传热学第二章热传导习题
热传导和传热的容量练习题

热传导和传热的容量练习题传热是我们日常生活中一个非常重要的物理现象,它对于能量的传递和温度变化具有重要的影响。
而热传导则是传热过程中的一种重要方式。
本篇文章将通过几个练习题,帮助读者加深对热传导和传热容量的理解。
练习题一:问题:一根长度为1m,截面积为1cm²的金属棒,其中一端被加热,另一端保持常温。
已知棒的热导率为0.5 W/(m·K),散热面的温度为30℃,加热面的温度为100℃。
求金属棒上离加热面20cm处的温度。
解析:首先,我们可以利用热导率和传热面温差计算单位长度上的热流量。
在本题中,热流量Q可以通过以下公式计算:Q = λ * A * (ΔT/Δx)其中,λ代表热导率,A代表截面积,ΔT代表温度差,Δx代表长度差。
根据题目中的已知条件,热导率λ为0.5 W/(m·K),截面积A为1cm²,即0.0001 m²。
温度差ΔT为100℃-30℃,等于70K。
长度差Δx为20cm,等于0.2m。
将已知条件代入公式,可以计算出单位长度上的热流量Q:Q = 0.5 * 0.0001 * (70/0.2) = 0.175 W/m接下来,我们可以利用热流量和热导率计算出单位长度上的温度梯度。
单位长度上的温度梯度可以通过以下公式计算:ΔT/Δx = Q / (λ * A)将已知条件代入公式,可以计算出单位长度上的温度梯度:ΔT/Δx = 0.175 / (0.5 * 0.0001) = 3500 K/m最后,我们可以利用温度梯度和已知条件计算出离加热面20cm处的温度。
单位长度上的温度变化可以通过以下公式计算:ΔT = (ΔT/Δx) * Δx将已知条件代入公式,可以计算出离加热面20cm处的温度:ΔT = 3500 * 0.2 = 700 K由于加热面的温度为100℃,所以离加热面20cm处的温度为:100℃ + 700K = 800℃练习题二:问题:一块厚度为10cm,热导率为1 W/(m·K)的砖块,其上表面温度为800℃,下表面温度为20℃。
热传导练习题

热传导练习题热传导是热量在物体之间通过分子或原子之间的碰撞传递的过程。
熟悉热传导的概念和理论是理解热力学以及热学相关问题的关键。
下面是一些热传导练习题,旨在帮助你加深对热传导的理解以及应对不同场景的热传导问题。
练习题1:热传导方程问题:某一绝缘材料的热传导方程为:∂T/∂t = α∇²T其中,T是温度分布随时间的变化,α是绝缘材料的热传导率。
请问,在给定初始温度分布和边界条件的情况下,如何求解上述热传导方程?练习题2:导热系数问题问题:某实验室进行了一次关于导热系数的实验,结果如下:- 热流量:10W- 温度差:5℃- 材料厚度:0.5m- 材料面积:2m²请问,该材料的导热系数是多少?练习题3:多层传导问题问题:一个复合材料由三层材料构成,每层厚度相同。
已知各层的导热系数分别为k₁、k₂和k₃(k₁ > k₂ > k₃),且顶部和底部的温度分别为T₁和T₃,中间层的初始温度分布为T₂(x) = 100x²,其中x为距离。
请问,当时间趋向于无穷大时,中间层的温度分布如何?练习题4:水的热传导问题问题:一杯热水温度为70℃,在室温下放置一段时间后,温度降到了40℃。
已知水的热传导系数k = 0.6 W/m·K,容器底面积为0.1m²,容器的热导率可以忽略不计。
请问,若在温度降到40℃后,将水杯置于温度为20℃的环境中,请问多久后水的温度会降到20℃?练习题5:电子器件的散热问题问题:一台电脑处理器的表面温度为80℃,其热传导面积为0.05m²,热传导系数为20 W/m·K。
假设环境温度为25℃,请问多久后处理器的温度会降到40℃?以上是一些关于热传导的练习题,通过解答这些问题,可以加深对热传导理论的理解,并学会应用热传导方程来解决实际问题。
热传导是热学中的重要概念,在工程领域和日常生活中都有许多实际应用,例如散热器、绝缘材料和冷却系统。
热能的传递和传导练习题

热能的传递和传导练习题热能的传递和传导是热学领域中的重要概念。
在生活中,我们经常会遇到热能的传递和传导现象,而了解这些现象对于我们的日常生活和工作都有重要的意义。
下面是一些关于热能传递和传导的练习题,通过这些题目的回答,我们可以更好地理解这些概念。
练习题一:传热方式1. 什么是热传导?它是如何发生的?2. 什么是热传递?列举出三种不同的热传递方式,并简要解释每一种方式的原理。
