3322高等传热学(1)
研传热学试题1
热能与动力工程研究生2003级《高等传热学》试题（1）计算题（共7题，每题10分，共70分）1、锻造炉内有1200℃的炉气，用于加热锻件，工艺要求锻件被加热到1000℃，试讨论影响加热时间的因素：（1） 有哪些炉气参数，如何影响？（2） 有哪些炉壁表面参数，如何影响？（3） 有哪些锻体本身的因素，如何影响？2、设某种材料的局部导热系数按)1(0bt +=λλ的关系式变化，对于由该材料做成的一块厚δ的无内热源的平板，试：（1） 导出利用两侧面温度)0(1=x t 、)(2δ=x t 计算导热量的公式； （2） 证明下列关系式成立δλλλλx =--212221，其中1λ、2λ为相应与温度1t 、2t 的导热系数； （3） 导出平板中温度沿方向的下列两个公式：bx b x t 1]([1)(2/12122210--+=λλδλλ bb qx t b x t 12)1()(021--+=λ 3、试建立具有内热源)(.x φ、变截面、变导热系数的一维稳态导热问题的温度场微分方程式。
参考如图4、在附图所示的有内热源的二维导热区域中，一个界面绝热，一个界面等温（包括节点4），其余两个界面与温度为f t 的流体对流换热，h 均匀，内热源强度为)(.x φ。
试列出节点1、2、5、6、9、10的离散方程。
5、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关系式：x x Re /1/～δ6、试用简捷方法确定本题附图的角系数2,1X（1）在垂直纸面方向无限长。
（2）半球内表面与底面（3）半球内表面与1/4底面 （4）球与无限大平面7、两块平行放置的平板的表面发射率为0.8，温度分别为1t =527℃及2t =27℃，板间距远小于板的宽度与高度。
试计算：（1）板1的自身辐射；（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间的辐射换热量；（7）若两块钢板之间放一块黑度为8.0=p ε的遮垫板，求净辐射强度；（8）若两板间为一块黑度为05.0=p ε的铝铂遮垫板，求净辐射强度。
高等传热学稳态导热1
)(2=Φ+∇=Φ+∇∙∇∙∙λλt t )(12133212dx dt h h h dx d h h h t =∇高等传热学稳态导热第二讲: 稳态导热 1. 控制方程：B a s i c E q s当导热系数为常量时：P o i s s i o n E q . v 当 1-D 时: 其中拉梅系数 h 1,h 2,h 32．1D ，有内热源，3r d B .C 时的解 【1】1D ，内热源为常数，3r d B .C 时的解若沿传热方向r 传热面积A 的变化规律为A =C r n ，有边界条件:其解为: 2222(1)R r t t m hR R λλ∞Φ-=+- 其中： n m =2(n +1) V /A =R /(n +1)0 2 R 1 4 R /2 2 6 R /3202(1)R t t m hRλλ∞Φ-=+在r=R(外表面)处的温度: 2w R t t hm ∞Φ-= 导热体最大温差：20w R t t m λΦ-= 。
温差正负取决于内热源，加热为正，吸热为负。
外表面热流与内热源关系：/()/(1)w w q V A h t t R n ∞=Φ=-=Φ+ Spheren Cylinder n Plate n dr dt r n dr t d 210022====Φ++∙λ0,0,()w dt r dr dt hr R t t dr λ∞====--当h =∞， t ∞=t w :相当于外表面是第一类边界条件222(1)R r t t m Rλ∞Φ-=-【2】．1D ，内热源为温度线性函数a bt Φ=+ ，3r d B .C 时的解： 一般有：20t a bt λ∇++=，叫H e l m h o t z e q s将：a bt Φ=+ 代入H e l m h o t z e q s ，得：2/0b λ∇Φ+Φ= 。
1D ：220d n d b dr r dr λ∙∙∙ΦΦΦ++=))A B Φ=+ 平壁 B =0, /()))A h h ∞=Φ- 00))AJ BY Φ=+ 圆筒壁 B =0, ))A B Φ=+ 可用于通电导线、核燃料的计算。
高等传热学ppt课件(2024)
2024/1/27
16
黑体辐射特性及计算
01
黑体定义
能够吸收所有波长的辐射能的物 体。
02
黑体辐射特性
03
