第2章思考题和习题解答
第2章 负荷计算
2-1 什么叫负荷曲线？有哪几种？与负荷曲线有关的物理量有哪些？
答：负荷曲线是表征电力负荷随时间变动情况的一种图形，反映了用户用电的特点和规律。
负荷曲线按负荷的功率性质不同，分有功负荷和无功负荷曲线；按时间单位的不同，分日负荷曲线和年负荷曲线；按负荷对象不同，分用户，车间或某类设备负荷曲线。
与负荷曲线有关的物理量有：年最大负荷和年最大负荷利用小时；平均负荷和负荷系数。
2-2 什么叫年最大负荷利用小时？什么叫年最大负荷和年平均负荷？什么叫负荷系数？ 答：年最大负荷利用小时是指负荷以年最大负荷max P 持续运行一段时间后，消耗的电能恰好等于该电力负荷全年实际消耗的电能，这段时间就是最大负荷利用小时。
年最大负荷max P 指全年中负荷最大的工作班内（为防偶然性，这样的工作班至少要在负荷最大的月份出现2～3次）30分钟平均功率的最大值，因此年最大负荷有时也称为30分钟最大负荷30P 。
负荷系数L K 是指平均负荷与最大负荷的比值。
2-3 什么叫计算负荷？为什么计算负荷通常采用30min 最大负荷？正确确定计算负荷有何意义？ 答：计算负荷是指导体中通过一个等效负荷时，导体的最高温升正好和通过实际的变动负荷时产生的最高温升相等，该等效负荷就称为计算负荷。
导体通过电流达到稳定温升的时间大约为(3~4)τ，τ为发热时间常数。对中小截面的导体，其τ约为10min 左右，故截流倒替约经 30min 后达到稳定温升值。但是，由于较大截面的导体发热时间常数往往大于10min ，30min 还不能达到稳定温升。由此可见,计算负荷 Pc 实际上与30min 最大负荷基本是相当的。
计算负荷是供电设计计算的基本依据。计算负荷的确定是否合理，将直接影响到电气设备和导线电缆的选择是否合理。计算负荷不能定得太大，否则选择的电气设备和导线电缆将会过大而造成投资和有色金属的浪费;计算负荷也不能定得太小，否则选择的电气设备和导线电缆将会长期处于过负荷运行，增加电能损耗，产生过热，导致绝缘体过早老化甚至烧毁。
2-4 各工作制用电设备的设备容量如何确定?
答：长期工作制和短期工作制的设备容量就是该设备的铭牌额定功率，即Pe=PN 。
反复短时工作制的设备容量是指某负荷持续率下的额定功率换算到统一的负荷持续率下的功率。
2-5 需要系数的含义是什么?
答：所有用电设备的计算负荷并不等于其设备容量,两者之间存在一个比值关系，因此需要引进需要系数的概念,即：
c d e P K P =。
式中，Kd 为需要系数；Pc 为计算负荷；Pe 为设备容量。
形成该系数的原因有：用电设备的设备容量是指输出容量，它与输入容量之间有一个平
均效率；用电设备不一定满负荷运行,因此引入负荷系数L K ；用电设备本身及配电线路有功率损耗，所以引进一个线路平均效率WL η；用电设备组的所有设备不一定同时运行，故引入一个同时系数∑K 。故需要系数可表达为WL
N L
d K K K ηη∑=
2-6 确定计算负荷的估算法、需要系数法、二项式法和利用系数法各有什么特点？各适合哪些场合？ 答：估算法实为指标法，其特点是进行方案比较时很方便，适用于做任务书或初步设计阶段。 需要系数法，其特点是简单方便，计算负荷计算结果较符合实际，而且长期使用已积累了各种设备的需要系数。因此，需要系数法是世界各国普遍采用的确定计算负荷的基本方法。但是，把需要系数看作与一组设备中设备的多少及容量是否相差悬殊等都无关的固定值，这就考虑不全面。实际上只有当设备台数较多、没有特大型用电设备时，表中的需要系数的值才较符合实际。所以，需要系数法普遍应用于用户和大型车间变电所的负荷计算 二项式法其特点是既考虑了用电设备的平均负荷，又考虑了几台最大用电设备引起的附加负荷，其计算的结果比按需要系数法计算的结果大得多，适用于容量差别悬殊的用电设备的负荷计算；利用系数法计算精度高，用电设备台数少且容量相差悬殊时亦然，但计算过程较繁，尤其是有效台数的演算，故适宜利用计算机的统计运算。 利用系数法是以概率论为基础，以此法来求计算负荷。利用系数定义为用电设备组的平均负荷与用电设备组的设备总容量之比。计算时，先将设备总容量乘利用系数求出用电设备组在最大负荷班的平均负荷，再求平均利用系数和用电设备有效台数，据此确定最大系数，最终求得计算负荷。该方法计算过程较繁，适合计算机计算,尚未得到普遍应用。