3. 列举一些你生活中常见的热传递现象,并解释它们所属的传热方式。
练习题二:传热因素1. 影响热传导的主要因素有哪些?2. 温度是如何影响热传导的?请用适当的例子进行说明。
3. 什么是热导率?它与热传导的关系是怎样的?练习题三:传热计算1. 如何计算导热方程?2. 如果一根铜棒的热导率为400 W/(m·K),棒的长度为50 cm,横截面积为0.05 m²,两端温度差为100 K,求通过铜棒的热流量。
3. 如果用蜡烛来加热室内面积为20 m²的房间,室内温度为15°C,外界温度为5°C。
假设房间没有绝热层,蜡烛燃烧产生的热量全部传递给室内空气,计算蜡烛需要燃烧多长时间才能使房间温度升高到25°C。
练习题四:传热应用1. 热传导在哪些领域被广泛应用?请列举三个例子,并简要介绍每个例子中的热传导应用。
2. 利用热传导的原理,解释为什么在冬天,大地比空气温暖?3. 热传导对于建筑材料的选择有哪些影响?请列举两个例子。
练习题五:传热实验1. 设计一个简单的实验,用来观察热传导现象。
2. 描述实验步骤和所需材料。
3. 分析实验结果,得出结论,并解释现象背后的物理原理。
以上是关于热能的传递和传导练习题,通过回答这些问题,我们可以更好地理解热学中的基本概念。
热能的传递和传导在我们的生活中无处不在,了解和掌握这些概念,可以帮助我们更好地利用热能,改善生活和工作环境。
希望通过这些练习题的完成,能对读者有所帮助。
热传导 试题(含答案解析)

5热传播一、填空题1、热可以从物体的一部分传递到另一部分,也可以通过(),从一个物体传递给另一个物体,这种传热方式叫作()。
2、如图所示,把金属条的一端浸在很烫的热水中,用手触摸露出水面部分的金属条,感觉会很快热起来。
这个现象说明热能从温度()的物体向温度()的物体传递;在同一物体中从温度()的部分传向温度()的部分。
3、炒板粟时,()吸收大量的热量,再把热量()地传给板粟,板粟很快就被炒熟了。
二、判断题1、热总是从冷的一端向热的一端传递。
()2、热传导一般是在固体中发生的一种传热方式。
()3、离金属片加热的部分越远,热得越快。
()4、熨衣服时,加热电熨斗的金属底板,金属底板的热量传递给与其接触的衣服,使衣服变热,变得平整。
()5、烙饼时,热从铁锅传导到面饼上,使面饼变熟。
()三、选择题1、在金属片的中部加热,热传递的方向是()。
A.不确定的B.向一个方向传递的C.向四周传递的2、热传导现象一般发生在固体中,其产生条件不包括()。
A.物体要直接接触B.要有温度差C.必须在物体中心处加热3、如图所示,把装有热水的试管放到装有冷水的水槽中,下列说法正确的是()。
A.热水温度降低,冷水温度升高B.热水温度升高,冷水温度降低C.热水和冷水温度都升高四、实验分析在一段铁丝上每隔一定距离用蜡粘上一根火柴,将铁丝固定在铁架台上,火柴都向下悬挂。
(1)当用酒精糨给铁丝的一端加热时(如图所示),下列分析正确的是()A.由A到E温度逐渐上升B.由A到E温度逐渐下降C.A处温度最高,其他位置温度不变(2)紫枫用这个装置做了第二个实验,他将酒精灯放在中间位置,左右各粘两根火柴,如图所示。
①4根火柴的掉落顺序是()和()先掉落,()和()后掉落。
②由此得出的结论是热总是从()的一端逐步传递到()的一端。
(3)紫枫用同样的装置做了第三个实验,他将酒精灯放在下图中A点的位置,过一段时间B、C、D、E、F各点上的火柴都掉落了。
热传导练习题

热传导练习题随着科技的不断发展,我们对热力学的研究和应用也越发深入。
而热传导作为热力学的一个重要概念,在实际生活和工程领域中起着巨大的作用。
为了更好地理解和应用热传导的原理,让我们来进行一些练习题。
1. 问题:一块铁板的两个表面,分别和温度为20℃和100℃的环境接触。
铁板的厚度为5 cm,导热系数为80 W/(m·℃)。
求铁板的热传导率以及单位时间内从铁板一侧传导到另一侧的热量。
解析:根据热传导的基本公式:Q = kAΔT/Δx,其中Q为传导热量,k为热传导率,A为传导的面积,ΔT为温度差,Δx为传导的距离。
首先,计算热传导率k。
由于铁板的两个表面温度分别为20℃和100℃,温度差ΔT为100℃-20℃=80℃。
铁板的厚度为5 cm,转换成m为0.05 m。
