传热学第二章思考题
《传热学》(第五版)中国建筑工业出版社
《传热学》(第五版)中国建筑工业出版社1、冰雹落体后溶化所需热量主要是由以下途径得到：与地面的导热量与空气的对流换热热量注：若直接暴露于阳光下可考虑辐射换热，否则可忽略不计。
2、略3、略4、略5、略6、夏季：在维持20℃的室内，人体通过与空气的对流换热失去热量，但同时又与外界和内墙面通过辐射换热得到热量，最终的总失热量减少。
（）冬季：在与夏季相似的条件下，一方面人体通过对流换热失去部分热量，另一方面又与外界和内墙通过辐射换热失去部分热量，最终的总失热量增加。
（）挂上窗帘布阻断了与外界的辐射换热，减少了人体的失热量。
7、热对流不等于对流换热，对流换热 = 热对流 + 热传导热对流为基本传热方式，对流换热为非基本传热方式8、门窗、墙壁、楼板等等。
以热传导和热对流的方式。
9、因内、外两间为真空，故其间无导热和对流传热，热量仅能通过胆壁传到外界，但夹层两侧均镀锌，其间的系统辐射系数降低，故能较长时间地保持热水的温度。
当真空被破坏掉后，1、2两侧将存在对流换热，使其保温性能变得很差。
10、11、直线而为时曲线12、 q 首先通过对流换热使炉子内壁温度升高，炉子内壁通过热传导，使内壁温度生高，内壁与空气夹层通过对流换热继续传递热量，空气夹层与外壁间再通过热传导，这样使热量通过空气夹层。
（空气夹层的厚度对壁炉的保温性能有影响，影响的大小。
）13、已知：、℃ ℃ 墙高2、8m，宽3m 求：、、、解：＝℃ ℃14、已知：、、、℃、℃ 求：、、、解：15、已知：、、℃、、求：、℃16、已知:℃、℃、、℃ 求：、、解：17、已知：、、、℃ ℃、、、求：、、解：由于管壁相对直径而言较小，故可将此圆管壁近似为平壁即：＝若％％因为：，即：水侧对流换热热阻及管壁导热热阻远小于燃气侧对流换热热阻，此时前两个热阻均可以忽略不记。
18、略第一章导热理论基础思考题与习题（）答案：1、略2、已知：、、、求：、解：由计算可知，双Low-e膜双真空玻璃的导热热阻高于中空玻璃，也就是说双Low-e膜双真空玻璃的保温性能要优于中空玻璃。
传热学思考题参考答案
传热学思考题参考答案第一章：1、用铝制水壶烧开水时，尽管炉火很旺，但水壶仍安然无恙。
而一旦壶内的水烧干后水壶很快就被烧坏。
试从传热学的观点分析这一现象。
答：当壶内有水时，可以对壶底进行很好的冷却（水对壶底的对流换热系数大），壶底的热量被很快传走而不至于温度升得很高；当没有水时，和壶底发生对流换热的是气体，因为气体发生对流换热的表面换热系数小，壶底的热量不能很快被传走，故此壶底升温很快，容易被烧坏。
2、什么是串联热阻叠加原则，它在什么前提下成立？以固体中的导热为例，试讨论有哪些情况可能使热量传递方向上不同截面的热流量不相等。
答：在一个串联的热量传递过程中，如果通过每个环节的热流量都相同，则各串联环节的总热阻等于各串联环节热阻的和。
例如：三块无限大平板叠加构成的平壁。
例如通过圆筒壁，对于各个传热环节的传热面积不相等，可能造成热量传递方向上不同截面的热流量不相等。
第二章：1、扩展表面中的导热问题可以按一维问题处理的条件是什么?有人认为,只要扩展表面细长,就可按一维问题处理,你同意这种观点吗?答：条件：（1）材料的导热系数，表面传热系数以及沿肋高方向的横截面积均各自为常数（2）肋片温度在垂直纸面方向（即长度方向）不发生变化，因此可取一个截面（即单位长度）来分析（3）表面上的换热热阻远远大于肋片中的导热热阻，因而在任一截面上肋片温度可认为是均匀的（4）肋片顶端可视为绝热。
并不是扩展表面细长就可以按一维问题处理，必须满足上述四个假设才可视为一维问题。
2、肋片高度增加引起两种效果:肋效率下降及散热表面积增加。
因而有人认为随着肋片高度的增加会出现一个临界高度，超过这个高度后，肋片导热热流量会下降，试分析该观点的正确性。