2-7 在确定多组用电设备总的视在计算负荷和计算电流时，可否将各组的视在计算负荷和计算电流分别直接相加？为什么？应如何正确计算？
答：不可以,因为各用电设备组的功率因数不同。需要考虑用电设备各组的最大负荷不同时出现的因素，因此在确定总计算负荷时，将各组的有功和无功计算负荷分别相加乘以同时系数，得到总的有功负荷和无功负荷，再根据总的有功负荷和无功负荷计算总的视在计算负荷和计算电流。
2-8 在接有单相用电设备的三相线路中, 什么情况下可将单相设备与三相设备综合按三相负荷的计算方法计算确定负荷? 而在什么情况下应进行单相负荷计算? 答： 三相线路中单相设备的总容量不超过三相总容量的15%时,单相设备可按三相负荷平衡计算。
三相线路中单相设备的总容量超过三相总容量的15%时,应把单相设备容量换算为等效三相设备容量,再算出三相等效计算负荷。
2-9如何分配单相（220伏，380伏）用电设备，使计算负荷最小？如何将单相负荷简便地换算成三相负荷？
答：单相设备应尽可能地均匀分布在三相上,以使三相负荷保持平衡，可使计算负荷最小。单相负荷这样换算：⑴当单相设备的总容量不超过三相总容量的15%，单相设备按三相负荷平衡来计算。⑵当单相设备的总容量超过三相总容量的15%，应该换成等效三相设
备容量，再算出三相等效计算负荷。
2-10 电力变压器的有功功率和无功功率损耗各如何计算？其中哪些损耗是与负荷无关的？哪些损耗与负荷有关？按简化公式如何计算？ 答：电力变压器的有功功率损耗为：
或 2
0L k T
K P P P ?+?=? 无功功率损耗为：
或
2
0100%100%[
L
k N T K U I S Q +=?
式中，SN 为变压器的额定容量；Sc 为变压器的计算负荷；KL 为变压器的负荷率；△P0为空
载损耗；△Pk 为短路损耗；I0%为变压器空载电流占额定电流的百分值；Uk%为变压器短路电压百分值。
空载有功功率损耗和空载无功功率损耗与负荷无关，负载有功功率损耗和负载无功功率损耗与负荷有关。
2-11 什么叫平均功率因数和最大负荷时功率因数?各如何计算?各有何用途?
答：1.平均功率因数是指在某一时间内的平均功率因数,也称加权平均功率因数。 平均功率因数的计算： (1）由消耗的电能计算
式中，Wa 为某一时间内消耗的有功电能（可由有功电度表读出）；Wr 为某一时间内消 耗的无功电能（可由无功电度表读出）。
若用户在电费计量点装设感性和容性的无功电度表来分别计量感性无功电能（WaL ）和容性无功电能（Wrc ），按以下公式计算：
（2）由计算负荷计算
2
22)(
11)
()(cos c c c c c
av av av P Q Q P P S P αββαα?+=
+==
2
00)(
N
c N L T S S P P P P P ?+?=?+?=?])(100%100%[)(
20200N
c k N N c N T S S
U I S S S Q Q Q Q Q +=?+?=?+?=?2
2
22222)(
11)()(cos r
a r a a r a a
aV
av av
av W W W W W t
W t W t W Q P P +=
+=
+=
+=
?2
2)(cos rL rc r a
av W W W W ++=
?