由于铁板是矩形形状,故传导的面积A为A = L × W =1m × 1m = 1 m²(假设铁板为正方形且边长为1m)。
代入公式,可得:Q = k × A × ΔT/Δx = k × 1 m² × 80℃ / 0.05 m。
计算可得:Q = 80 W/m·℃ × 1 m² × 80℃ / 0.05 m = 128,000 W,即128 kW。
所以,铁板的热传导率为80 W/(m·℃),单位时间内从铁板一侧传导到另一侧的热量为128 kW。
2. 问题:一根铜棒的两端分别与温度为200℃和0℃的物体接触。
铜棒的长度为1 m,截面积为0.02 m²,导热系数为400 W/(m·℃)。
求单位时间内从一端传导到另一端的热量。
解析:同样根据热传导的基本公式:Q = kAΔT/Δx,其中Q为传导热量,k为热传导率,A为传导的面积,ΔT为温度差,Δx为传导的距离。
首先,计算铜棒的温度差ΔT。
由于铜棒的两端温度分别为200℃和0℃,温度差ΔT为200℃-0℃=200℃。
传热学习题--5

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1.4 W/(m·K),通过地面的热损失率是多少?如果采用效率为ηf = 0.90的燃气炉对地下室供暖,且天然气的价格为C g = $0.01/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 = 1135.59 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0.95。
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0.90,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 = 1.10W/(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。
热传导练习题导热系数与温度变化

热传导练习题导热系数与温度变化热传导是指物体内部由于分子振动引起热量的传递。
导热系数是衡量物质导热性能的一个重要参数,它是指单位时间内单位面积上的热量传导量与温度梯度的比值。
在研究热传导现象时,导热系数与温度变化之间存在着一定的关系。
本文将通过一些练习题,来探讨导热系数与温度变化之间的关系。
1. 练习题一:导热系数的计算设一块材料的厚度为0.5米,宽度为1米,长度为2米,温度差为50摄氏度,热流为1000瓦特。
求导热系数。
解析:根据导热系数的定义,我们可以使用下面的公式进行计算:导热系数 = (热流 ×厚度) / (面积 ×温度差)代入数据计算即可得到导热系数的值。
2. 练习题二:导热系数与温度变化之间的关系以某材料为例,温度变化范围从0摄氏度到100摄氏度。
在不同温度下,测定了该材料的导热系数。
以下是测量结果:温度(摄氏度)导热系数(瓦特/米·摄氏度)0 1.520 1.740 2.060 2.280 2.5100 2.7根据上述数据,我们可以绘制导热系数与温度变化之间的关系曲线,并进行分析。
解析:绘制坐标系,横轴为温度,纵轴为导热系数。
根据给定数据,将不同温度对应的导热系数绘制到坐标系上,得到一条折线曲线。
从图中可以看出,随着温度的升高,导热系数也相应增加。
这是因为在高温下,材料中分子的振动会更加频繁,热量的传导会变得更加容易,所以导热系数会增加。
3. 练习题三:导热系数的影响因素导热系数除了与温度变化有关外,还受到其他因素的影响。
以下是一些与导热系数相关的因素:3.1 材料的物理性质:不同材料的导热系数有所差异。
例如,金属通常具有较高的导热系数,而绝缘材料的导热系数较低。
3.2 组分的变化:在复合材料中,不同组分的存在可能会影响整体的导热系数。
例如,添加导热颗粒可以提高复合材料的导热性能。
3.3 结构的改变:材料的结构和形态也会影响导热系数。
例如,多孔材料通常具有较低的导热系数,因为空气在孔隙中可以阻碍热量的传导。
传热学600题解

式中 为球壳的表面积(如图2-3b)。在稳态状况下,根据系统的能量平衡要求有
这个关系式要求,在整个薄壳内的径向温度梯度dT/dr与半径平方r2的乘积为常数。因而温度分布为如图2-3c所示。
说明:
(1)要注意到,在上述状况下 ,即 处处相等;
(2) 是如何随半径而变化的?