答：的确肋片高度增加会导致肋效率下降及散热表面积增加，但是总的导热量是增加的，只是增加的部分的效率有所减低，所以我们要选择经济的肋片高度。
第三章：1、由导热微分方程可知，非稳态导热只与热扩散率有关,而与导热系数无关。
《传热学》课后习题答案-第二章
t q＝－gradt n x ，其中： gradt 为空间某点的温 答：傅立叶定律的一般形式为： 度梯度； n 是通过该点的等温线上的法向单位矢量，指向温度升高的方向； q 为该处的热流
密度矢量。 2 已知导热物体中某点在 x,y,z 三个方向上的热流密度分别为 热密度矢量？
W /( m 2 .K ) 。同时，有一股辐射能透过薄膜投射到薄膜与基板的结合面上，如附图所示。 t 60 基板的另一面维持在温度 t1 30 ℃。生成工艺要求薄膜与基板结合面的温度 0 ℃，试
确定辐射热流密度 q 应为多大？薄膜的导热系数
f 0.02W /( m.K )
, 基板的导热系数
2-3 有一厚为 20mm 的平板墙，导热系数为 1.3 W /( m.K ) 。为使每平方米墙的热损失不超过 1500W,在外表面上覆盖了一层导热系数为 0.12 W /( m.K ) 的保温材料。已知复合壁两侧的温 度分别为 750℃及 55℃，试确定此时保温层的厚度。 解：依据题意，有
q
1 2 1 2
q1
解：
Q Aq 41.95W q2 5200 44.62 q 116 . 53 1 所以
1 2 3 1 2 3 ＝116.53W/ m 2
t1 t 2
q2
t1 t 2
1 1
5200w / m
2-10 某些寒冷地区采用三层玻璃的窗户，如附图所示。已知玻璃厚δg=3 ㎜，空气夹层宽δ 。玻璃面向室内的表面温度 ti=15℃，面向室外 air=6 ㎜，玻璃的导热系数λg=0.8W/（m·K） 的表面温度 to=-10℃，试计算通过三层玻璃窗导热的热流密度。 解： 2-11 提高燃气进口温度是提高航空发动机效率的有效方法。 为了是发动机的叶片能承受更高 的温度而不至于损坏， 叶片均用耐高温的合金制成， 同时还提出了在叶片与高温燃气接触的 表面上涂以陶瓷材料薄层的方法， 如附图所示， 叶片内部通道则由从压气机来的空气予以冷 却。陶瓷层的导热系数为 1.3W/（m·K） ，耐高温合金能承受的最高温度为 1250K，其导热 系数为 25W/(m·K)。在耐高温合金与陶瓷层之间有一薄层粘结材料，其造成的接触热阻为 10-4 ㎡· K/W。 如果燃气的平均温度为 1700K， 与陶瓷层的表面传热系数为 1000W/(㎡· K)， 冷却空气的平均温度为 400K，与内壁间的表面传热系数为 500W/(㎡·K)，试分析此时耐高 温合金是否可以安全地工作？ 解： 2-12 在某一产品的制造过程中，厚为 1.0mm 的基板上紧贴了一层透明的薄膜，其厚度为 0.2mm。薄膜表面上有一股冷却气流流过，其温度为 20℃，对流换热表面传热系数为 40
传热学第二章答案
第二章思考题1 试写出导热傅里叶定律的一般形式，并说明其中各个符号的意义。
答：傅立叶定律的一般形式为：nx t gradt q∂∂-=λλ＝－，其中：gradt 为空间某点的温度梯度；n 是通过该点的等温线上的法向单位矢量，指向温度升高的方向；q 为该处的热流密度矢量。
2 已知导热物体中某点在x,y,z 三个方向上的热流密度分别为y x q q ,及z q ，如何获得该点的热密度矢量？答：k q j q i q q z y x ⋅+⋅+⋅=，其中k j i,,分别为三个方向的单位矢量量。
3 试说明得出导热微分方程所依据的基本定律。
答：导热微分方程式所依据的基本定律有：傅立叶定律和能量守恒定律。
4 试分别用数学语言将传热学术语说明导热问题三种类型的边界条件。