黑体辐射计算
黑体辐射力随温度升高而迅速增 加，黑体辐射光谱连续且分布广 泛。
利用普朗克定律计算黑体的单色 辐出度，利用斯特藩-玻尔兹曼 定律计算黑体的全波长辐出度。
2024/1/27
17
实际物体辐射特性及计算
自然对流
由于温度梯度引起的密度差异而产生的流动 。
强制对流
由外部力（如风扇、泵等）驱动流体流动。
2024/1/27
混合对流
自然对流和强制对流同时存在的对流现象。
12
对流换热微分方程组及定解条件
连续性方程
表示质量守恒的方程。
动量方程
表示动量守恒的方程，即Navier-Stokes方程。
能量方程
表示能量守恒的方程，即传热方程。
2024/1/27
25
新能源领域中的传热问题
2024/1/27
太阳能利用中的传热问题
01
研究太阳能集热器、太阳能电池等设备的传热特性和优化方法
，提高太阳能利用效率。
燃料电池中的传热传质问题
02
分析燃料电池内部热量和质量的传递过程，探讨提高燃料电池
性能和寿命的方法。
地热能利用中的传热技术
03
探讨地热能提取、输送和利用过程中的传热技术，如地热换热
传热过程强化的方
法
详细阐述各种传热过程强化方法 ，如采用涡流发生器、添加纳米 颗粒、采用微通道技术等，并分 析其强化传热机理和效果。
2024/1/27
21
传热设备性能评价与优化
高等传热学1
谢
谢
• •
• • • •
第一章 对流换热概论
第一节：牛顿冷却公式：
第三章： 稳态导热
控制方程（Possion Eqs）：
热管是一种高效传热元件，最早用于航天工程中。其原理是 创造条件使热管内工质（联苯）总是处在相变换热的状态， 利用物体发生汽液相变时传热能力强，温度均匀的特点，达 到热管传热能力强，等温性好的要求，被人们称为热超导体。 我们利用热管技术设计的均温板，板上温差可控制在0.5℃以 内。现场大家看到的实物就是我们用热管技术制造的均温热 箱模型。其等温性完全满足热箱技术要求，而且可以对温度 高低进行调节，这一简单模型说明我们有能力达到招标要求。 采用热管原理来设计制造热箱，是我们的技术独创。
闭气相联苯加热热箱的加热温度的目的。
热箱 电加热棒
温度传感器
可控硅信号 转换模块 电加热棒
温度传感器
PLC-AO 模块
工控机
PID运 算 模块 参数设定
温度信号 调ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ模块
PLC-AI 模块
PLC-CPU 模块
越限报警 模块
信息管理 模块
本项目的关键技术包括： 1 全封闭式气相联苯热箱制造技术 利用热管技术设计的全封闭式联苯热箱全套制造技术，制造 的热箱等温性好，使用寿命长，安全可靠，在100℃~250℃温 度范围内任意调节，达到全封闭式联苯热箱国际先进水平。 2 全封闭式联苯热箱温度控制系统 全封闭式联苯热箱温度控制系统技术关键包括：不同种类、 粗细化纤丝加弹、定型对热箱温度的不同要求；联苯相变过 程对热箱上、下温差的影响、温度测点的合理布置；热电阻 信号的精确测量，信号转换模块的设计及研制，干扰、误差 信号的抑制及补偿；可控硅驱动信号转换、驱动模块的设计 及研制；控制回路内、外扰影响因素试验研究，模糊智能PID 自适应控制算法研究及控制回路调试；上位工控机人机界面 软件的编制及调试；整机合成后的温度控制系统联调。
《高等传热学chap》课件
详细描述
求解导热问题的方法主要包括解析法和数值法两大类，解析法适用于简单几何形状和边界条件，数值法则更为通用。
总结词
求解导热问题的方法主要包括解析法和数值法两大类。解析法适用于简单几何形状和边界条件的问题，可以通过数学推导得到精确解。数值法则适用于更复杂的问题，通过将导热微分方程离散化，采用差分、有限元或有限差分等方法求解。数值法可以处理复杂的几何形状、非均匀介质和复杂的边界条件等问题，但计算量较大，需要借助计算机进行求解。
高等传热学chap
Chap.1 传热学简介Chap.2 导热基本定律Chap.3 对流换热Chap.4 辐射换热Chap.5 传热过程综合分析
contents
目录
Chap.1 传热学简介
CATALOGUE
01
传热学是一门研究热量传递现象的科学，主要涉及温度差引起的热量传递以及热量传递过程中的规律和现象。
总结词
导热微分方程是描述导热过程的基本方程，它基于能量守恒原理和傅里叶定律。
导热微分方程是传热学中的基本方程，它表示在稳态或瞬态导热过程中，单位时间内通过单位面积传递的热量与温度梯度成正比。该方程基于能量守恒原理和傅里叶定律，适用于各种形状和材料的导热问题。求解导热微分方程可以得到导热问题的温度分布和热量传递情况。
