变化率，分母是原为l的流体层导热机理引起的温度变化率反应实际传热量与导热分子扩散热量传递的比较。Nu大小表明对流换热强度。②雷诺准则Re=WL/V Re大小反映了流体惯性力和粘性力相对大小。Re是判断流态的。③格拉小夫准则Gr=gβ△tL3/V2 Gr的大小表明浮升力和粘性力的的相对大小，Gr表明自然流动状态兑换热的影响。 ④普朗特准则： Pr=V/a Pr表明动量扩散率与热量扩散率的相对大小。 辐射换热时的角系数：①相对性②完整性③可加性 热交换器通常分为三类：间壁式、混合式和回热式，按传热表面的结构形式分为管式和板式间壁式热交换器按两种流体相互间的流动方向热交换器分为分为顺流，逆流，交叉流。 导温系数α也称为热扩散系数或热扩散率，它象征着物体在被加热或冷却是其内部各点温度趋于均匀一致的能力。Α大的物体被加热时，各处温度能较快的趋于一致。传热学考研总结 1傅里叶定律：单位时间内通过单位截面积所传递的热量，正比例于当地垂直于截面方向上的温度变化率 2集总参数法：忽略物体内部导热热阻的简化分析方法 3临界热通量：又称为临界热流密度，是大容器饱和沸腾中的热流密度的峰值 4效能：表示换热器的实际换热效果与最大可能的换热效果之比 5对流换热是怎样的过程，热量如何传递的？ 对流换热：指流体各部分之间发生宏观运动产生的热量传递与流体内部分子导热引起的热量传递联合作用的结果。对流仅能发生在流体中，而且必然伴随有导热现象。 对流两大类：自然对流（不依靠泵或风机等外力作用，由于流体内部密度差引起的流动）与强制对流（依靠泵或风机等外力作用引起的流体宏观流动）。 影响换热系数因素：流体的物性，换热表面的形状与布置，流速，流动起因（自然、强制），流动状态（层流、湍流），有无相变。 6何谓凝结换热和沸腾换热，影响凝结换热和沸腾换热的因素？ 蒸汽与低于饱和温度的壁面接触时，将汽化潜热传递给壁面的过程称为凝结过程。 如果凝结液体能很好的润湿壁面，它就在壁面上铺展成膜，这种凝结形式称为膜状凝结。 如果凝结液体不能很好地润湿壁面，在壁面上形成一个个小液珠，这种凝结方式称为珠状凝结。 液体在固液界面上形成气泡引起热量由固体传递给液体的过程称为沸腾换热。 按沸腾液体是否做整体流动可分为大容器沸腾（池沸腾）和管内沸腾；按液体主体温度是否达到饱和温度可分为饱和沸腾和过冷沸腾。 不凝结气体对凝结换热过程的影响：在靠近液膜表面的蒸气侧，随着蒸气的凝结，蒸气分压力减小而不凝结气体的分压力增大；蒸气在抵达液膜表面进行凝结前，必须以扩散方式穿过聚集在界面附近的不凝结气体层，因此，不凝结气体层的存在增加了传递过程的阻力。 影响凝结换热的因素：不凝结气体、蒸汽流速、管内冷凝、蒸汽过热度、液膜过冷度及温度分布非线性。 影响沸腾换热的因素：不凝结气体（使沸腾换热强化）、过冷度、重力加速度、液位高度、管内沸腾。 7强化凝结换热和沸腾换热的原则？ 强化凝结换热的原则：减薄或消除液膜，及时排除冷凝液体。 强化沸腾换热的原则：增加汽化核心，提高壁面过热度。 8试以导热系数为定值，原来处于室温的无限大平壁因其一表面温度突然升高为某一定值而发生非稳态导热过程为例，说明过程中平壁内部温度变化的情况，着重指出几个典型阶段。 首先是平壁中紧挨高温表面部分的温度很快上升，而其余部分则仍保持原来的温度，随着时间的推移，温度上升所波及的范围不断扩大，经历了一段时间后，平壁的其他部分的温度也缓慢上升。 主要分为两个阶段：非正规状况阶段和正规状况阶段 9灰体有什么主要特征？灰体的吸收率与哪些因素有关？
传热学例题
