传热学考研知识点总结
(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.....。
传热学知识点总结考研

传热学知识点总结考研传热学是热力学的一个重要分支,研究热量在物体之间传递的过程。
在工程学、化学工程、材料科学和环境科学等领域都有着重要的应用。
本文将围绕传热学的基本理论和应用进行系统总结,希望能够对传热学的学习和研究有所帮助。
一、传热学的基本概念1. 传热的定义传热是热量在物体之间传递的过程,可以通过传导、对流和辐射这三种方式进行。
传热的目的是使物体的温度相等或者使热量从高温物体传递到低温物体上。
2. 传热的基本原理传热的基本原理是热量由高温区流向低温区,其基本规律可以用热传导方程、对流传热方程和辐射传热方程来描述。
3. 传热的分类根据传热的方式不同,可以将传热分为传导传热、对流传热和辐射传热。
传导传热是由物体内部的分子传递热量,对流传热是通过流体的运动传递热量,而辐射传热是通过电磁波辐射传递热量。
二、传热学的基本理论1. 传导传热传导传热是由固体内部的分子、原子或离子的运动方式传递热量。
传导传热可以用热传导方程或者傅里叶热传导定律来描述,其中热传导方程可以表达为:q=-kA*(dT/dx),其中q 表示单位时间内通过物体的热量,k表示热导率,A是传热截面积,dT/dx表示温度梯度。
2. 对流传热对流传热是由流体的运动方式传递热量,主要包括自然对流和强制对流两种方式。
自然对流是由温差引起的流体的自然对流运动,而强制对流是通过外力使流体发生运动。
对流传热可以用波亚松定律或者努塞尔数来描述。
3. 辐射传热辐射传热是通过电磁波的辐射方式传递热量,主要取决于物体的温度和表面的发射率等。
辐射传热可以用斯特凡—波尔兹曼定律或者基尔霍夫定律来描述。
4. 传热的复合方式在实际传热过程中,通常会同时存在传导、对流和辐射三种方式,这就需要将它们进行组合计算。
可以通过综合利用传热系数来描述传热的复合方式。
三、传热学的应用1. 传热器设备传热器是用于传热的设备,广泛应用于化工、能源、环保等领域。
常见的传热器包括换热器、蒸发器、冷凝器和加热器等。
考研《传热学》重要考点归纳

考研《传热学》重要考点归纳第1章绪论1.1考点归纳一、热传递的基本方式1.导热(1)导热的定义导热又称热传导,是指物体各部分之间不发生相对位移时,依靠分子、原子及自由电子等微观粒子的热运动而进行的热量传递现象。
(2)导热量的计算①傅里叶定律(导热基本定律)或②热流量②热流量单位时间内通过某一给定面积的热量称为热流量,记为Ф,单位为W。
③热流密度通过单位面积的热流量称为热流密度,记为q,单位为W/m2。
(3)热导率①热导率λ或称导热系数,是表征材料导热性能优劣的参数,即是一种热物性参数,其单位为W/(m•K)。
②其物理意义是指单位厚度的物体具有单位温度差时,在单位时间内其单位面积上的导热量。
2.热对流(1)热对流的定义热对流是指由于流体的宏观运动而引起的流体各部分之间发生相对位移,冷、热流体相互掺混所导致的热量传递过程。
(2)对流传热①对流传热的定义对流传热是指流体与温度不同的固体壁面接触时所发生的传热过程。
②对流传热的分类a.自然对流传热:由于流体冷、热各部分的密度不同而引起的对流传热。
b.强制对流传热:由于机械(水泵或风机等)的作用或其它压差而引起的相对运动所造成的对流传热。
c.沸腾传热及凝结传热:伴随有相变的对流传热,如液体在热表面上沸腾及蒸气在冷表面上凝结的对流传热问题,分别简称为沸腾传热及凝结传热。
③对流传热的计算牛顿冷却公式(对流传热的基本计算式)式中:h——表面传热系数(或称对流换热系数),单位是W/(m2•K)。
(3)热对流与对流传热的区别①热对流是传热的3种基本方式之一,而对流传热不是传热的基本方式。