通过改进传热设备结构和操作方式，提高传热效率，如增加换热面积、采用新型导热材料等。
传热削弱
在特定场合下，为了限制热量传递而采取措施削弱传热过程，如隔热、保温等。
热量有效利用
合理利用和回收热量，实现能量的高效利用，减少能源浪费。
THANKS
感谢观看
总结词
求解对流换热问题的方法主要包括实验研究、理论分析和数值模拟。
要点一
高等传热学-热传导理论No1
Copyright by HIT
哈尔滨工业大学航空航天热物理研究所
时间条件的一般表达式
三类边界条件的一般表达式
10:21
Copyright by HIT
哈尔滨工业大学航空航天热物理研究所
二、各向异性介质中的导热
各个方向上导热系数都相同的均匀物质，称为各向同性介 质。此外，还有许多天然和人造材料，它们在各个方向上的结 构不同、因而不同方向上的导热系数也不相同，这样的物质称 为各向异性介质，例如晶体、木材、石墨、天然沉积岩、强化 结构纤维等都是典型的各向异性材料。晶体的导热系数随晶格 的不同排列方向而变化；木材沿纤维方向、垂直于木纹方向以 及环绕木纹方向上的导热系数各不相同。有的材料虽然本身是 各向同性的，但从实际应用的角度看，却往往表现出各向异性 的特征，例如由硅钢片叠合而成的变压器铁芯、电机的定子等， 沿叠层方向的导热系数值小于垂直于叠层方向的导热系数值。 傅里叶定律只适用于各向同性材料。
10:21
Copyright by HIT
哈尔滨工业度有限这一概念，得到导热的基本定律与傅立叶 定律不同。某时某点的瞬时热流密度表达式
10:21
Copyright by HIT
哈尔滨工业大学航空航天热物理研究所
10:21
Copyright by HIT
哈尔滨工业大学航空航天热物理研究所
10:21
Copyright by HIT
哈尔滨工业大学航空航天热物理研究所
温差（温度分布的不均匀）是导热过程的驱动力。在均匀 各向同性材科中，某一方向上的热流密度仅与该方向上的温度 变化率有关，即某一方向上的温度变化只在该方向上引起热量 的传递。在各向异性材料中情况不完全相同。温度分布的不均 匀性是导致热能输运（导热）的原因之一。此外，在有多种不 均匀性存在的情形下，会发生交叉作用现象。对于导热过程， 这种交叉现象表现为某一方向上的热流密度不仅与该方向上的 温度变化率有关，而且还受其它方向上的温度变化率的影响， 但不同方向上的温度变化率对热流密度影响的程度不同。
传热学第一章
14
15
固体的热导率
金属的热导率：
金属 12~418 W (m C)
纯金属的导热：依靠自由电子的迁移和晶格的振动 主要依靠前者 金属导热与导电机理一致；良导电体为良导热体： 银 铜 金 铝
T
晶格振动的加强干扰自由电子运动
10K:Cu 12000 W (m C) 15K : Cu 7000 W (m C)
2
学习侧重点：
在理论上做较深入的阐述，注意把数学 理论和传热学问题更好地结合，遵循 “物理模型-数学模型-分析求解”的模 式 要求：掌握热传导、对流换热和辐射换热的 基本理论及分析求解方法，传热强化的原则 和手段
3
第一章
热传导（导热） (heat conduction)
研究方法： 从连续介质的假设出发、从宏观的角度 来讨论导热热流量与物体温度分布及其他影 响因素之间的关系。
5
3）温度梯度(temperature gradient)
在温度场中，温度沿x方 向的变化率(即偏导数)
t x
lim x 0
t x
温度梯度：等温面法线方向的温度变化率矢量： t gradt n 温度梯度是矢量，指 n 向温度增加的方向。
t t t gradt i j k x y z
t 0 f ( x, y, z)
25
4)边界条件 说明导热物体边界上的热状态以及与周围环境之间 的相互作用, 例如,边界上的温度、热流密度分布以及 边界与周围环境之间的热量交换情况等。 常见的边界条件分为以下三类:
(a) 第一类边界条件 给出边界上的温度分布及其随时间的变化规律：
tw f , x, y, z
31
高等传热学
高等传热学问题及答案1. 简述三种基本传热方式的传热机理并用公式表达传热定律；传热问题的边界条件有哪两类？2. 有限元法求解传热问题的基本思想是什么？基本求解步骤有哪些？同有限差分方法相比其优点是什么？3. 什么是形函数？形函数的两个最基本特征是什么？4. 加权余量法是建立有限元代数方程的基本方法，请描述四种常见形式并用公式表达。