式中，α为有功负荷系数（一般为0.7~0.75）；β为无功负荷系数（一般为0.76~0.82）。 供电部门根据月平均功率因数调整用户的电费电价，即实行高奖低罚的奖惩制度。 2．最大负荷时的功率因数是指在年最大负荷时的功率因数。最大负荷时功率因数计算：
式中，
C P 最大有功计算负荷，C Q 最大无功计算负荷。
2-12 进行无功功率补偿，提高功率因数，有什么意义？如何确定无功补偿容量？ 答：无功功率补偿可以提高功率因数，降低电能损耗, 降低电压损失，提高供电设备利用率。 补偿容量计算：
（1） 采用固定补偿
cc av av1av2Q P tg tg ??=（－）
式中，Qcc 为补偿容量；Pav 为平均有功负荷，Pav =αPc 或Wa/t ，Pc 为负荷计算得到的有
功计算负荷，α为有功负荷系数，Wa 为时间t 内消耗的电能； tg φav1为补偿前平均功率因数角的正切值；tg φav2为补偿后平均功率因数角的正切值；tg φav1－tg φav2称为补偿率，可用△qc 表示 （2）采用自动补偿
Qcc=Pc （tg φ1－tg φ2）
2-13 提高自然功率因素有哪些常用的方法？它们的基本原理是什么？ 答：提高自然功率因素的主要方法有：
1. 合理选择电动机的规格、型号
2. 防止电动机空载运行
3. 保证电动机的检修质量
4. 合理选择变压器的容量
5. 交流接触器的节电运行
它们的基本原理是在不添置任何补偿设备的情况下，采用科学措施减少用电设备的无功 功率的需要量，使供配电系统总功率因素提高。
2-14 并联电容器的补偿的装设有几种？各有何特点？适用于什么场合？ 答：并联电容器的补偿的装设有一下几种：
1． 高压集中补偿，指将高压电容器组集中装设在总降压变电所的6～10kV 母线上。该 补偿方式只能补偿总降压变电所的6～10kV 母线之前的供配电系统中由无功功率产生的影响，而对无功功率在即也内部的供配电系统中引起的损耗无法补偿，因此补偿范围最小，经济效果较后两种补偿方式差。但由于装设集中，运行条件较好，维护管理方便，投资较少。且总降压变电所6～10kV 母线停电机会少，因此电容器利用率高。这种方式在一些大中型企业中应用相当普遍。
2． 低压集中补偿，是指将低压电容器集中装设在车间变电所或建筑物变电所的低压母 线上。该补偿方式只能补偿车间变电所或建筑物变电所低压母线前变电器和高压配电线路及电力系统的无功功率，对变电所低压母线后的设备则不起补偿作用。但其补偿范围比高压集中补偿要大，而且该补偿方式能使变压器的视在功率减小，从而使变压器的容量可选得较小，
C C c Q P =
?cos
因此比较经济。这种低压电容器补偿屏一般可安装在低压配电室内，运行维护安全方便。该补偿方式在用户中应用相当普遍。
3． 单独就地补偿（个别补偿或分散补偿），是指在个别功率因素较低的设备旁边装设 补偿电容器组。该补偿方式能补偿安装部位以前的所有设备，因此补偿范围最大，效果最好。但投资较大，而且如果被补偿的设备停止运行的话，电容器组也被切除，电容器的利用率较低。同时存在小容量电容器的单位价格、电容器易受到机械震动及其他环境条件影响等缺点。所以这种补偿方式适用于长期稳定运行，无功功率需要较大，或距电源较远，不便于实现其他补偿的场合。
2-15 什么是尖峰电流？尖峰电流的计算有什么用处？
答：尖峰电流是指单台或多台用电设备持续1～2秒的短时最大负荷电流。
计算尖峰电流的目的是选择熔断器、整定低压断路器和继电保护装置、计算电压波动及检验电动机自起动条件等。
2-16 某车间380伏线路供电给下列设备：长期工作的设备有7.5kW 的电动机2台，4kW 的电动机3台，3kW 的电动机10台；反复短时工作的设备有42kVA 的电焊机1台(额定暂载率为60%，cos N ?=0.62，N η=0.85)，10t 吊车1台(在暂载率为40%的条件下，其额定功率为39.6kW ，cos N ?=0.5)。试确定它们的设备容量。
解： 对于长期工作制的设备，其设备容量就是它们的额定功率，所以长期工作设备的设备容量为：
e1 P 7.52kW 43kW 310kW 57kW =?+?+?=
对于反复短时工作制的设备，其设备容量为： 电焊机要求统一换算到ε=100%时的功率，即
e2P 0.6420.62kW 20.2 kW =??=
吊车要求统一换算到ε=25%时的额定功率，
e3 P 20.439.6kW 50.1kW =??=
2-17某金工车间的生产面积为60m ×32m,试用估算法估算该车间的平均负荷。 解：查表2-1可知负荷密度指标
2
2
0.1/S 60m 32m 1920m
kW m ρ==?=
av P S 0.11920192 kW kW ρ==?=
用估算法估算该车间的平均负荷为192 kW
2-18某车间采用一台10/0.4kV 变压器供电，低压负荷有生产用通风机5台共60kW ，点焊机（ε=65%）3台共10.5kW ，有连锁的连续运输机械8台共40kW ，5.1kW 的行车（ε=15%）2台。试确定该车间变电所低压侧的计算负荷。
解：通风机: 查表A-1-1得1110.8,cos 0.8,tan 0.75d K ??===
var
3675.048tan 48608.04111111k P Q kW P K P C C e d C =?===?==?