②对流传热是导热和热对流这2种基本方式的综合作用。
③对流传热必然具有流体与固体壁面间的相对运动。
传热学中,重点讨论的是对流传热问题。
3.热辐射(1)辐射的定义物体通过电磁波来传递能量的方式称为辐射。
(2)热辐射的定义物体会因各种原因发出辐射能,其中因热的原因而发出辐射能的现象称为热辐射。
传热学知识整理1

绪 论一、概念1.传热学:研究热量传递规律的科学。
2.热量传递的基本方式:热传导、热对流、热辐射。
3.热传导(导热):物体的各部分之间不发生相对位移、依靠微观粒子的热运动产生的热量传递现象。
(纯粹的导热只能发生在不透明的固体之中。
)4.热流密度:通过单位面积的热流量(W /m 2)。
5.热对流:由于流体各部分之间发生相对位移而产生的热量传递现象。
热对流只发生在流体之中,并伴随有导热现象。
6.自然对流:由于流体密度差引起的相对运功c7.强制对流:出于机械作用或其他压差作用引起的相对运动。
8.对流换热:流体流过固体壁面时,由于对流和导热的联合作用,使流体与固体壁面间产生热量传递的过程。
9.辐射:物体通过电磁波传播能量的方式。
10.热辐射:由于热的原因,物体的内能转变成电磁波的能量而进行的辐射过程。
11.辐射换热:不直接接触的物体之间,出于各自辐射与吸收的综合结果所产生的热量传递现象。
12.传热过程;热流体通过固体壁而将热量传给另一侧冷流体的过程。
13.传热系数:表征传热过程强烈程度的标尺,数值上等于冷热流体温差1时所产生的热流密度)/(2k m W ⋅。
14.单位面积上的传热热阻:k R k 1=单位面积上的导热热阻:λδλ=R 。
单位面积上的对流换热热阻:h R 1=λ 对比串联热阻大小就可以找到强化传热的主要环节。
15.导热系数λ是表征材料导热性能优劣的系数,是一种物性参数,不同材料的导热系数的数值不同,即使是同一种材料,其值还与温度等参数有关。
对于各向异性的材料,还与方向有关。
常温下部分物质导热系数:银:427;纯铜:398;纯铝:236;普通钢:30-50;水:0.599;空气:0.0259;保温材料:<0.14;水垢:1-3;烟垢:0.1-0.3。
16.表面换热系数h不是物性参数,它与流体物性参数、流动状态、换热表面的形状、大小和布置等因素都有关。
17.稳态传热过程(定常过程):物体中各点温度不随时间而变。
考研传热学概念和问答总结

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,称为表面对流传热,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,称为表面辐射传热,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。
15.导温系数:材料传播温度变化能力大小的指标。
传热学第七版知识点总结

传热学第七版知识点总结●绪论●热传递的基本方式●导热(热传导)●产生条件●有温差●有接触●导热量计算式●重要的物理量Rt—热阻●热对流●牛顿冷却公式●h—表面传热系数●Rh—既1➗h—单位表面积上的对流传热热阻●热辐射●斯蒂芬—玻尔茨曼定律●黑体辐射力Eb●斯蒂芬—玻尔茨曼常量(5678)●实际物体表面发射率(黑度)●传热过程●k为传热系数p5●第一章:导热理论基础●基本概念●温度场●t=f(x,y,z,t)●稳态导热与非稳态导热●等温面与等温线(类比等高线)●温度梯度●方向为法线●gradt●指向温度增加的方向●热流(密度)矢量●直角坐标系●圆柱坐标系●圆球坐标系●傅里叶定律●适用条件:各向同性物体●公式见p12●热导率●注意多孔材料的导温系数●导热微分方程式●微元体的热平衡●热扩散率●方程简化问题p19●有无穷多个解●导热过程的单值性条件●几何条件●