【2.6】现在研究固体导热系数对温度分布的依赖关系。试考虑一种材料,其导热系数与温度的关系式为:
式中: 是一正值常数; 为一可能为正、也可能为负值的系数。试画出对应于a>0,a=0,a<0三种情况下,一平面处于稳态传热状况时的温度分布曲线。
解
假设:
(1)一维热传导;
(2)稳态状况;
(2)常物性。
分析:
将方程(5-10)用于球体(Le=r0/3)
因此,在冷却过程中,可以近似地认为钢温均匀变化。采用集总热容法,由方程(5.4)和(5.5)
说明:由于温度Ti较高,因此在早期的冷却过程中,辐射效应是显著的,它将缩短冷却的时间。
【5.6】微波烘箱的工作原理是高频电磁场引起食物的分子极化而产生震荡。其总的效应是在食物内均匀地生成热能,结果使事物在短短30秒种内又较冷的温度加热到90℃。
【3.16】两块不锈钢板厚度L均为10mm,受到1bar的接触压力;在真空条件下,穿过两钢板的总温降 为100℃。问通过两钢板的热流密度多大?通过接触面的温降是多少?
解
简图:见图3-16。
图3-16
假设:
(1)一维传热;
(2)稳态状况;
(3)常物性。
物性值:按表A.1,不锈钢( );k=16.6W/(mK);
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传热学第二章热传导习题一、名词解释1.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。
2.等温面(线):由物体内温度相同的点所连成的面(或线)。
3.温度梯度:在等温面法线方向上最大温度变化率。
4.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。
5.导温系数:材料传播温度变化能力大小的指标。
6.稳态导热:物体中各点温度不随时间而改变的导热过程。
7.非稳态导热:物体中各点温度随时间而改变的导热过程。
8.傅里叶定律:在各向同性均质的导热物体中,通过某导热面积的热流密度正比于该导热面法向温度变化率。
9.保温(隔热)材料:λ≤0.12 W/(m·K)(平均温度不高于350℃时)的材料。
10.肋效率:肋片实际散热量与肋片最大可能散热量之比。
11.接触热阻:材料表面由于存在一定的粗糙度使相接触的表面之间存在间隙,给导热过程带来额外热阻。
12.定解条件(单值性条件):使微分方程获得适合某一特定问题解的附加条件,包括初始条件和边界条件。
二、填空题1.导热基本定律是_____定律,可表述为。
(傅立叶,)2.非稳态导热时,物体内的_____场和热流量随_____而变化。
(温度,时间)3.导温系数的表达式为_____,单位是_____,其物理意义为_____。
(a=λ/cρ,m2/s,材料传播温度变化能力的指标)4.肋效率的定义为_______。
(肋片实际散热量与肋片最大可能散热量之比。
)5.按照导热机理,水的气、液、固三种状态中_______态下的导热系数最小。
(气)6.一般,材料的导热系数与_____和_____有关。
(种类,温度)7.保温材料是指_____的材料.(λ≤0.12 W/(m·K)(平均温度不高于350℃时))8.已知材料的导热系数与温度的关系为λ=λ0(1+bt),当材料两侧壁温分别为t1、t2时,其平均导热系数可取下的导热系数。
((t1+t2)/2)9.发电机水冷、氢冷、空冷三种方式中,以方式的效果最好,方式的效果最差。
(水冷、空冷)10.第三类边界条件是指已知。
(物体边界与周围流体间的表面传热系数h及周围流体的温度t f)11.及其单值性条件可以完整地描述一个具体的导热问题。
(导热微分方程)12.第一类边界条件是。
(给定物体边界上任何时刻的温度分布)13.初始条件是指。
(如以某时刻作为时间的起算点,在该时刻导热物体内的温度分布)14.通过长圆筒壁导热时,圆筒壁内的温度呈分布规律.(对数曲线)15.温度梯度表示温度场内的某一地点等温面法线方向的。
(温度变化率)16.第二类边界条件是指。