例4-1某平壁厚度为0.37m，内表面温度t1为1650℃，外表面温度t2为300℃，平壁材料导热系数（式中t的单位为℃，λ的单位为 W/(m·℃)）。若将导热系数分别按常量（取平均导热系数）和变量计算时，试求平壁的温度分布关系式和导热热通量。 解：（1）导热系数按常量计算 平壁的平均温度为： 平壁材料的平均导热系数为： 由式可求得导热热通量为： 设壁厚x处的温度为t，则由式可得： 故 上式即为平壁的温度分布关系式，表示平壁距离x和等温表面的温度呈直线关系。 （2）导热系数按变量计算由式得：
或 积分 得（a） 当时，，代入式a，可得： 整理上式得： 解得： 上式即为当λ随t呈线性变化时单层平壁的温度分布关系式，此时温度分布为曲线。 计算结果表明，将导热系数按常量或变量计算时，所得的导热通量是相同的；而温度分布则不同，前者为直线，后者为曲线。 例4-2燃烧炉的平壁由三种材料构成。最内层为耐火砖，厚度为150mm，中间层为绝热转，厚度为290mm，最外层为普通砖，厚度为228mm。已知炉内、外壁表面分别为1016℃和34℃，试求耐火砖和绝热砖间以及绝热砖和普通砖间界面的温度。假设各层接触良好。
解：在求解本题时，需知道各层材料的导热系数λ，但λ值与各层的平均温度有关，即又需知道各层间的界面温度，而界面温度正是题目所待求的。此时需采用试算法，先假设各层平均温度（或界面温度），由手册或附录查得该温度下材料的导热系数（若知道材料的导热系数与温度的函数关系式，则可由该式计算得到λ值），再利用导热速率方程式计算各层间接触界面的温度。若计算结果与所设 的温度不符，则要重新试算。一般经5几次试算后，可得合理的估算值。下面列出经几次试算后的结果。 耐火砖 绝热砖 普通砖 设t2耐火砖和绝热砖间界面温度，t3绝热砖和普通砖间界面温度。 ， 由式可知： 再由式得： 所以
传热学试题(答案)
Nu准则数的表达式为（A ） 根据流体流动的起因不同，把对流换热分为（ A） A．强制对流换热和自然对流换热B．沸腾换热和凝结换热 C．紊流换热和层流换热D．核态沸腾换热和膜态沸腾换热 雷诺准则反映了（ A） A．流体运动时所受惯性力和粘性力的相对大小 B．流体的速度分布与温度分布这两者之间的内在联系 C．对流换热强度的准则 D．浮升力与粘滞力的相对大小 彼此相似的物理现象，它们的（ D）必定相等。 A．温度B．速度 C．惯性力D．同名准则数 高温换热器采用下述哪种布置方式更安全？（ D） A．逆流B．顺流和逆流均可 C．无法确定D．顺流 顺流式换热器的热流体进出口温度分别为100℃和70℃，冷流体进出口温度分别为20℃和40℃，则其对数平均温差等于（） A．60.98℃B．50.98℃ C．44.98℃D．40.98℃ 7．为了达到降低壁温的目的，肋片应装在（ D） A．热流体一侧B．换热系数较大一侧 C．冷流体一侧D．换热系数较小一侧 黑体表面的有效辐射（ D）对应温度下黑体的辐射力。 A．大于B．小于 C．无法比较D．等于 通过单位长度圆筒壁的热流密度的单位为（ D） A．W B．W／m2 C．W／m D．W／m3 格拉晓夫准则数的表达式为（D ） .由炉膛火焰向水冷壁传热的主要方式是( A ) A.热辐射 B.热对流 C.导热 D.都不是 准则方程式Nu=f(Gr,Pr)反映了( C )的变化规律。 A.强制对流换热 B.凝结对流换热 C.自然对流换热 D.核态沸腾换热 下列各种方法中，属于削弱传热的方法是( D ) A.增加流体流度 B.设置肋片 C.管内加插入物增加流体扰动 D.采用导热系数较小的材料使导热热阻增加 冷热流体的温度给定，换热器热流体侧结垢会使传热壁面的温度( A ) A.增加 B.减小 C.不变 D.有时增加，有时减小 将保温瓶的双层玻璃中间抽成真空，其目的是( D )
(整理)传热学知识点.