物理条件●导热过程的热物性参数●时间条件●也叫初始条件●边界条件●第一类边界条件●已知温度分布●第二类边界条件●已知热分布●第三类边界条件●已知tf和h●第二章:稳态导热●通过平壁的导热●第一类边界条件●温度只沿厚度发生变化,H和W远大于壁厚●第三类边界条件●已知tf1和2,h1和2●通过复合平壁的导热●具有内热源的平壁导热●通过圆筒壁的导热●公式见p37●掌握计算公式及传热过程●掌握临界热绝缘直径dc●通过肋壁的导热●直肋●牛顿冷却公式●环肋●肋片效率●通过接触面的导热●了解接触热阻Rc●二维稳态导热●了解简化计算方法●形状因子S●第三章:非稳态导热●非稳态导热过程的类型和特点●了解过程●了解变化阶段●无限大平壁的瞬态导热●加热或冷却过程的分析解法●表达式及物理意义●傅立叶数Fo●毕渥准则Bi●集总参数法●应用条件●见课本p69●物理意义●见课本p70●半无限大物体的瞬态导热●其他形状物体的瞬态导热●周期性非稳态导热●第四章:导热数值解法基础●建立离散方程的方法●有限差分法●一阶截差公式p91●控制容积法●根据傅立叶定律表示导热量●稳态导热的数值计算●节点方程的建立●热平衡法●勿忽略边界节点●非稳态导热的数值计算●显式差分●勿忽略稳定性要求●隐式差分●第五章:对流传热分析●对流传热概述●流动的起因和状态●起因●自然对流●受迫对流●流速快强度大h高●状态●层流●紊流●采用较多●流体的热物理性质●热物性●比热容●热导率●液体大于气体●密度●黏度●大了不利于对流传热●液体●温度越高黏度越低●气体●温度越高黏度越大●定性温度●流体温度●主流温度●管道进出口平均温度●容积平均温度●壁表面温度●流体温度与壁面温度的算数平均值●流体的相变●相变传热●传热表面几何因素●壁面形状●长度●定型长度l●粗糙度●流体的相对位置●外部流动●外掠平板●外掠圆管及管束●内部流动●管内流动●槽内流动●对流传热微分方程组●对流传热过程微分方程式●见课本p116公式5-2●第一类边界条件●已知壁温●第二类边界条件●已知热流密度q●连续性方程●质量流量M的概念●p117公式5-3●二维常物性不可压缩流体稳态流动连续性方程●动量守恒微分方程式●动量守恒方程式●p118公式5-4●N- S方程●注意各项的含义●能量守恒微分方程式●四种热量●导热量●热对流传递的能量●表面切向应力对微元体做功的热(耗散热)●内热源产生的热●方程式p119公式5-5●边界层对流传热微分方程组●流动边界层●层流边界层●紊流边界层●层流底层(黏性底层)●会画分布规律●热边界层●也称温度边界层●会画分布规律●数量级分析与边界层微分方程●普朗特数Pr的概念●外掠平板层流传热边界层微分方程式分析解简述●熟记雷诺准则●努谢尔特数Nu含义●动量传递和热量传递的类比●两传类比见p132内容较多●动量传递●掌握雷诺类比率●热量传递●掌握柯尔朋类比率●相似理论基础●三个相似原理●同类物理现象●同名的已定特征数相等●单值性条件相似●初始条件●边界条件●几何条件●物理条件●对流传热过程的数值求解方法简介p145●第六章:单相流体对流传热●会用准则关联式计算h●p162例题●确定定性温度,定型尺寸●查物性参数计算Re●附录2●选择准则关联式●p160公式6-4●第七章:凝结与沸腾传热●凝结传热●形成和传热模式的不同●珠状凝结●膜状凝结●了解影响因素●了解关联式的应用●沸腾传热●了解换热机理●掌握大空间沸腾曲线●影响因素●计算方法●热管●了解工作原理●第八章:热辐射的基本定律●基本概念●理解●热辐射的本质●热辐射的特点●掌握概念●黑体●灰体●漫射体●发射率●吸收率●热辐射的基本定律●重点掌握●维恩位移定律●斯蒂芬-玻尔兹曼定律●基尔霍夫定律●漫灰表面发射率等于吸收率●第九章:辐射传热计算●任意两黑表面之间的辐射换热量●角系数●用代数法进行计算●空间热阻●封闭空腔法●三个黑表面之间的辐射换热●掌握热阻网格图●灰表面间●辐射换热●基尔霍夫定律计算●掌握三个灰表面●有效辐射●掌握概念●表面热阻●绝热面重辐射面●遮热板工作原理及应用●气体辐射特点●第十章:传热和换热器●通过肋壁的传热●了解计算方法●复合传热时的传热计算●传热的强化和削弱●了解措施●换热器的形式和基本构造●了解分类●平均温度差●掌握LMTD方法●换热器计算●对数平均温差法●掌握传热单元数法p305●换热器性能评价简述。