点焊机: 查表A-1-1得2220.35,cos 0.6,tan 1.33d K ??===
2222222220.6510.58.470.358.47 2.96tan 2.96 1.33var 3.94var
e N c d e c c P P kW kW P K P kW kW Q P k k ε?==?===?===?=
有连锁的连续运输机械: 查表A-1-1得3330.7,cos 0.75,tan 0.88d K ??===
3333330.74028tan 280.88var 24.64var
c d e c c P K P kW kW
Q P k k ?==?===?=
行车: 查表A-1-1得4440.15,cos 0.5,tan 1.73d K ??===
var
06.273.118.1tan 18.19.715.09.721.515.022*********k P Q kW
P K P kW
P P C C e d C N e =?===?===??==?ε
车间计算负荷为：同时系数取,0.9p q K K ∑∑=
A
U S I kVA
Q P S k Q K Q kW P K P N
C C C C C Ci p C Ci p C 54.13838
.0398.95398.9513.6314.72var
13.63)06.264.2494.336(95.014.72)18.12896.248(9.0222
2=?=
=
=+=+==+++∑?=∑==+++∑?=∑=∑∑
负荷计算结果如下表所示
用电设备组名称 设备容
量(kW) 需要系
数Kd cos φ tg φ 计算负荷 P c (kW) Q c (kvar) S c (kV A) I c (A)
通风机 60 0.8 0.8 0.75 48 36 点焊机
8.46 0.35 0.6 1.33 2.96 3.94 有连锁的运输机械
40 0.7 0.75 0.88 28 24.64 行车
7.9
0.15 0.5 1.73 1.19 2.06 车间变二次侧计算负荷
总计
80.13 66.64 车间变二次侧计算负荷（取K ∑p =0.9, K ∑q =0.95）
72.14
63.31
95.98
138.54
2-19某车间设有小批量生产冷加工机床电动机40台，总容量152kW ，卫生用通风机6台共6kW 。试用需要系数法求车间的计算负荷。
解： 冷加工机床：查表A-1-1得 d111K 0.2,cos 0.5,tan 1.73??===
110.215230.430.4 1.7352.6c c P kW kW Q kW kW
=?==?=
通风机组：查表A-1-1得75.0tan ,8.0cos ,8.022===??d K
c2c2P 0.86kW 4.8kW Q 4.80.75kW 3.6kW
=?==?=
车间的计算负荷：同时系数取,0.9p q K K ∑∑=
()()c c 2
2
c e e ce e
N P 0.930.4 4.8kW 31.68kW Q 0.952.6 4.8kW 50.58kW S P Q 59.68kVA I S 3U 59.68/(1.7320.38)90.7A
=?+==?+==+===?=
负荷计算结果如下表所示
用电设备组 设备容量 (kW) 需要系数Kd 或b/c
cos φ tg φ 计算负荷 P c (kW) Q c (kvar) S c (kV A) I c (A)
电动机 152 0.2 0.5 1.73 30.4 52.59 通风机 6
0.8 0.8 0.75 4.8 3.6 车间计算负荷（K ∑=0.9）
31.68
50.58
59.68
90.7
2-20 某220/380V 三相四线制线路上接有下列负荷：220V 3kW 电热箱2台接于A 相，6kW1台接于B 相，4.5kW 1台接于C 相；380V 20kW （ε=65%）单头手动弧焊机1台接于AB 相，6kW （ε=100%）3台接于BC 相，10.5kW （ε=50%）2台接于CA 相。试求该线路的计算负荷。 解：（1）电热干燥箱及电加热器的各相计算负荷
查表A-1-1，电加热器K d =0.7，cos φ=1，tg φ=0，其计算负荷为 A 相： P cA1=K d P eA =0.7×3×2=4.2kW
Q cA1=0
B 相： P cB1=K d P eB =0.7×6×1=4.2Kw
Q cB1=0
C 相： P cC1=K d P eC =0.7×4.5×1=3.15Kw
Q cC1=0
（2）单头手动弧焊机的各相计算负荷
①查表A-1-1得，K d =0.35，cos φ=0.35，tg φ=2.68； 将各相换算成100%ε=的设备容量，即： kW P P N N AB 12.1665.020=?==ε kW
P P N N CA 85.145.025.10=??==ε 则AB 、BC 、CA 各相单头手动弧焊机ε=100%的视在功率为
kVA P S AB AB 06.4635
.012
.16cos ===
?
kVA P S BC BC 43.5135
.03
6cos =?==
?
kVA P S CA CA 43.4235
.085
.14cos ===
?