答：① 第一类边界条件：)(01ττf t w =>时，② 第二类边界条件：)()(02τλτf x tw =∂∂->时③ 第三类边界条件：)()(f w w t t h x t-=∂∂-λ5 试说明串联热阻叠加原则的内容及其使用条件。
答：在一个串联的热量传递过程中，如果通过每个环节的热流量都相同，则各串联环节的总热阻等于各串联环节热阻的和。
使用条件是对于各个传热环节的传热面积必须相等。
7.通过圆筒壁的导热量仅与内、外半径之比有关而与半径的绝对值无关，而通过球壳的导热量计算式却与半径的绝对值有关，怎样理解？答：因为通过圆筒壁的导热热阻仅和圆筒壁的内外半径比值有关，而通过球壳的导热热阻却和球壳的绝对直径有关，所以绝对半径不同时，导热量不一样。
6 发生在一个短圆柱中的导热问题，在下列哪些情形下可以按一维问题来处理？ 答：当采用圆柱坐标系，沿半径方向的导热就可以按一维问题来处理。
8 扩展表面中的导热问题可以按一维问题来处理的条件是什么？有人认为，只要扩展表面细长，就可按一维问题来处理，你同意这种观点吗？答：只要满足等截面的直肋，就可按一维问题来处理。
传热学第二章答案
第二章3.导热系数为常数的无内热源的平壁稳态导热过程，试问，若平壁两侧给定边界条件Tw1和Tw2，为什么这一导热过程的温度分布与平壁的材料无关？相同的平壁厚度，不同的平壁材料，仍给定第一类边界条件，热流密度是否相同？ （1）温度分布为 121w w w t t t t x δ-=-(设12w w t t >)其与平壁的材料无关的根本原因在coust λ=（即常物性假设），否则t 与平壁的材料有关 （2）由 dtq dxλ=- 知，q 与平壁的材料即物性有关 6.同上题，若已知边界条件为第三类，即已知Tf1，h1，Tf2，h2.试倒通过空心球壁热量的计算公式和球壁的传热热阻。
9.某教室有一层厚度为240mm 的砖层和一厚度为20mm 的灰泥构层。
现安装空调设备，并在内表面加贴一层硬泡某塑料，是导入室内的热量比原来少了80%。
已知砖的导热系数λ=0.7W/(m*k)，灰泥为λ=0.58W/(m*k)，硬泡某塑料的导热系数为λ=0.06W/(m*k)，试求出硬泡某塑料厚度。
已知：12240,20mm mmδδ==，120.7/(),0.58/()W m k W m k λλ=⋅=⋅3210.06/(),0.2W m k q q λ=⋅= 求：3δ解： 设两种情况下的内外面墙壁温度12w w t t 和保持不变，且12w w t t >由题意知：1211212w w t t q δδλλ-=+122312123ww t t q δδδλλλ-=++再由： 210.2q q =，有121231212121230.2w w w w t t t t δδδδδλλλλλ--=+++221313212tw 1tw 2q 11λ12λ23λ3得： 123312240204()40.06()90.60.70.58mm δδδλλλ=+=⨯⨯+= 12.已测得三层平壁的壁面温度为Tw1，Tw2，Tw3和Tw4依次为600℃，480℃，200℃和60℃，再稳态情况下，试问各层导热热阻在总热阻中所占的比例为多少？1600w t =℃，2480w t =℃，3200w t =℃，460w t =℃求：123,,R R R R R R λλλλλλ解：由题意知其为多层平壁的稳态导热 故有： 14122334123w w w w w w w w t t t t t t t t q R R R R λλλλ----==== ∴112146004800.2260060w w w w R t t R t t λλ--===-- 223144802000.5260060w w w w R t t R t t λλ--===--33414200600.2660060w w w w R t t R t t λλ--===-- 15.如图，一刚进混泥土空斗强，刚进混泥土的导热系数为λ=1.52W/(m*k)，空气层的当量导热系数为λ=0.742W/(m*k)。