传热学主要知识点 1.热量传递的三种基本方式。 热量传递的三种基本方式：导热(热传导)、对流(热对流)和热辐射。
2．导热的特点。 a 必须有温差； b 物体直接接触； c 依靠分子、原子及自由电子等微观粒子热运动而传递热量； d 在引力场下单纯的导热一般只发生在密实的固体中。
3.对流（热对流）(Convection)的概念。 流体中（气体或液体）温度不同的各部分之间，由于发生相对的宏观运动而把热量由一处传递到另一处的现象。 4对流换热的特点。 当流体流过一个物体表面时的热量传递过程，它与单纯的对流不同，具有如下特点： a 导热与热对流同时存在的复杂热传递过程 b 必须有直接接触（流体与壁面）和宏观运动；也必须有温差 c 壁面处会形成速度梯度很大的边界层 5.牛顿冷却公式的基本表达式及其中各物理量的定义。 [] W )(∞-=t t hA Φw [] 2m W )( f w t t h A Φq -==
6. 热辐射的特点。 a 任何物体，只要温度高于0 K，就会不停地向周围空间发出热辐射； b 可以在真空中传播； c 伴随能量形式的转变； d 具有强烈的方向性； e 辐射能与温度和波长均有关； f 发射辐射取决于温度的4次方。
7.导热系数, 表面传热系数和传热系数之间的区别。导热系数：表征材料导热能力的大小，是一种物性参数，与材料种类和温度关。 表面传热系数：当流体与壁面温度相差1度时、每单位壁面面积上、单位时间内所传递的热量。影响h因素：流速、流体物性、壁面形状大小等。传热系数：是表征传热过程强烈程度的标尺，不是物性参数，与过程有关。 常温下部分物质导热系数：银：427；纯铜：398；纯铝：236；普通钢：30-50；水：0.599；空气：0.0259；保温材料：<0.14；水垢：1-3；烟垢：0.1-0.3。
最新传热学知识点
传热学主要知识点 1. 热量传递的三种基本方式。 热量传递的三种基本方式：导热(热传导)、对流(热对流)和热辐射。 2．导热的特点。 a 必须有温差； b 物体直接接触； c 依靠分子、原子及自由电子等微观粒子热运动而传递热量； d 在引力场下单纯的导热一般只发生在密实的固体中。 3.对流（热对流）(Convection)的概念。 流体中（气体或液体）温度不同的各部分之间，由于发生相对的宏观运动而把热量由一处传递到另一处的现象。 4对流换热的特点。 当流体流过一个物体表面时的热量传递过程，它与单纯的对流不同，具有如下特点： a 导热与热对流同时存在的复杂热传递过程 b 必须有直接接触（流体与壁面）和宏观运动；也必须有温差 c 壁面处会形成速度梯度很大的边界层 5.牛顿冷却公式的基本表达式及其中各物理量的定义。 h 是对流换热系数单位 w/(m 2 k) q ''是热流密度（导热速率），单位(W/m 2) φ是导热量W 6. 热辐射的特点。 a 任何物体，只要温度高于0 K ，就会不停地向周围空间发出热辐射； b 可以在真空中传播； c 伴随能量形式的转变； d 具有强烈的方向性； e 辐射能与温度和波长均有关； f 发射辐射取决于温度的4次方。 7.导热系数, 表面传热系数和传热系数之间的区别。导热系数：表征材料导热能力的大小，是一种物性参数，与材料种类和温度关。 表面传热系数：当流体与壁面温度相差1度时、每单位壁面面积上、单位时间内所传递的热量。影响h 因素：流速、流体物性、壁面形状大小等传热系数：是表征传热过程强烈程度的标尺，不是物性参数，与过程有关。 (w) )(∞-=''t t h q w 2 /) (m w t t Ah A q w ∞-=''=φ