传热学考研真题

传热学考研真题传热学是热力学的一个重要分支,研究物质中热量的传递与转换规律。
在考研中,传热学是一个重要的考点,考生需要熟练掌握传热学的基本概念、理论和计算方法。
本文将针对传热学考研真题,从基础概念、传热方式以及传热计算等方面进行探讨。
一、基础概念传热学中的基础概念主要包括传热、传热介质和传热过程等。
传热是指物质内部或不同物质之间由于温度差异引起的热量传递现象。
传热介质是指能够进行热量传递的物质,常见的传热介质有固体、液体和气体等。
传热过程包括传导、对流和辐射三种方式。
传导是指通过物质内部的能量传递,其传热方式取决于物质的导热性能和温度梯度。
对流是指通过流体内部的热量传递,受到流体的流动和温差的影响。
辐射是指通过电磁波的辐射传热,这种方式与物体表面的温度有关。
二、传热方式在传热学中,热量的传递方式主要分为传导、对流和辐射三种方式。
传导是指通过物质内部的分子振动和传递热量,其传热速率与物质的导热系数和温度梯度有关。
对流是指通过流体的流动将热量传递到物体表面或从物体表面带走热量。
对流传热受到流体的流速、流体性质和温度差的影响。
辐射是指物体表面的热量通过电磁波的辐射传递,它与物体的表面温度的四次方成正比。
三、传热计算在传热学中,传热计算是一个重要的环节。
传热计算通过传热方程和传热系数等参数,计算出物体的传热速率和温度分布。
常见的传热计算方法包括稳态传热计算和非稳态传热计算。
稳态传热计算是指物体内部的温度分布不随时间变化,通过建立热传导方程和边界条件,求解传热方程并得到温度分布和传热速率。
非稳态传热计算是指物体内部的温度分布随时间变化,在一定时间内求解传热方程并得到温度随时间的变化情况。
综上所述,传热学是考研中的一个重要科目,掌握传热学的基础概念、传热方式和传热计算方法对于考生来说至关重要。
希望考生能够通过系统学习和实践运用,提高在传热学考试中的得分。
传热学知识点总结考研真题

传热学知识点总结考研真题一、传热学概念传热学是研究物体之间热量传递的学科,研究热量传递的基本规律和热传递过程的数学模型。
热传递是热量自高温物体传递到低温物体的过程,主要包括传导、对流和辐射三种方式。
二、传热学基本知识1. 热量传递的基本规律热力学第一定律和第二定律规定了热量传递的基本规律。
第一定律要求能量守恒,在热传递中热量从高温物体流向低温物体,使热能分布均匀。
第二定律限制了热量传递的方向,指出热量自热量大者传递到热量小者。
2. 传热的基本方式传导是通过物体内部分子热运动传递热量的方式,是当物体内部温度不均匀时,热量由高温区向低温区传递。
对流是液体或气体中分子受热膨胀上升,冷却后下沉的过程,是传热最常见的方式。
辐射是热能以电磁波的形式传递的方式,适用于真空或无透明物质的热传递。
3. 传热的数学模型传热的数学模型主要采用热传导方程和流体力学方程,通过数学公式和定理来描述传热过程,求解传热问题。
热传导方程描述了传导过程中热量的扩散规律,流体力学方程描述了流体传热过程中的动力学规律。
4. 传热的工程应用传热学在工程中有着广泛的应用,如热工程、制冷空调、化工工程、建筑工程等都离不开传热学的理论和方法。
热传递是很多工程中必不可少的过程,通过传热学的知识和方法可以提高工程的效率和质量。
