高等传热学知识重点(含答案)2019
传热学期末复习题及答案

传热学期末复习题及答案1. 什么是热传导?请简述其基本原理。
答案:热传导是指热量通过物体内部分子振动和碰撞传递的过程。
其基本原理是热量从高温区域向低温区域传递,直到温度达到平衡。
2. 描述傅里叶定律的数学表达式,并解释各参数的含义。
答案:傅里叶定律的数学表达式为:\[ q = -kA\frac{dT}{dx} \],其中 \( q \) 表示热流密度,\( k \) 表示材料的热导率,\( A \) 表示横截面积,\( \frac{dT}{dx} \) 表示温度梯度。
3. 热对流与热传导有何不同?答案:热对流是指流体中热量的传递,依赖于流体的运动。
它与热传导不同,因为热传导仅依赖于物体内部分子的振动和碰撞,不涉及流体的运动。
4. 什么是热辐射?简述其特点。
答案:热辐射是指物体因温度而发射的电磁波,这种辐射不需要介质即可传播。
其特点是具有定向性和选择性,并且与物体表面的温度有关。
5. 根据斯特藩-玻尔兹曼定律,黑体辐射功率与哪些因素有关?答案:根据斯特藩-玻尔兹曼定律,黑体辐射功率与物体的绝对温度的四次方成正比,与辐射表面的面积成正比。
6. 什么是复合传热?请给出其计算公式。
答案:复合传热是指同时存在热传导、热对流和热辐射三种传热方式的情况。
其计算公式为:\[ q_{total} = q_{conduction} +q_{convection} + q_{radiation} \]。
7. 描述牛顿冷却定律的数学表达式,并解释其物理意义。
答案:牛顿冷却定律的数学表达式为:\[ \frac{dT}{dt} = hA(T -T_{\infty}) \],其中 \( \frac{dT}{dt} \) 表示物体温度随时间的变化率,\( h \) 表示对流换热系数,\( A \) 表示物体表面积,\( T \) 表示物体表面温度,\( T_{\infty} \) 表示周围流体的温度。
该定律描述了物体温度变化与周围流体温度差的关系。
传热学第四章复习题答案

传热学第四章复习题答案
1. 什么是热传导?
答:热传导是指热量通过物质内部分子、原子或电子的振动和碰撞,从高温区域传递到低温区域的过程。
2. 傅里叶定律的数学表达式是什么?
答:傅里叶定律的数学表达式是 \( q = -kA\frac{dT}{dx} \),其中\( q \) 是热流密度,\( k \) 是材料的热导率,\( A \) 是垂直于热流方向的面积,\( \frac{dT}{dx} \) 是温度梯度。
3. 热传导的三种基本方式是什么?
答:热传导的三种基本方式是:导热、对流和辐射。
4. 什么是比热容?
答:比热容是指单位质量的物质温度升高1摄氏度所需吸收的热量。
5. 热传导系数和热导率的区别是什么?
答:热传导系数是指材料单位面积上单位时间内通过的热量与温度梯度的比值,而热导率是指材料单位长度上单位时间内通过的热量与温度梯度的比值。
6. 什么是热阻?
答:热阻是指阻止热量传递的能力,其值等于温度差与热流密度的比值。
7. 什么是热容?
答:热容是指单位质量或单位体积的物质温度升高1摄氏度所需吸收的热量。
8. 热对流和热辐射的主要区别是什么?
答:热对流需要介质进行热量传递,而热辐射不需要介质,可以在真空中进行。
9. 什么是斯特藩-玻尔兹曼定律?
答:斯特藩-玻尔兹曼定律表明,一个黑体单位面积的辐射功率与其绝对温度的四次方成正比。
10. 什么是热交换器?