5. 特征伽辽金法（CG ）在处理对流换热问题时遇到什么困难？特征分离法（CBS ）处理对流换热问题的基本思想是什么？第一题：（1）热传导传热传导模式是因为从一个分子到另一个分子的能量交换，没有分子的实际运动，如果自由电子存在，也可能因为自由电子的运动。
因此，这种形式的热输送在很大程度上取决于介质的性质，如果存在温度差，热传导发生在固体，液体和气体。
书上补充：当两个物体有温差，或者物体内部有温度差时，在物体各部分之间不发生相对位移的情况下，物体微粒（分子，原子或自由电子）的热运动传递了热量。
（2）热对流()a w T T h q -=（牛顿冷却定律） 存在于液体和气体中的分子具有运动的自由，它们随身携带的能量（热量），从热区域移动到冷区域。
由于在液体或气体的宏观运动，热量传递从一个地区到另一个地方 ,加上流体内的热传导能量传递,称为对流换热。
对流可能是自然对流、强制对流，或混合对流。
百度补充：对流仅发生于流体中，它是指由于流体的宏观运动使流体各部分之间发生相对位移而导致的热量传递过程。
由于流体间各部分是相互接触的，除了流体的整体运动所带来的热对流之外，还伴生有由于流体的微观粒子运动造成的热传导。
在工程上，常见的是流体流经固体表面时的热量传递过程，称之为对流传热。
（3）辐射4w T q εσ= （ 斯蒂藩-玻耳兹曼定律）任何（所有）物体和任何（所有）温度都能产生热辐射。
（绝对零度以上）这是唯一一种发生热传递不需要介质的方式。
热辐射本质上是从物体的表面发射电磁波，由电磁波携带能量进行能量传输。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
华中科技大学博士研究生入学考试
《内燃机理论（二）》考试大纲
第一部分考试说明
一、考试性质
内燃机理论是为招收我校动力机械及工程专业博士研究生而设置的。
它的评价标准是高等学校动力机械及工程专业或相近专业优秀硕士毕业生能达到的水平,以保证被录取者具有较好的内燃机基础理论与专业知识。
二、考试形式与试卷结构
(一) 答卷方式：闭卷，笔试；
(二) 答题时间：180分钟；
(三) 各部分内容的考查比例(满分为100分)
化学热力学基础约10%
燃烧反应的化学平衡、化学反应动力学约10%
内燃机的燃油供给与喷射雾化约10%
内燃机的着火与火焰传播约10%
内燃机的燃烧与放热约20%
内燃机的换气过程约10%
内燃机增压约10%
内燃机有害排放物的控制与净化约20%
(四) 题型比例
概念题约10%
问答题约70%
计算题约20%
(五) 参考书目：
1.《内燃机原理》，刘永长主编，华中理工大学出版社。
2.《内燃机燃烧学》，魏象仪主编，大连理工大学出版社。
第二部分考查要点
一.、化学热力学(热化学)基础
1. 基本概念：反应热，生成热，燃烧热
2. 反应总热量守恒定律(盖斯定律)
3. 反应热与温度的关系--基尔霍夫定律
4. 热化学计算
二、燃烧反应的化学平衡
1.气相化学平衡
2.平衡常数及其表示法
3.自由焓，标准生成自由焓
4.平衡常数与温度的关系式
5.化学平衡计算在内燃机燃烧中的应用
三、燃烧过程的化学反应动力学
1. :基元反应和总体反应
2.反应速度及其影响因素，反应速度的计算
3.反应速度理论
4.链式反应
四、内燃机的燃油供给与喷射雾化
1. 内燃机燃油喷射系统
2. 柴油机的燃油喷射过程及其影响因素
3. 燃油喷雾特性
4. 燃油喷雾混合的计算机模拟
5. 内燃机的不正常燃油喷射及其消除
五、内燃机的着火与火焰传播
1.着火的分类：热着火，链式反应着火，热链式着火
2.氢- 氧着火界限图
3.烃类三阶段着火过程
4.滞燃期及其影响因素
5.火焰结构及其传播速度
六、内燃机的燃烧与放热
1.内燃机缸内的空气运动
2.点燃式内燃机的燃烧
3.压燃式内燃机的燃烧
4.内燃机的燃烧放热及其热平衡
七、内燃机的换气过程
1. 四冲程内燃机的换气过程
2. 四冲程内燃机的充气系数
3. 四冲程内燃机配气定时的确定
4. 二冲程内燃机的换气过程及其品质评定
5. 换气过程的试验研究
八、内燃机增压
1. 增压技术和增压方式
2. 废气可用能和涡轮增压系统
3. 涡轮增压器
4. 涡轮增压器与内燃机配合
九、内燃机有害排放的控制与净化
1. 氮氧化物生成机理
2. 未燃HC生成机理
3. CO生成机理
5.颗粒物的生成机理
6.内燃机噪声
7.内燃机机内与机外净化
8.清洁燃料及其在内燃机中的应用
第三部分试题样式（略）。