传热学思考题及答案
第二章思考题1 试写出导热傅里叶定律的一般形式，并说明其中各个符号的意义。
答：傅立叶定律的一般形式为：n x t gradt q ∂∂-=λλ＝－，其中：gradt 为空间某点的温度梯度；n 是通过该点的等温线上的法向单位矢量，指向温度升高的方向；q 为该处的热流密度矢量。
2 已知导热物体中某点在x,y,z 三个方向上的热流密度分别为y x q q ,及z q ，如何获得该点的 热密度矢量？ 答：k q j q i q q z y x ⋅+⋅+⋅=，其中k j i ,,分别为三个方向的单位矢量量。
3 试说明得出导热微分方程所依据的基本定律。
答：导热微分方程式所依据的基本定律有：傅立叶定律和能量守恒定律。
4 试分别用数学语言将传热学术语说明导热问题三种类型的边界条件。
答：① 第一类边界条件：)(01ττf t w =>时，② 第二类边界条件：)()(02τλτf x tw =∂∂->时 ③ 第三类边界条件：)()(f w w t t h x t -=∂∂-λ5 试说明串联热阻叠加原则的内容及其使用条件。
答：在一个串联的热量传递过程中，如果通过每个环节的热流量都相同，则各串联环节的总热阻等于各串联环节热阻的和。
使用条件是对于各个传热环节的传热面积必须相等。
7.通过圆筒壁的导热量仅与内、外半径之比有关而与半径的绝对值无关，而通过球壳的导热量计算式却与半径的绝对值有关，怎样理解？答：因为通过圆筒壁的导热热阻仅和圆筒壁的内外半径比值有关，而通过球壳的导热热阻却和球壳的绝对直径有关，所以绝对半径不同时，导热量不一样。
6 发生在一个短圆柱中的导热问题，在下列哪些情形下可以按一维问题来处理？答：当采用圆柱坐标系，沿半径方向的导热就可以按一维问题来处理。
8 扩展表面中的导热问题可以按一维问题来处理的条件是什么？有人认为，只要扩展表面细长，就可按一维问题来处理，你同意这种观点吗？答：只要满足等截面的直肋，就可按一维问题来处理。
(完整版)第四版传热学第一、二章习题解答
传热学习题集第一章思考题1． 试用简练的语言说明导热、对流换热及辐射换热三种热传递方式之间的联系和区别。
答：导热和对流的区别在于：物体内部依靠微观粒子的热运动而产生的热量传递现象，称为导热；对流则是流体各部分之间发生宏观相对位移及冷热流体的相互掺混。
联系是：在发生对流换热的同时必然伴生有导热。
导热、对流这两种热量传递方式，只有在物质存在的条件下才能实现，而辐射可以在真空中传播，辐射换热时不仅有能 量的转移还伴有能量形式的转换。
2． 以热流密度表示的傅立叶定律、牛顿冷却公式及斯忒藩－玻耳兹曼定律是应当熟记的传热学公式。
试写出这三个公式并说明其中每一个符号及其意义。
答：① 傅立叶定律：dx dt q λ-=，其中，q －热流密度；λ－导热系数；dx dt－沿x 方向的温度变化率，“－”表示热量传递的方向是沿着温度降低的方向。
② 牛顿冷却公式：)(f w t t h q -=，其中，q －热流密度；h －表面传热系数；wt －固体表面温度；ft －流体的温度。
③ 斯忒藩－玻耳兹曼定律：4T q σ=，其中，q －热流密度；σ－斯忒藩－玻耳兹曼常数；T －辐射物体的热力学温度。
3． 导热系数、表面传热系数及传热系数的单位各是什么？哪些是物性参数，哪些与过程有关？答：① 导热系数的单位是：W/(m.K)；② 表面传热系数的单位是：W/(m 2.K)；③ 传热系数的单位是：W/(m 2.K)。
这三个参数中，只有导热系数是物性参数，其它均与过程有关。
4． 当热量从壁面一侧的流体穿过壁面传给另一侧的流体时，冷、热流体之间的换热量可以通过其中任何一个环节来计算（过程是稳态的），但本章中又引入了传热方程式，并说它是“换热器热工计算的基本公式”。
试分析引入传热方程式的工程实用意义。