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《传热学》考试试题库汇总 第一章概论 一、名词解释 1.热流量:单位时间所传递的热量 2.热流密度:单位传热面上的热流量 3.导热:当物体有温度差或两个不同温度的物体接触时,在物体各部分之间不发生相对位移的情况下,物质微粒(分子、原子或自由电子) 的热运动传递了热量,这种现象被称为热传导,简称导热。 4.对流传热:流体流过固体壁时的热传递过程,就是热对流和导热联合用的热量传递过程,称为表面对流传热,简称对流传热。 5.辐射传热:物体不断向周围空间发出热辐射能,并被周围物体吸收。同时,物体也不断接收周围物体辐射给它的热能。这样,物体发出和接收过程的综合结果产生了物体间通过热辐射而进行的热量传递,称为表面辐射传热,简称辐射传热。 6.总传热过程:热量从温度较高的流体经过固体壁传递给另一侧温度较低流体的过程,称为总传热过程,简称传热过程。 7.对流传热系数:单位时间单位传热面当流体温度与壁面温度差为1K 是的对流传热量,单位为 W /(m2·K) 。对流传热系数表示对流传热能力的大小。 8.辐射传热系数:单位时间单位传热面当流体温度与壁面温度差为1K 是的辐射传热量,单位为 W /(m2·K) 。辐射传热系数表示辐射传热能力的大小。 9.复合传热系数:单位时间单位传热面当流体温度与壁面温度差为1K 是的复合传热量,单位为 W /(m2·K) 。复合传热系数表示复合传热能力的大小。 10.总传热系数:总传热过程中热量传递能力的大小。数值上表示传热温差为 1K 时,单位传热面积在单位时间的传热量。 二、填空题 1. 热量传递的三种基本方式为 (热传导、热对流、热辐射) 2. 热流量是指单位是。热流密度是指 ,单位是。 (单位时间所传递的热量, W ,单位传热面上的热流量, W/m2) 3. 总传热过程是指 (热量从温度较高的流体经过固体壁传递给另一侧温度较低流体的过程,总传热系数 ) 4. 总传热系数是指 (传热温差为 1K 时,单位传热面积在单位时间的传热量, W /(m2·K) ) 5. 导热系数的单位是 ;传热系数的单位是。 (W /(m·K) , W /(m2·K) , W /(m2·K) ) 6. 复合传热是指 ,复合传热系数等于之和,单位是。 (对流传热与辐射传热之和,对流传热系数与辐射传热系数之和, W /(m2·K) ) 7. 单位面积热阻 r t 的单位是 ;总面积热阻 R t 的单位是。 (m 2·K/W, K/W) 8. 单位面积导热热阻的表达式为 (δ/λ) 9. 单位面积对流传热热阻的表达式为 (1/h) 10. 总传热系数 K 与单位面积传热热阻 r t 的关系为。 (r t =1/K) 11. 总传热系数 K 与总面积 A 的传热热阻 R t 的关系为。
传热学计算例题
、室内一根水平放置的无限长的蒸汽管道，其保温层外径d=583 mm，外表面 实测平均温度及空气温度分别为，此时空气与管道外 表面间的自然对流换热的表面传热系数h=3.42 W /(m2 K),墙壁的温度近似取为 室内空气的温度，保温层外表面的发射率 问：(1)此管道外壁的换热必须考虑哪些热量传递方式； (2)计算每米长度管道外壁的总散热量。(12分) 解： (1)此管道外壁的换热有辐射换热和自然对流换热两种方式。 (2)把管道每米长度上的散热量记为qi 当仅考虑自然对流时，单位长度上的自然对流散热 q i,c =二d h t =二dh (j - t f ) = 3.14 0.583 3.42 (48 - 23 ) 二156 .5(W / m) 近似地取墙壁的温度为室内空气温度，于是每米长度管道外表面与室内物体及墙壁 之间的辐射为： q i厂d (T； -T；) = 3.14 0.583 5.67 10》0.9 [(48 273)4-(23 273)4] = 274.7(W /m) 总的散热量为q i = q i,c +q i,r = 156.5 +274.7 = 431.2(W/m) 2、如图所示的墙壁，其导热系数为50W/(m- K),厚度为50mm在稳态情况下的 墙壁内的一维温度分布为：t=200-2000x 2，式中t的单位为°C, x单位为m 试 求： t (1) 墙壁两侧表面的热流密度； (2) 墙壁内单位体积的内热源生成的热量 2 t =200 —2000x