三、传热学的研究内容1. 传热传质物理基础传热传质物理基础包括热力学、流体力学、传热学、传质学等多个学科知识,主要研究物体间热量传递的基本规律和热量传递过程的数学模型。
此外,也需要涉及热传导、对流传热、辐射传热等传热方式的研究。
2. 传热的数学模型与方法传热学研究中需要建立相应的数学模型,并通过数学方法来解决传热问题。
传热的数学模型可以分为定常传热和非定常传热,通过微分方程和积分方程来描述传热过程,并通过数值计算方法来求解传热问题。
3. 传热的实验方法与技术传热学研究中需要进行大量的实验,通过实验来验证传热理论和模型的正确性。
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常用的相似准则数:①努谢尔特:Nu=aL/λ分子是实际壁面处的温度变化率,分母是原为l的流体层导热机理引起的温度变化率反应实际传热量与导热分子扩散热量传递的比较。
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和粘性力相对大小。
Re是判断流态的。
③格拉小夫准则Gr=gβ△tL³/V² Gr的大小表明浮升力和粘性力的的相对大小,Gr表明自然流动状态兑换热的影响。
④普朗特准则: Pr=V/a Pr表明动量扩散率与热量扩散率的相对大小。
辐射换热时的角系数: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、混合式和回热式,按传热表面的结构形式分为管式和板式间壁式热交换器按两种流体相互间的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是其内部各点温度趋于均匀一致的能力。
Α大的物体被加热时,各处温度能较快的趋于一致。
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的热量,正比例于当地垂直于截面方向上的温度变化率2集总参数法:忽略物体内部导热热阻的简化分析方法3临界热通量:又称为临界热流密度,是大容器饱和沸腾中的热流密度的峰值4效能:表示换热器的实际换热效果与最大可能的换热效果之比5对流换热是怎样的过程,热量如何传递的?对流换热:指流体各部分之间发生宏观运动产生的热量传递与流体内部分子导热引起的热量传递联合作用的结果。
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的流动)与强制对流(依靠泵或风机等外力作用引起的流体宏观流动)。
影响换热系数因素:流体的物性,换热表面的形状与布置,流速,流动起因(自然、强制),流动状态(层流、湍流),有无相变。
6何谓凝结换热和沸腾换热,影响凝结换热和沸腾换热的因素?蒸汽与低于饱和温度的壁面接触时,将汽化潜热传递给壁面的过程称为凝结过程。
如果凝结液体能很好的润湿壁面,它就在壁面上铺展成膜,这种凝结形式称为膜状凝结。
如果凝结液体不能很好地润湿壁面,在壁面上形成一个个小液珠,这种凝结方式称为珠状凝结。
液体在固液界面上形成气泡引起热量由固体传递给液体的过程称为沸腾换热。
按沸腾液体是否做整体流动可分为大容器沸腾(池沸腾)和管内沸腾;按液体主体温度是否达到饱和温度可分为饱和沸腾和过冷沸腾。
不凝结气体对凝结换热过程的影响:在靠近液膜表面的蒸气侧,随着蒸气的凝结,蒸气分压力减小而不凝结气体的分压力增大;蒸气在抵达液膜表面进行凝结前,必须以扩散方式穿过聚集在界面附近的不凝结气体层,因此,不凝结气体层的存在增加了传递过程的阻力。
影响凝结换热的因素:不凝结气体、蒸汽流速、管内冷凝、蒸汽过热度、液膜过冷度及温度分布非线性。
影响沸腾换热的因素:不凝结气体(使沸腾换热强化)、过冷度、重力加速度、液位高度、管内沸腾。
7强化凝结换热和沸腾换热的原则?强化凝结换热的原则:减薄或消除液膜,及时排除冷凝液体。