答:热交换器是一种设备,用于在两个或多个流体之间传递热量,以实现温度的调整或能量的回收。
高等传热学复习题带答案

高等传热学复习题1.简述求解导热问题的各种方法和傅立叶定律的适用条件。
答:导热问题的分类及求解方法:按照不同的导热现象和类型,有不同的求解方法。
求解导热问题,主要应用于工程之中,一般以方便,实用为原则,能简化尽量简化。
直接求解导热微分方程是很复杂的,按考虑系统的空间维数分,有0维,1维,2维和3维导热问题。
一般维数越低,求解越简单。
常见把高维问题转化为低维问题求解。
有稳态导热和非稳态导热,非稳态导热比稳态导热多一个时间维,求解难度增加。
有时在稳态解的基础上分析非稳态稳态,称之为准静态解,可有效地降低求解难度。
根据研究对象的几何形状,又可建立不同坐标系,分平壁,球,柱,管等问题,以适应不同的对象。
不论如何,求解导热微分方程主要依靠三大方法:甲.理论法乙.试验法丙.综合理论和试验法理论法:借助数学、逻辑等手段,根据物理规律,找出答案。
它又分:分析法;以数学分析为基础,通过符号和数值运算,得到结果。
方法有:分离变量法,积分变换法(L a p l a c e变换,F o u r i e r变换),热源函数法,G r e e n函数法,变分法,积分方程法等等,数理方程中有介绍。
近似分析法:积分方程法,相似分析法,变分法等。
分析法的优点是理论严谨,结论可靠,省钱省力,结论通用性好,便于分析和应用。
缺点是可求解的对象不多,大部分要求几何形状规则,边界条件简单,线性问题。
有的解结构复杂,应用有难度,对人员专业水平要求高。
数值法:是当前发展的主流,发展了大量的商业软件。
方法有:有限差分法,有限元法,边界元法,直接模拟法,离散化法,蒙特卡罗法,格子气法等,大大扩展了导热微分方程的实用围,不受形状等限制,省钱省力,在依靠计算机条件下,计算速度和计算质量、围不断提高,有无穷的发展潜力,能求解部分非线性问题。
缺点是结果可靠性差,对使用人员要求高,有的结果不直观,所求结果通用性差。
比拟法:有热电模拟,光模拟等试验法:在许多情况下,理论并不能解决问题,或不能完全解决问题,或不能完美解决问题,必须通过试验。
(完整版)传热学知识点总结

Φ-=BA 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.....。
传热学知识点总结

传热学知识点总结本文将围绕传热学的基本概念、传热方式、传热方程、传热实验和应用等方面进行详细的介绍和总结,以便读者更好地了解传热学的相关知识。
一、传热学的基本概念1. 热量传递热量传递是指物体内部或物体之间由于温度差异而产生的热量的传递过程。
热量的传递方式主要有传导、对流和辐射三种。
2. 传热方程传热方程描述了物体内部或物体之间热量传递的数学关系,是传热学的基础理论。
传热方程一般包括传热率、温度差和传热面积等参数,可以用来计算热量传递的速率和大小。
3. 传热系数传热系数是描述物体材料对热量传递率影响的重要参数,通常用符号h表示。
在物质传热过程中,传热系数的大小直接影响热量的传递速率。
4. 传热表面积传热表面积是指在热量传递过程中热量流经的表面积,是计算热传递速率的重要参数。
传热表面积的大小与物体的形状和大小有关,也与传热方式和传热系数有关。
5. 热传导热传导是一种物质内部热量传递的方式,指的是热量通过物质内部原子、分子之间相互作用的传递过程。
热传导是传热学的基本概念之一。
6. 热对流热对流是一种物体表面热量传递的方式,指的是热量通过流体传递到物体表面,然后再由物体表面传递到其它介质的传热过程。
7. 热辐射热辐射是一种通过电磁波传递热量的方式,是物体之间没有接触的情况下进行热量传递的重要方式。
热辐射是传热学的另一个基本概念之一。
二、传热方式1. 传导传热传导传热是指热量通过物质内部的原子、分子的直接作用而传递的方式。
在传导传热过程中,热量的传递是从高温区向低温区进行的,其传热速率与温度差和物质的传热系数有关。
2. 对流传热对流传热是指流体传热传递的方式,包括自然对流和强制对流两种。
在对流传热过程中,流体的流动是热量传递的主要形式,其传热速率与流体的流速、温度差和传热面积有关。
3. 辐射传热辐射传热是通过电磁波传递热量的方式,是物体之间没有接触的情况下进行热量传递的重要方式。
在辐射传热过程中,热量的传递不依赖于介质,而是通过电磁波的辐射进行的。
传热学复习题及其部分答案

零、基本概念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,称为外表对流传热,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,称为外表辐射传热,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。
11.温度场:某一瞬间物体内各点温度分布的总称。
一般来说,它是空间坐标和时间坐标的函数。
12.等温面(线):由物体内温度相同的点所连成的面〔或线〕。
13.温度梯度:在等温面法线方向上最大温度变化率。