解：(1)由傅立叶定律: ① dt W q ' (―4000x) = 4000二x A dx 所以墙壁两侧的热流密度： q x _. =4000 50 0.05 =10000 (1)由导热微分方程 茫?生=0得: dx 扎 3、一根直径为1mm 勺铜导线，每米的电阻为2.22 10 。导线外包有厚度为 0.5mm 导热系数为0.15W/(m ? K)的绝缘层。限定绝缘层的最高温度为 65°C,绝 缘层的外表面温度受环境影响，假设为40°C 。试确定该导线的最大允许电流为多 少？ 解：(1)以长度为L 的导线为例，导线通电后生成的热量为I 2RL ,其中的一部分 热量用于导线的升温，其热量为心务中：一部分热量通过绝热层的 导热传到大气中，其热量为：门二 1 , d In 2 L d 1 根据能量守恒定律知：l 2RL -门 述二厶E = I 2RL -门 即 E = — L dT m = I 2RL - t w1 _tw2 4 di 1 , d 2 In 2 L d 1 q v 、d 2t ——' 2 dx =-(7000)= 4000 50 二 200000 W/m 3 t w1 - t w2 。 2 q x 卫=4000.： 0 = 0
上海交大传热学考题(A)-答案
2004－2005学年传热学考试试题（A ）答案 一 回答下列5题（25分） 答：略 二 如右图所示，在图中画出节点（i ，j ）的控制区域，并试导出其二维稳态导热时的离散方程。已知右侧壁绝热；顶端处于温度为f t 的流体中，换热系数为h ，有内热源为Φ ；网格均匀划分，且y x ?=?；材料的导热系数为λ。（10分） 解： 04 )(222,,1,,,1=Φ??+-?+?-?+?-?-- y x t t x h y t t x x t t y j i f j i j i j i j i λλ y x ?=?时，04 )(22 22,,1,,,1=Φ?+-?+-+--- x t t x h t t t t j i f j i j i j i j i λ λ 也可以化简为：Φ?+?++=?+-- λ λλ 2)2(21,,1,x t x h t t t x h f j i j i j i 三 由两种不同材料组成的一维复合平板如图1所示，左侧表面(0=x )保持恒温t 0，右侧表面（B A L L x +=）暴露于温度为∞t （∞>t t 0）、对流换热系数为h 的气流中，忽略复合平板与环境的辐射换热和接触热阻。（15分） 1 给出通过复合平板的稳态热流密度q 的计算 公式； 2 推导稳态时，平板A 和B 分界面温度t 1的计算公式； 3 假设导热系数B A λλ>，画出x 从0到∞的稳态温度分布趋势。 解：令 h R L R L R h B B B A A A 1 ,,===λλ 1 h L L t t q B B A A 10++-= ∞ λλ 2 A A A B B A A A A B B A A qR t L h L L t t t t L t t h L L t t q -=?++-- =?-=++-= ∞∞00011 0011λλλλλλ 或：h B A A h B A A B B R R R t R t R R t L t t h L t t q ++++= ?-=+-= ∞ ∞ 011 01)(1λλ t 0t ∞, h
传热学知识点总结
Φ-=B A c t t R 1211k R h h δλ=++传热学与工程热力学的关系： a 工程热力学研究平衡态下热能的性质、热能与机械能及其他形式能量之间相互转换的规律， 传热学研究过程和非平衡态热量传递规律。 b 热力不考虑热量传递过程的时间，而传热学时间是重要参数。 c 传热学以热力学第一定律和第二定律为基础。 传热学研究内容 传热学是研究温差引起的热量传递规律的学科，研究热量传递的机理、规律、计算和测试方法。 