(给定物体边界上任何时刻的热流密度q w分布)三、选择题1.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? ( )(1)传热系数较大的一侧(2)传热系数较小的一侧(3)流体温度较高的一侧(4)流体温度较低的一侧2.下列各参数中,属于物性参数的是:(1)肋化系数(2)导热系数(3)导温系数(4)传热系数3.导温系数的物理意义是什么?(1)表明材料导热能力的强弱(2)反映了材料的储热能力(3)反映材料传播温度变化的能力(4)表明导热系数大的材料一定是导温系数大的材料4.常温下,下列物质中哪一种材料的导热系数较大?(1)纯铜(2)碳钢(3)不锈钢(4)黄铜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?(1)切线方向(2)法线方向(3)任意方向(4)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?(1)出现温差(2)出现临界热流(3)促进传热(4)没有影响7.下述哪一点不是热力设备与冷冻设备加保温材料的目的?(1)防止热量(或冷量)损失(2)提高热负荷(3)防止烫伤(或冻伤) (4)保持流体温度8.某热力管道采用两种导热系数不同的保温材料进行保温,为了达到较好的保温效果,应将哪种材料放在内层?(1)导热系数较大的材料(2)导热系数较小的材料(3)任选一种均可(4)无法确定9.金属含有较多的杂质,则其导热系数将如何变化?(1)变大(2)变小(3)不变(4)可能变大,也可能变小10.下列材料中,导热材料较差的材料是什么?(1)铝合金(2)铸铁(3)不锈钢(4)普通玻璃11.物体之间发生热传导的动力是什么?(1)温度场(2)温差(3)等温面(4)微观粒子运动12.下面哪种物质材料具有较大的导热系数?(1)水(2)空气(3)水蒸气(4)冰块13.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?(1)直线(2)双曲线(3)抛物线(4)对数曲线14.若已知某种气体的密度为0.617kg/m3,比热为1.122 kJ/(kg·K),导热系数为0.0484W/(m.K),则其导温系数是多少? ( )(1)14.3m2/s (2)69.9×10-6m2/s(3)0.0699m2/s (4)1.43×104m2/s15.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? ( )(1)220m (2)22m (3)2.2m(4)0.22m16.第二类边界条件是什么?(1)已知物体边界上的温度分布。
(2)已知物体表面与周围介质之间的传热情况。
(3)已知物体边界上的热流密度。
(4)已知物体边界上流体的温度与流速。
17.冬天用手分别触摸置于同一环境中的木块和铁块,感到铁块很凉,这是什么原因?(1)因为铁块的温度比木块低(2)因为铁块摸上去比木块硬(3)因为铁块的导热系数比木块大(4)因为铁块的导温系数比木块大18.什么情况下圆筒壁导热可以按平壁处理?(1)当其长度大于其外半径的10倍时(2)当其长度是其壁厚的10倍时(3)当其外径大于2倍的内径时(4)当其外径大于其壁厚的4倍时19.温度升高时,气体的导热系数一般随温度会发生怎样的变化?( )(1)增大(2)减小(3)不变(4)可能增大也可能减小20.一般情况下,对于材料的导热系数,下述哪种说法是错误的?(1)合金小于纯金属(2)气体小于固体(3)液体小于固体(4)导电体小于非导电体21.下列那种情况内燃机汽缸温度场不会随时间发生变化?(1)内燃机启动过程(2)内燃机停机(3)内燃机变工况运行(4)内燃机定速运行22.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Rλ1 、R λ2、 R λ3=1:2:3,则各层的温度降为 。
(1)60℃、40℃、20℃ (2)70℃、40℃、10 ℃ (3)20℃、40℃、60℃(4)10℃、40℃、70℃23.材料的导热能力与吸热能力之比称为 。