答：因为在许多工业换热设备中，进行热量交换的冷、热流体也常处于固体壁面的两侧，是工程技术中经常遇到的一种典型热量传递过程。
5． 用铝制的水壶烧开水时，尽管炉火很旺，但水壶仍然安然无恙。
传热学思考题题文全文
传热学思考题题文全文第1章《绪论》思考题1、一维大平壁稳态导热傅里叶定律的形式与牛顿冷却公式颇相似，那么为什么导热系数λ是物性，表面传热系数h却不是物性？2、导热傅里叶定律的写法（指负号）与问题中坐标的方位有没有什么关系？思考题 1.1附图中两种情形所对应的热流方程是否相同？3、试分析一只普通白炽灯泡点亮时的热量传递过程。
4、试分析一个灌满热水的暖水瓶的散热全过程中所有环节，应如何提高它的保温性能？5、请说明“传热过程”和“复合换热过程”这两个概念的不同点和相同点？6、对导热热流密度q和对对流换热时热流密度q的正负规定是否相同？为什么？7、你能正确区别热量，热流量，热流密度（或称热流通量）几个不同称呼的准确含义吗？它们哪些是矢量？在针对控制体积求和时，上述三个量是否处理方法相同？8、把q写成Φ/A，需要附加什么条件，还是无条件？9、你认为100 ℃的水和100 ℃的空气，哪个引起的烫伤更严重？为什么？10、酷热的夏天，用打开冰箱门的方法能不能使室内温度有明显的下降？11、热对流与对流换热有何根本的区别？12、列举你所了解的生活中或工程领域中传热的若干应用实例，并分析他们的基本传热原理。
13、为什么针对控制容积和针对表面的能量平衡关系有根本的差别？14、你认为传热学与热力学的研究对象和研究内容有什么相同和不同？15、三十多年以前，一名叫姆贝巴（Mpemba）的非洲学生曾经发现，同等条件下放在冰箱中的热冰琪淋汁反而比冷冰琪淋汁先开始结冰。
他请一位物理系的教授解释这个现象。
教授作了实测：用直径45 mm，容积100 cm3的玻璃杯放入温度不同的水在冰箱中冻结。
实验结果证明，在初始温度30℃～80℃范围内，温度越高，结冰越早。
你对这个问题如何认识？16、一位家庭主妇告诉她的工程师丈夫说，站在打开门的冰箱前会感觉很冷。
丈夫说不可能，理由是冰箱内没有风扇，不会将冷风吹到她的身上。
你觉得是妻子说得对，还是丈夫说得对？17、夏季会议室中的空调把室温定在24℃，同一个房间在冬天供暖季内将室温也调到24℃。
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第二章思考题
1、什么是傅里叶导热定律？它的意义是什么？
傅里叶定律：在任意时刻，各向同性连续介质内任意位置处的热流密度在数值上与该点的温度梯度的大小成正比，方向相反。
意义：它揭示了导热热流与局部温度梯度之间的内在关系，是试验定律。
2、傅里叶定律中并没有出现时间，能否用来计算非稳态导热过程中的导热量？
可以用来计算非稳态导热过程中的导热量
3、试举例说明影响导热系数的因素有哪些？
物性参数，与物质的几何形状，质量体积等因素无关
主要取决于物质的种类、结构、密度、温度、压力和含湿量等
有些材料，如木材、结构体、胶合板等还与方向有关(各向异性材料)有关
4、什么是保温材料？选择和安装保温材料是应注意哪些问题？
习惯上吧导热系数较小的材料称为保温材料(又称隔热材料或绝热材料)。
保温材料要注意防潮、防水。
5、推导导热微分方程式时依据的原理和定律是什么？
依据：能量守恒定律和导热定律
6、说明直角坐标系下的导热微分方程的适用条件。
某均质、各向同性物体内发生着导热过程，内部有强度为Φ的均匀内热源。
7.具体导热问题完整的数学描述应包括哪些内容？
答：（1）导热微分方程
()
λ
φ
ρ
τ
•
+
∂
∂
+
∂
∂
+
∂
∂
=
∂
∂
2
2
2
2
2
2
z
t
y
t
x
t
ct
【直角坐标系】
（2）单值性条件
8.何谓导热问题的单值性条件？它包括哪些内容？
答：（1）单值性条件：对问题予以描述的说明或限定性条件
（2）内容