14.热导率:物性参数,热流密度矢量与温度降度的比值,数值上等于1 K/m的温度梯度作用下产生的热流密度。
热导率是材料固有的热物理性质,表示物质导热能力的大小。
传热学复习题答案

传热学复习题答案传热学复习题答案传热学是研究物体内部或不同物体之间热能传递的科学。
在工程领域中,传热学是一个重要的学科,涉及到各种热力学和热传导的问题。
下面将给出一些传热学复习题的答案,帮助读者更好地理解这个领域。
1. 什么是传热学?传热学是研究物体内部或不同物体之间热能传递的科学。
它涉及到热传导、对流传热和辐射传热等不同的传热机制。
传热学在工程领域中有着广泛的应用,例如在建筑设计、能源系统和材料科学中。
2. 什么是热传导?热传导是指物质内部的热能传递。
当物体的温度不均匀时,热能会从高温区域传递到低温区域,直到达到热平衡。
热传导的速率取决于物体的导热性质和温度梯度。
3. 什么是对流传热?对流传热是指通过流体的运动来传递热能。
当物体与周围流体接触时,流体会受热膨胀,形成对流循环,将热能从物体表面带走。
对流传热的速率取决于流体的流动性质、温度差和表面特性。
4. 什么是辐射传热?辐射传热是指通过电磁辐射来传递热能。
所有物体都会辐射出热能,其强度和频率分布与物体的温度相关。
辐射传热的速率取决于物体的温度和表面特性。
5. 传热系数是什么?传热系数是用来描述热传导、对流传热或辐射传热速率的物理量。
它的单位是W/(m2·K),表示单位面积上单位温度差下的热能传递速率。
传热系数取决于物体的性质、传热介质和传热界面的特性。
6. 什么是热阻?热阻是指物体或传热界面对热能传递的阻碍程度。
它是传热系数的倒数,单位是K/(W/m2)。
热阻越大,热传递速率越慢。
7. 什么是传热方程?传热方程是用来描述物体内部或不同物体之间热能传递的方程。
根据不同的传热机制,传热方程可以是热传导方程、对流传热方程或辐射传热方程。
这些方程可以用来计算温度分布、传热速率和热流等参数。
8. 什么是热辐射?热辐射是指物体由于其温度而产生的电磁辐射。
根据斯特藩-玻尔兹曼定律,热辐射的强度与物体的温度的四次方成正比。
热辐射在许多工程和科学领域中都有重要的应用,例如太阳能、红外线技术和热成像。
传热学知识点

传热学知识点常用得相似准则数:①努谢尔特:Nu=aL/λ分子就是实际壁面处得温度变化率,分母就是原为l得流体层导热机理引起得温度变化率反应实际传热量与导热分子扩散热量传递得比较。
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与粘性力相对大小。
Re就是判断流态得。
③格拉小夫准则Gr=gβ△tL3/V2 Gr得大小表明浮升力与粘性力得得相对大小,Gr表明自然流动状态兑换热得影响。
④普朗特准则: Pr=V/a Pr表明动量扩散率与热量扩散率得相对大小。
辐射换热时得角系数: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、混合式与回热式,按传热表面得结构形式分为管式与板式间壁式热交换器按两种流体相互间得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就是其内部各点温度趋于均匀一致得能力。
Α大得物体被加热时,各处温度能较快得趋于一致。
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得热量,正比例于当地垂直于截面方向上得温度变化率2集总参数法:忽略物体内部导热热阻得简化分析方法3临界热通量:又称为临界热流密度,就是大容器饱与沸腾中得热流密度得峰值4效能:表示换热器得实际换热效果与最大可能得换热效果之比5对流换热就是怎样得过程,热量如何传递得?对流换热:指流体各部分之间发生宏观运动产生得热量传递与流体内部分子导热引起得热量传递联合作用得结果。
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得流动)与强制对流(依靠泵或风机等外力作用引起得流体宏观流动)。
影响换热系数因素:流体得物性,换热表面得形状与布置,流速,流动起因(自然、强制),流动状态(层流、湍流),有无相变。
6何谓凝结换热与沸腾换热,影响凝结换热与沸腾换热得因素?蒸汽与低于饱与温度得壁面接触时,将汽化潜热传递给壁面得过程称为凝结过程。
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高等传热学知识重点
1.什么是粒子的平均自由程,Knusen数的表达式和物理意义。
Knusen数的表达式和物理意义:(Λ即为λ,L为特征长度)
2.固体中的微观热载流子的种类,以及对金属/绝缘体材料中热流的贡献。
3.分子、声子和电子分别满足怎样的统计分布律,分别写出其分布函数的表达式
分子的统计分布:Maxwell-Boltzmann(麦克斯韦-玻尔兹曼)分布:
电子的统计分布:Fermi-Dirac(费米-狄拉克)分布:
声子的统计分布:Bose-Eisentein(波色-爱因斯坦)分布;
高温下,FD,BE均化为MB;
4.什么是光学声子和声学声子,其波矢或频谱分布各有特性?