强化沸腾换热的原则:增加汽化核心,提高壁面过热度。
8试以导热系数为定值,原来处于室温的无限大平壁因其一表面温度突然升高为某一定值而发生非稳态导热过程为例,说明过程中平壁内部温度变化的情况,着重指出几个典型阶段。
首先是平壁中紧挨高温表面部分的温度很快上升,而其余部分则仍保持原来的温度,随着时间的推移,温度上升所波及的范围不断扩大,经历了一段时间后,平壁的其他部分的温度也缓慢上升。
主要分为两个阶段:非正规状况阶段和正规状况阶段9灰体有什么主要特征?灰体的吸收率与哪些因素有关?灰体的主要特征是光谱吸收比与波长无关。
灰体的吸收率恒等于同温度下的发射率,影响因素有:物体种类、表面温度和表面状况。
(也是物体表面发射率的影响因素)拓展:实际物体的吸收比除与自身表面的性质和温度有关以外,还与发出投入辐射的物体的性质和温度有关。
(因为实际物体的吸收具有选择性,因此吸收比与投入辐射按波长的能量分布有关)10气体与一般固体比较其辐射特性有什么主要差别?气体辐射的主要特点是:(1)气体辐射对波长有选择性(2)气体辐射和吸收是在整个容积中进行的11说明平均传热温差的意义,在纯逆流或顺流时计算方法上有什么差别?平均传热温差就是在利用传热方程式来计算整个传热面上的热流量时,需要用到的整个传热面积上的平均温差。
纯顺流和纯逆流时都可按对数平均温差计算式计算,只是取值有所不同。
拓展:引入对数平均温差的原因:因为在换热器中,冷、热流体的问题沿换热面是不断变化的,因此冷热流体间的局部换热温差也是沿程变化的。
12边界层,边界层理论(1)流场可划分为主流区和边界层区。
只有在边界层区考虑粘性对流动的影响,在主流区可视作理想流体流动。
(2)边界层厚度远小于壁面尺寸(3)边界层内流动状态分为层流与紊流,紊流边界层内紧靠壁面处仍有层流底层(4)边界层内温度梯度和速度梯度很大。
拓展:速度边界层:固体壁面附近温度发生剧烈变化的薄层温度边界层:固体壁面附近速度发生剧烈变化的薄层引入边界层的好处:(1)缩小计算区域,由于边界层内温度梯度和速度梯度很大,边界层内动量微分方程中的惯性力和粘性力以及能量微分方程中的导热和对流项不可忽略,而主流区却可视为理想流体,因此可把精力集中在边界层中。
(2)边界层内的流动与换热也可利用边界层的特点加以简化。
13液体发生大容器饱和沸腾时,随着壁面过热度的增高,会出现哪几个换热规律不同的区域?这几个区域的换热分别有什么特点?为什么把热流密度的峰值称为烧毁点?分为四个区域:1、自然对流区,这个区域传热属于自然对流工况。
2、核态沸腾区,换热特点:温压小、传热强。
3、过度沸腾区:传热特点:热流密度随着温压的升高而降低,传热很不稳定。
4、膜态沸腾区:传热特点:传热系数很小。
对于控制热流密度的情况(如电加热器)由于超过热流密度的峰值可能会导致设备烧毁,所以热流密度的峰值也称为烧毁点。
14阐述兰贝特定律的内容。
说明什么是漫射表面?角系数具有哪三个性质?在什么情况下是一个纯几何因子,和两个表面的温度和黑度没有关系?兰贝特定律给出了黑体辐射能按空间方向的分布规律,它表明黑体单位面积辐射出去的能量在空间的不同方向分布是不均匀的,按空间纬度角的余弦规律变化:在垂直于该表面的方向最大,而与表面平行的方向为零。
定向辐射强度与方向无关(满足兰贝特定律)的表面称为漫射表面。
角系数的三个性质:相对性、完整性、可加性。
当满足两个条件:(1)所研究的表面是漫射的(2)在所研究表面的不同地点上向外发射的辐射热流密度是均匀的。
此时角系数是一个纯几何因子,和两个表面的温度和黑度没有关系。
15试述气体辐射的基本特点。
气体能当灰体来处理吗?请说明原因气体辐射的基本特点:(1)气体辐射对波长具有选择性(2)气体辐射和吸收是在整个容积中进行的。