①几何条件：规定了导热物体的几何形状和尺寸。
②物理条件：说明了导热物体的物理特征，如物体的热物性参数的大小及其
随其他参数（如温度）的变化规律，是否有内热源，其大小和分布情况。
③初始条件：时间条件，给出了过程开始时刻物体内的分布状况。
④边界条件：规定了物体在边界上与外界环境之间在换热上的联系或相互作
用。
9.试分别用数学语言及传热术语说明导热问题三种类型的边界条件。
答：（1）第一类边界条件。
规定了导热物体在边界上的温度，
即
()ττ,
,
,
|
,0z
y
x
f
t
w
=
>
（2）第二类边界条件。
规定了导热物体在边界上的热流密度分布，
即
()τ
λ
τ,
,
,
|
|
,0z
y
x
f
n
t
q
w
w
=
∂
∂
-
=
>
（3）第三类边界条件。
从物体内部以导热的方式通过控制容积面离开的热流密度必然等于边界上流体以对流传热方式带走的热流量，
即
)
|
(
|
f
w
w
t
t
h
n
t
-
=
∂
∂
-λ
10、能否将三类边界问题表示成统一的表达式？什么时候第三类边界条件可以转化为第一类边界条件？
三类边界条件可以统一写成：
当A=D=1，B=C=0时，为第一类边界条件;当B=D=1，A=C=0时，为第二类边界条件；当B=C=1，A=D=0时，为第三类边界条件。
当Bi无穷大时，此时物体内部的导热热阻δ/远大于表面热阻1/h，这样可以忽略对流热阻，初始时刻壁面温度即为流体温度，这样可将第三类边界条件转为第一类边界条件。
11、直角坐标系下的二维无内热源、稳态导热微分方程为：
中并无导热系数。
因此有人说该导热物体内部的温度分布与导热系数无关，你认为对吗？
不对。
二阶微分方程并不能说明问题
由傅里叶定律可知,,
得，可知温度分布是与导热系数有关系的。
12、一维无限大平壁的稳态导热问题，两侧给出的都是第二类边界条件，能否求出平壁的温度分布？在三类边界条件中，两侧面边界条件的哪些组合可以使平板中的温度场获得确定的解？
不能，一侧第一类边界条件，另一侧第二类边界条件则可求出。
两侧面的第一类边界条件；一侧面的第一类边界条件和第二类边界条件；一侧面的第一类边界条件和另一侧面的第三类边界条件。
13.为什么导电性能好的金属的金属导热性能好？
答：因为，在通常金属材料中，起导电作用的是自由电子，自由电子越多导电性越好；而纯金属中起导热作用的主要依靠自由电子的迁移，自由电子越多，导热性越好，所以，导电性好的金属导热性也好。
14.冬天，新建民居楼刚住进时比住了很久的旧楼更冷，为什么？
答：热量从屋内传到屋外有三个过程，第一个是空气和屋内壁面的对流换热，第二是墙内外的导热，最后是墙外壁和屋外空气的对流换热。
新建的居民楼墙壁湿
度较大，即含水量较大，而水的传热系数比水泥大，也就是说湿墙比干墙的传热系数大，所以导热好，所以相同时间里，屋子里向屋外传出的热量也大，所以屋内温度较低。
15.在寒冷的北方地区，建房用砖采用实心砖还是多孔砖好，为什么？
答：在其他条件相同的情况下，由于多孔砖内充满了不动的空气，空气在纯导热时，导热系数远远低于实心转的导热系数，是很好的绝热材料。
在寒冷的北方地区，需要保温性能好的房子，因此，采用多孔砖好。
16、冬天，经过白天太阳晒过的棉被，晚上盖起来感到很暖和，并且经过拍打以后效果更加明显。
试解释原因。
棉被经过晾晒后，可使棉花的空隙里进入更多的空气，并且经过拍打后的棉被将更加蓬松，空气含量将更多，而棉被的传热主要是靠导热，而空气的导热系数很小，所以更暖。
17、说明导热系数和热扩散系数之间的区别和联系。
热扩散系数和导热系数是两个不同的物性参数。
热扩散系数综合反映了物体的导热能力与储存热能能力的大小，而导热系数仅仅反映了导热能力的强弱。
热扩散系数是影响非稳态导热的重要物性参数，稳态导热过程中温度不随时间变化，因而热扩散系数也就失去了意义，此时只有反映材料导热能力的导热系数起作用。