答:声子:晶格振动能量的量子化描述,是准粒子,有能量,无质量;
光学声子:与光子相互振动,发生散射,故称光学声子;
声学声子:类似机械波传动,故称声学声子;
5.影响声子和电子导热的散射效应有哪些?
答:影响声子(和电子)导热的散射效应有(热阻形成的主要原因):
①界面散射:由于不同材料的声子色散关系不一样,即使是完全结合的界面也是有热阻的;
②缺陷散射:除了晶格缺陷,最典型的是不纯物掺杂颗粒的散热,散射位相函数一般为Rayleigh散
射、Mie散射,这与光子非常相似;
③声子自身散射:声子本质上是晶格振动波,因此在传播过程中会与原子相互作用,会产生散射、
吸收和变频作用。
6.简述声子态密度(Density of State)及其物理意义,德拜模型和爱因斯坦模型的区别。
答:声子态密度(DOS)[phonon.s/m3.rad]:声子在单位频率间隔内的状态数(振动模式数)Debye(德拜)模型:
Einstein(爱因斯坦)模型:
7.分子动力学理论中,L-J势能函数的表达式及其意义。
答:Lennard-Jones 势能函数(兰纳-琼斯势能函数),只适用于惰性气体、简单分子晶体,是一种合理的近似公式;式中第一项可认为是对应于两体在近距离时以互相排斥为主的作用,第二项对应两体在远距离以互相吸引(例如通过范德瓦耳斯力)为主的作用,而此六次方项也的确可以使用以电子-原子核的电偶极矩摄动展开得到。
8.热传导的两步模型所反映的物理过程。
常用的微尺度温度/热物性测量方法。
9.闪光法物性测量方法的假设条件和限制条件。
10.能够绘制出时域热反射(TDTR)实验系统的原理简图,了解交流测量的优势以及锁相放大
器的主要功能。
11.速度边界层和热边界层的定义及区别。
12.熟悉管内层流热边界层分布和自由对流外部热边界层分布。
13.高Pr数和低Pr数管内湍流热边界层分布特点。
答:Pr:,表征流体流动中动量交换与热交换相对重要性的一个无量纲参数;
高Pr流体湍流边界层发展速度较低Pr流体更慢。
14.湍流边界层沿高程分布的定性结构,了解Couette 流动假设。
答:湍流边界层沿高程分布的定性结构:
Couette流动假设:
15.了解热辐射不同的应用背景。
16.热辐射的普朗克定律,维恩位移定律。
答:①普朗克黑体辐射定律:黑体辐射按波长的分布规律(即单色辐射率)
②维恩位移定律:
17.什么是Stefan-Boltzmann定律,解释什么是发射率,什么是吸收率,什么是黑体,什么是灰体。
答:
①发射率(黑度):,物体表面单位面积上辐射出的辐通量与同温度下黑体辐射出的辐通量的比值;
②吸收率:α,投射到物体上而被吸收的热辐射能与投射到物体上的总热辐射能之比;
③黑体:吸收比为1,发射吸收均为同温度下最大的理想模型;
④灰体:发射率为常数,与波长角度无关的理想模型
18.简述基尔霍夫定律的表达式及其物理意义。
答:热平衡时,任意物体对黑体投入辐射的吸收率等于同温度下该物体的发射率;
注意:无论是否热平衡,普通表面的单色黑度和单色吸收率始终是相等的。
19.辐射传输控制方程的表达式。
辐射的常用数值计算方法有哪些?什么是离散坐标法?答:辐射微分方程:
常用数值计算方法:
离散坐标法:一种直接求解辐射微分方程的方法,类似CFD的动量方程求解。
其适应性广,效率与精度均较高。
既然定向辐射强度I有方向性,每个单元发射和吸收的定向辐射来自四面八方,离散坐标是指将这些定向辐射只离散到有限的几个空间方位内,每个空间方位占据一个空间立体角。