(1)放热系数 (2)传热系数 (3)导热系数 (4)导温系数24.蒸汽管道的内外直径分别为68mm 和100mm ,导热系数λ1=63W/(m. ℃),内表面温度为140℃。
今采用玻璃棉垫料保温,λ2=0.053W/(m. ℃)。
若要求保温层外表面的温度不超过50℃,且蒸汽管道允许的热损失ql=50W/m ,则玻璃棉垫料保温层的厚度至少为 。
(1)41mm (2)54mm (3)91mm (4) 104mm25. 导热体中不同温度的等温面将 。
(1)互相相交 (2) 互不相交(3)互相相切 (4)不定26. 材料的导温系数是材料 和 的比值。
(1)吸热能力/导热能力 (2) 导热能力/吸热能力(3)比热容/导热系数(4)导热系数/比热容27. 固体壁面上敷设肋片后,其实际散热量与假设整个肋表面处于肋基温度下的散热量的比值为 。
(1)肋壁效率 (2) 肋化系数 (3)肋片效率 (4)无明确的专用名称28. 忽略物体内部导热热阻的分析方法称为 。
(1)正规状况法(2)数学分析法 (3)数值解法 (4)集总参数法29. 下列哪个是非稳态导热的表达式?(1)t=f (x ,y ,z ) (2)t=f (y ,τ) (3)t=f (x ,y ) (4)t=f (z ,x )30. 下列那个表示非稳态导热过程的无因次时间?(1)Bi (2)Fo (3)Re (4)Pr四、简答题1. 试解释材料的导热系数与导温系数之间有什么区别和联系。
(提示:从两者的概念、物理意义、表达式方面加以阐述,如从表达式看,导温系数与导热系数成正比关系(a=λ/c ρ),但导温系数不但与材料的导热系数有关,还与材料的热容量(或储热能力)也有关;从物理意义看,导热系数表征材料导热能力的强弱,导温系数表征材料传播温度变化的能力的大小,两者都是物性参数。
)2. 试用所学的传热学知识说明用温度计套管测量流体温度时如何提高测温精度。
(提示:温度计套管可以看作是一根吸热的管状肋(等截面直肋),利用等截面直肋计算肋端温度t h 的结果,可得采用温度计套管后造成的测量误差Δt 为Δt =t f -t h =)(0mH ch t t f -,其中H h H A hP mH λδλ==,欲使测量误差Δt 下降,可以采用以下几种措施:(1)降低壁面与流体的温差(t f -t 0),也就是想办法使肋基温度t 0接近t f ,可以通过对流体通道的外表面采取保温措施来实现。
(2)增大(mH)值,使分母ch(mH)增大。
具体可以用以下手段实现:①增加H ,延长温度计套管的长度;②减小λ,采用导热系数小的材料做温度计套管,如采用不锈钢管,不要用铜管。
因为不锈钢的导热系数比铜和碳钢小。
②降低δ,减小温度计套管的壁厚,采用薄壁管。
④提高h 增强温度计套管与流体之间的热交换。
)3. 试写出直角坐标系中,一维非稳态无内热源常导热系数导热问题的导热微分方程表达式;并请说明导热问题常见的三类边界条件。
( 提示:直角坐标系下一维非稳态无内热源导热问题的导热微分方程式xt a t 22∂∂=∂∂τ 第一类边界条件:τ>0,t w =f w (x, τ)第二类边界条件:τ>0,),(τλx f n t w w=⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂- 第三类边界条件:τ>0,()f w ws t t h n t -=⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂-λ 4. 在一根蒸汽管道上需要加装一根测温套管,有三种材料可选:铜、铝、不锈钢。
问选用哪种材料所引起的测温误差最小,为什么?为减小测量误差,在套管尺寸的选择上还应注意哪些问题?(提示:与简答题2的第(2)点类似,套管材料应选用不锈钢,因给出的三种材料中,不锈钢的导热系数最小)5. 什么是接触热阻?减少固体壁面之间的接触热阻有哪些方法?(提示:材料表面由于存在一定的粗糙度使相接触的表面之间存在间隙,给导热过程带来额外热阻称为接触热阻,接触热阻的存在使相邻的两个表面产生温降(温度不连续)。