②各相的设备容量为
接于各线电压单头手动弧焊机的功率因数角分别为 φAB=φBC =φCA =arccos(0.35)=69.5° A 相设备容量为
B 相设备容量为
var
11.45)9863.006.46636.043.51(3
1)]
3057.45sin()3087.36sin([3152.18))165.0(06.467716.043.51(3
1)]305.69cos()305.69cos([31
k S S Q kW
S S P o o AB o o BC eB o o AB o o BC eB =?+?=++-==-?+?=++-=
C 相设备容量为
v a r
87.44)9863.043.51636.043.42(31)]
305.69sin()305.69sin([3114))165.0(43.517716.043.42(3
1)]305.69cos()305.69cos([31
k S S Q kW
S S P o o BC o o CA eC o o BC o o CA eC =?+?=++-==-?+?=++-=
③各相的计算负荷为
A 相： P CA2=K d P eA =0.35×16.48=5.77kW
Q CA2=K d Q eA =0.35×41.07=14.37kvar
var 07.41)9863.043.42636.006.46(3
1
)]305.69sin()305.69sin([31
48.16))1650.0(43.427716.006.46(31
)]305.69cos()305.69cos([31
k S S Q kW S S P o o CA o o AB eA o o CA o o AB eA =?+?=
++-=
=-?+?=++-=
B 相： P CB2=K d P eB =0.35×18.52=6.48kW Q CB2=K d Q eB =0.35×45.11=15.79kvar
C 相： P CC2=K d P eC =0.35×14=4.9kW Q CC2=K d Q eC =0.35×44.87=15.7kvar
（3）各相总的计算负荷为（设同时系数为0.95）
A 相： P CA =K ∑（P cA1+P cA2）=0.95×（4.2+5.77）=9.47kW
Q CA = K ∑（Q cA1+Q cA2）=0.95×（0+14.37 ）= 13.65kvar
B 相： P CB = K ∑（P cB1+P cB2）=0.95×（4.2+6.48）= 10.15kW
Q CB = K ∑（Q cB1+Q cB2）=0.95×（0+15.79）= 15kvar
C 相： P CC = K ∑（P cC1+）P cC2）=0.95×（3.15+4.9）=7.65kW
Q CC = K ∑（Q cC1+Q cC2）=0.95×（0+15.7）= 14.92kvar
（4）总的等效三相计算负荷
因为B 相的有功计算负荷最大，即
var 15Q Q 15.10P ....k kW P CB m Ce CB m C ====??
总的等效三相计算负荷为
var
451533Q Q 45.3015.1033P P ..e C ..e C k kW m m =?===?==??
kVA Q P S c c C 33.544545.302222=+=+=
A U S I N
c C 55.8238
.0333.543=?=
=
2-21某用户35/6kV 总降压变电所，分别供电给1～4号车间变电所及6台冷却水泵用的高压电动机。1～4号车间变电所的计算负荷分别为：Pc1=840kW ，Qc1=680kvar ；Pc2=920 kw ，Qc2=750 kvar ；Pc3=850 kw ，Qc3=700 kvar ； Pc4=900 kw ，Qc4=720 kvar 。6kV 高压电动机每台容量为300 kW ，试计算该总降压变电所总的计算负荷（忽略线损）。 解：
（1）水泵计算负荷
查表A-1-1得, 75.0tan ,8.0cos ,8.022===??d K ，则 010.830061440c d e P k p kW =?=??= 00tan 14400.75var 1080var c c Q P k k ?=?=?= （2） 总降压变电所6kV 侧计算负荷 取同时系数,0.9p q K K ∑∑=，
A
U S I K V A
Q P S k Q K Q kW P K P N
T C T C C C T C Ci q T C Ci p T C 5486
73.15688
3568835374455var
3537)7207007506801080(9.04455)9008509208401440(9.0.1.1222
2.1.1.1=?=
=
=+=+=
=++++?=∑?==++++?=∑?=∑∑
（3）总降压变电所变压器的损耗为：
v a r 3.341568806.006.03.855688015.0015.011k S Q kW
S P C T C T =?==?=?==?
