传热学简答题

传热学简答题

1、分别写出N u 、R e 、P r 、B i 数的表达式，并说明其物理意义。 答：

（1）努塞尔数，λl h Nu =

，它表示表面上无量纲温度梯度的大小。（2）雷诺数，νl 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，λl

h B i =，它表示导热体内部热阻与外部热阻的相对大

小。(它表示无量纲热阻)

2、试分析气、液、固三种状态物体导热机理？

答：

固体：①导电固体：自由电子的移动

②非导电固体：晶格的震动

气体：气体分子的不规则运动及碰撞

液体：说法不一（类固体或类气体）

3、热扩散系数（导温系数）是表征什么的物理量？导温系数与导热系数的区别是什么？ 答：热扩散率c

a ρλ=，与导热系数一样都是物性参数，它是表征物体传递温度的能力大小，亦称为导温系数，热扩散率取决于导热系数λ和c ρ的综合影响；而导热系数是反映物体的导热能力大小的物性参

数。一般情况下，稳态导热的温度分布取决于物体的导热系数，但非稳态导热的温度分布不仅取决于物体的导热系数，还取决于物体的导温系数。

4、非稳态导热的集总参数法的适用条件是什么？满足集总参数法的物体，其内部温度分布有何特点？

答：集总参数法的适用条件是B i<0.1，应用于物体的导热系数相当大，或者几何尺寸很小，或表面传热系数极低；其特点是当物体内部导热热阻远小于外部对流换热热阻时，物体内部在同一时刻均处于同一温度，物体内部的温度仅是时间的函数，而与位置无关。（集总参数法的适用条件是对于平板B i<0.1，对于圆柱B i<0.05，对于球B i<0.033。）5、黑体、白体、灰体的含义？

答：

黑体：我们把吸收率等于1的物体

白体：我们把穿透率等于1的物体

灰体：是指物体单色辐射力与同温度黑体单色辐射力随波长的变化曲线相似，或它的单色发射率不随波长变化的物体；或单色吸收比与波长无关的物体，即单色吸收比为常数的物体。

6、漫射表面？

答：通常把服从兰贝特定律的表面称为漫射表面，即该表面的定向辐射强度与方向无关。或物体发射的辐射强度与方向无关的性质叫漫辐射，具有这样性质的表面称为漫射表面。

7、气体的热边界层与流动边界层的相对大小？

答：由于3/1/r t P =δδ，对于气体来说7.0≈r P ，所以气体的热边界层的厚度大于流动边界层的厚度。

8、影响强制对流换热的表面换热系数的因素有哪些？

答：流体流动的起因、流体有无相变、流体流动的状态、流体的物理性质、换热表面的几何因素等，用函数表示为),,,,,,,,(l c t t u f h p f w μαρλ=

9、为什么珠状凝结表面换热系数比膜状凝结表面换热系数大？ 答：

①膜状凝结换热：沿整个壁面形成一层液膜，并且在重力的作用下流动，凝结放出的汽化潜热必须通过液膜，因此，液膜厚度直接影响了热量传递。

②珠状凝结换热：，凝结液体不能很好的浸润壁面，仅在壁面上形成许多小液珠，此时壁面的部分表面与蒸汽直接接触，因此，换热速率远大于膜状凝结换热。

10、空气横掠垂直管束时，沿流动方向管排数越多，换热越强，而蒸汽在水平管束外凝结时，沿液膜流动方向管排数越多，换热强度降低，为什么？

答：空气横掠垂直管束时，沿流动方向管排数越多，气流扰动越强，换热越强，而蒸汽在水平管束外凝结时，沿液膜流动方向管排数越多，凝结液膜越厚，凝结换热热阻越大，换热强度降低。

11、写出时间常数的表达式，时间常数是从什么导热问题中定义出来的？它与哪些因素有关？ 答：时间常数的表达式为hA cV

c ρτ=，是从非稳态导热问题中定义出来

的，它不仅取决于几何A V /参数和物性参数c ρ，还取决于换热条件h 。

12、什么是物体表面的发射率？它与哪些因素有关？

答：实际物体的辐射力与同温度下黑体辐射力之比称为该物体的发射率，物体的发射率只取决于物体的表面特性（物体的种类、表面状况和温度），而与外界条件无关。

13、什么是物体表面的吸收比（率）？它与哪些因素有关？

答：物体对投入辐射所吸收的百分数称为该物体的吸收比（率），物体的吸收比（率）只取决于物体的表面特性（物体的种类、表面状况和温度），对于全波长的特性还与投射能量的波长分布有关关。

14、黑体辐射包括哪几个定律？

答：普朗克定律、维恩位移定律、斯蒂芬－玻尔兹曼定律、兰贝特定律、基尔霍夫定律

15、下列三种关联式描述的是那种对流换热？

答：

),,(r r e u G P R f N =描述的是无相变的强迫对流换热，且自然对流不可忽略；

),(r e u P R f N =描述的是自然对流可忽略的无相变的强迫对流换热；),(r r u G P f N =描述的是自然对流换热。

16、表面辐射热阻？

答：当物体表面不是黑体时，该表面不能全部吸收外来投射的辐射能量，这相当于表面存在热阻，该热阻称为表面辐射热阻，常以ε

εA -1表示。

17、有效辐射？

答：单位时间内离开单位面积的总辐射能为该表面的有效辐射J ，它包括辐射表面的自身的辐射E 和该表面对投射辐射G 的反射辐射G ρ，即G E J ρ+=。

18、什么是物体的发射率和吸收率？二者在什么条件下相等？

答：实际物体的辐射力与同温度下黑体的辐射力之比称为该物体的发射率；投射到物体表面的总能量中被吸收的能量所占的份额是物体的吸收率。由基尔霍夫定律可知：当物体表面为漫灰表面时，二者相等。

19、由对流换微分方程y t

t h ∂∂∆-=λ可知，该式中没有出现流速，

有人因此认为表面传热系数与流体速度场无关。你认为对吗？

答：这种说法不正确，因为在描述流动的能量方程中，对流项含有流体速度，要获得流体的温度场，必须先获得流体的速度场，在对流换热中流动与换热是密不可分的。因此，对流换热的表面传热系数与流体速度有关。

20、判定两个物理现象相似的条件是什么？

答：1.同名的以定特征数相等；2.单值性条件相似