当这些有限个方位内的定向辐射强度通过方程求解后,即可通过加权求和得到辐射热流和辐射换热量。
方法:①首先对方为空间进行划分(Lathrop-Carlson划分法等);②对辐射微分方程进行离散化:③对边界面进行离散化;④对每个划分的小空间的方程,利用CFD方法求解。
⑤加权求和得到辐射热流和辐射换热量。
缺点:易产生假扩散或射线盲区效应。
20.简述近场辐射的概念及其存在的条件。
答:近场辐射:通常两表面间的距离远大于热辐射波长λ,两表面间通过电磁波传递能量,辐射换热量不可能超过黑体间的辐射换热量。
但当两表面非常接近,间距小于热辐射波长λ时,将产生一类新的电磁相互作用(如光子隧道效应),由于界面间电荷偶极子的共振效应与电磁涨落作用(电荷无规热运动),使得出现辐射作用远强于黑体辐射(高3-5量级)的反常传热效果的现象,即为近场辐射。
存在条件:两表面间距小于热辐射波长λ。
21.分析导热和对流的能量方程时,两类方程的主要区别是什么?
22.能量方程的分析求解过程中,反映过程与周围环境相互作用的条件的第一类、第二类、
第三类边界条件分别是什么?
23.二维边界层分析中,速度、热和传质的边界层内有哪些关系式?
24.三个无量纲参数,普朗特数Pr、施密特数Sc和刘易士数Le的定义和区别是什么?
25.湍流分析过程中,Reynolds时均的定义是什么?
26.层流外部边界层的流动和换热的应用背景有哪些?
27.强迫与自由综合对流或者自由与强迫混合对流在很多工程装置和自然界的传递过程中都
会发生,对于Pr=0.7的助流情况,如何区分流动的状态?
28.什么是范德瓦尔斯力,其组成和性质是什么。
答:Vdw组成:诱导力(Wind:induction force)、色散力(Wdisp:dispersion force)、取向力(Worient:dipole-dipole force)。
29.试简述Hamaker常数和脱离压的定义和物理含义,Hamaker常数与表面浸润性的关系。
30.接触角的含义及Young方程的表达式,理解接触角与浸润性的关系,及浸润性的影响因
素。
31.沸腾气泡产生及生长的三个基本条件,气泡生长阶段及其特点。
32.流动沸腾产生沸腾抑制的原因,流动饱和沸腾的传热机理。
33.常规尺度和微尺度通道内气液两相流的流型,及产生区别的原因。
34. 理解下列无量纲数或参数的名称和物理意义。
35. 从热力学的角度(最小自由能和熵增原理),理解相变的物理本质(F =E-TS )。
答:
()l l
s
v lv c Ja T T h ρρ∞=
−/Ca u μσ
=2/We u d ρσ
=1/2
[/()]c l v l g σρρ=−Kn L
λ=
2
2(/)()/d h c l v h
Bo D l g D ρρσ
==−
36.提高沸腾相变换热系数的几种常用方法,临界热流密度产生的机理。
37.珠状凝结与膜状凝结换热性能的区别,珠状凝结换热的主要热阻。
38.简述热管的基本传热原理和特点,热管的传热能力受哪些因素的制约?毛细芯设计的基本原则
是什么?
39. 简述(火积)的概念及在传热性能优化中的应用原理。
40. 简述热波模型的物理含义。
热波模型:一种基于熵产的非傅里叶导热模型
41.试用热阻网络法分析槽式聚光吸热器的传热过程,并列出相应的微分方程组及边界条件。