气体不能当做灰体来处理,因为气体辐射对波长具有选择性,而只有辐射与波长无关的物体才可以称为灰体。
太阳辐射也不可当做灰体,原因相同。
16试说明管槽内强制对流换热的入口效应。
流体在管内流动过程中,随着流体在管内流动局部表面传热系数如何变化的?外掠单管的流动与管内的流动有什么不同管槽内强制对流换热的入口效应:入口段由于热边界层较薄而具有比较充分的发展段高的表面传热系数。
入口段的热边界层较薄,局部表面传热系数较高,且沿着主流方向逐渐降低。
充分发展段的局部表面传热系数较低。
外掠单管流动的特点:边界层分离、发生绕流脱体而产生回流、漩涡和涡束。
18为什么在给圆管加保温材料的时候需要考虑临界热绝缘直径的问题而平壁不需要考虑?圆管外敷设保温层同时具有减小表面对流传热热阻及增加导热热阻两种相反的作用,在这两种作用下会存在一个散热量的最大值,,在此时的圆管外径就是临界绝缘直径。
而平壁不存在这样的问题。
19为什么二氧化碳被称作“温室效应”气体?气体的辐射与吸收对波长具有选择性,二氧化碳等气体聚集在地球的外侧就好像给地球罩上了一层玻璃窗:以可见光为主的太阳能可以达到地球的表面,而地球上一般温度下的物体所辐射的红外范围内的热辐射则大量被这些气体吸收,无法散发到宇宙空间,使得地球表面的温度逐渐升高。
20试分析大空间饱和沸腾和凝结两种情况下,如果存在少量不凝性气体会对传热效果分别产生什么影响?原因?对于凝结,蒸气中的不可凝结气体会降低表面传热系数,因为在靠近液膜表面的蒸气侧,随着蒸气的凝结,蒸气分压力减小而不凝结气体的分压力增大。
蒸气在抵达液膜表面进行凝结前,必须以扩散方式穿过聚集在界面附近的不凝结气体层。
因此,不凝结气体层的存在增加了传递过程的阻力。
大空间饱和沸腾过程中,溶解于液体中的不凝结气体会使沸腾传热得到某种强化,这是因为,随着工作液体温度的升高,不凝结气体会从液体中逸出,使壁面附近的微小凹坑得以活化,成为汽泡的胚芽,从而使q~Δt沸腾曲线向着Δt减小的方向移动,即在相同的Δt下产生更高的热流密度,强化了传热。
21太阳能集热器的吸收板表面有时覆以一层选择性涂层,使表面吸收阳光的能力比本身辐射能力高出很多倍。
请问这一现象与吉尔霍夫定律是否矛盾?原因?基尔霍夫定律表明物体的吸收比等于发射率,但是这一结论是在“物体与黑体投入辐射处于热平衡”这样严格的条件下才成立的,而太阳能集热器的吸收板表面涂上选择性涂层,投入辐射既非黑体辐射,更不是处于热平衡,所以,表面吸收阳光的能力比本身辐射能力高出很多倍,这一现象与基尔霍夫定律不相矛盾。
22请说明Nu、Bi的物理意义,Bi趋于0和趋于无穷时各代表什么样的换热条件?Nu数表明壁面上流体的无量纲温度梯度Bi表明固体内部导热热阻与界面上换热热阻之比Bi趋于0时平板内部导热热阻几乎可以忽略,因而任一时刻平板中各点的温度接近均匀,并随着时间的推移整体的下降,逐渐趋近于外界温度。
Bi趋于无穷时,表面的对流换热热阻几乎可以忽略,因而过程一开始平板的表面温度就被冷却到外界温度,随着时间的推移,平板内部各点的温度逐渐下降而趋近于外界温度。
23举例说明什么是温室效应,以及产生温室效应的原因位于太阳照耀下被玻璃封闭起来的空间,例如小轿车、培养植物的暖房等,其内的温度明显地高于外界温度,这种现象称为温室效应。
这是因为玻璃对太阳辐射具有强烈的选择性吸收性,从而大部分太阳辐射能穿过玻璃进入有吸热面的腔内,而吸热面发出的常温下的长波辐射却被玻璃阻隔在腔内,从而产生了所谓的温室效应。
24数值分析法的基本思想对物理问题进行数值求解的基本思想可以概括为:把原来的时间、空间坐标系中连续的物理量的场,用有限个离散点上的值的集合来代替,通过求解按一定方法建立起来的关于这些值的代数方程,来获得离散点上被求物理量的值。
25强化沸腾的方法强化沸腾的方法:1、强化大容器沸腾的表面结构,2、强化管内沸腾的表面结构。