热传导 a 必须有温差 b 直接接触 c 依靠分子、原子及自由电子等微观粒子热运动而传递热量，不发生宏观的相对位移 d 没有能量形式的转化 热对流 a 必须有流体的宏观运动，必须有温差； b 对流换热既有对流，也有导热； c 流体与壁面必须直接接触； d 没有热量形式之间的转化。 热辐射： a 不需要物体直接接触，且在真空中辐射能的传递最有效。 b 在辐射换热过程中，不仅有能量的转换，而且伴随有能量形式的转化。 c ．只要温度大于零就有．．．．．．．．．能量．．辐射。．．． d ．物体的．．．辐射能力与其温度性质．．．．．．．．．．有关。．．． 传热热阻与欧姆定律 在一个串联的热量传递的过程中，如果通过各个环节的热流量相同，则各串联环节的的总热阻等于各串联环节热阻之和（I 总=I1+I2，则R 总=R1+R2） 第二章 温度场：描述了各个时刻．．．．物体内所有各点．．．．的温度分布。 稳态温度场：：稳态工作条件下的温度场，此时物体中个点的温度不随时间而变 非稳态温度场：工作条件变动的温度场，温度分布随时间而变。 等温面：温度场中同一瞬间相同各点连成的面 等温线：在任何一个二维的截面上等温面表现为 肋效率：肋片的实际散热量ф与假设整个肋表面．．．处于肋基温度．．．．时的理想散热量ф0 之比 接触热阻 Rc :壁与壁之间真正完全接触，增加了附加的传递阻力 三类边界条件 第一类：规定了边界上的温度值 第二类：规定了边界上的热流密度值 第三类：规定了边界上物体与周围流体间的表面．．传热系数．．．．h 及周围．．流体的温度．．．．． 。 导热微分方程所依据的基本定理 傅里叶定律和能量守恒定律 傅里叶定律及导热微分方程的适用范围 适用于：热流密度不是很高，过程作用时间足够长，过程发生的空间尺度范围足够大 不适用的：a 当导热物体温度接近0k 时b 当过程作用时间极短时c 当过成发生的空间尺度极小，与微观粒子的平均自由程相接近时
传热学习题解
传热学复习题及其答案（Ⅰ部分） 一、 概念题 1、试分析室内暖气片的散热过程，各个环节有哪些热量传递方式？以暖气片管内走热水为例。 答：有以下换热环节及传热方式： （1） 由热水到暖气片管道内壁，热传递方式为强制对流换热； （2） 由暖气片管道内壁到外壁，热传递方式为固体导热； （3） 由暖气片管道外壁到室内空气，热传递方式有自然对流换热和辐射换热。 2、试分析冬季建筑室内空气与室外空气通过墙壁的换热过程，各个环节有哪些热量传递方式？ 答：有以下换热环节及传热方式： （1） 室内空气到墙体内壁，热传递方式为自然对流换热和辐射换热； （2） 墙的内壁到外壁，热传递方式为固体导热； （3） 墙的外壁到室外空气，热传递方式有对流换热和辐射换热。 3、何谓非稳态导热的正规阶段？写出其主要特点。 答：物体在加热或冷却过程中，物体内各处温度随时间的变化率具有一定的规律，物体初始温度分布的影响逐渐消失，这个阶段称为非稳态导热的正规阶段。 4、分别写出Nu 、Re 、Pr 、Bi 数的表达式，并说明其物理意义。 答：（1）努塞尔(Nusselt)数，λ l h Nu = ，它表示表面上无量纲温度梯度的大小。 （2）雷诺(Reynolds)数，ν l u ∞= Re ，它表示惯性力和粘性力的相对大小。 （3）普朗特数，a ν =Pr ，它表示动量扩散厚度和能量扩散厚度的相对大小。 （4）毕渥数，λ l h B i = ，它表示导热体内部热阻与外部热阻的相对大小。 5、竖壁倾斜后其凝结换热表面传热系数是增加还是减小？为什么？。 答：竖壁倾斜后，使液膜顺壁面流动的力不再是重力而是重力的一部分，液膜流 动变慢，从而热阻增加，表面传热系数减小。另外，从表面传热系数公式知，公式中的g 亦 要换成θsin g ，从而h 减小。 6、按照导热机理，水的气、液、固三种状态中那种状态的导热系数最大？ 答：根据导热机理可知，固体导热系数大于液体导热系数；液体导热系数大于气体导热系数。所以水的气、液、固三种状态的导热系数依次增大。 7、热扩散系数是表征什么的物理量？它与导热系数的区别是什么？ 1/4 23l l x l s w gr h 4(t t )x ρλη??=?? -??