（4） 总降压变电所35kV 侧计算负荷
A
U S I k V A Q P S k Q Q Q kW P P P N
T C T C T C T C T C T T C T C T T C T C 5.9835
73.15971
359713.38783.4540var
3.38783.34135373.45403.854455.2.2222
.22.2.2.1.2.1.2=?=
=
=+=
+=
=+=?+==+=?+=
2-22 某机械加工车间变电所供电电压10kV ，低压侧负荷拥有金属切削机床容量共920kW ，通风机容量共56kW ，起重机容量共76kW （ε=15%）,照明负荷容量42kW （白炽灯），线路额定电压380V 。试求：
（1）该车间变电所高压侧（10kV ）的计算负荷及功率因数？
（2）若车间变电所低压侧进行自动补偿，功率因数补偿到0.95，应装BZMJ0.4-30-3型电容器多少台？
（3）补偿后车间高压侧的计算负荷功率因数，计算视在功率减小多少？ 解：（1）车间变电所高压侧（10kV ）的计算负荷及功率因数
小批量金属切削机床的计算负荷：查表A-1-1
1111111110.2,cos 0.5,tan 1.730.2920184tan 184 1.73var 318.32var
d c d
e c c K P K P kW kW Q P k k ???=====?===?=
通风机的计算负荷：查表A-1-1
2222222220.8,cos 0.8,tan 0.75
0.85644.8tan 44.80.75var 33.6var
d c d
e c c K P K P kW kW
Q P k k ???=====?===?=
起重机的计算负荷：查表A-1-1得73.1tan ,5.0cos ,15.0333===??d K
var
28.1573.183.8tan 83.87615.0215.023********k P Q kW P K P K P C e e d e d C =?===??=?==?ε
照明的计算负荷：查表A-1-2,9.04=d K
var
08.37429.04444k Q kW P K P C e d C ==?==
变电所低压侧总计算负荷为（取同时系数95.0==∑∑Q P K K ）
A
U S I kVA
Q P S k Q K Q kW P K P N
T C T C C C T C Ci q T C Ci p T C 1.366338
.073.106
.4363.0643684.34865.261var
84.348)028.156.3332.318(95.065.261)8.3783.88.44184(95.0.11.222
21.1.1.=?=
=
=+=+=
=+++?=∑?==+++?=∑?=∑∑
.60006
.43665
.261cos 1.1.1.===
T C T C T C S P ? 变压器的功率损耗为
var
61.2606.43606.006.045.606.436015.0015.01.1.k S Q kW S P T C T T C T =?==?=?==?
变电所高压侧总的计算负荷为
A
U S I k V A Q P S k Q Q Q kW P P P N
T C T C T C T C T C T T C T C T T C T C 7.2610
73.12
.46032.46037415.268var
0.37461.2684.34815.268.54665.2612.2.222
2.22.2.1.2.1.2.=?=
=
=+=
+=
=+=?+==+=?+= 58.05
.46015
.268cos 2.2.===
T C T C S P ? （2）车间变电所低压侧进行自动补偿
var
9.262)3288.03335.1(65.261)]
95.0tan(arccos )60.0s [tan(arcco 65.261)tan (tan 011.k P Q T C cc =-?=-?=-=??
8..830
9
.262==
n 应装BZMJ0.4-30-3型电容器9台,实际补偿容量为270kvar 。 （3）补偿后车间高压侧的计算负荷
变电所低压侧视在计算负荷为
var 4.1676.331
06.006.0.1476.331015.0015.03.273)27084.348(65.261)('1.'
1.2221.21.1..k S Q kW
S P kVA Q Q P S T C T T C T cc T C T C T C =?=?=?=?=?=?=-+=-+=
'''
变电所高压侧总的计算负荷为
kVA
Q
P
S
k Q Q Q Q kW
P P P CT T C T C T CC T C T C T T C T C 4.2825.9575.265var 5.954.162708.348
75.2651.465.2612
222
22
.2
.2.2.1.2.=+=+==+-=?+-==+=?+='''''''''
变电所高压侧的功率因数为
49.04
.28275
.265cos '2
.'2
.'==
=
T C T C S P ?
计算视在功率减小kVA S 8.1774.2822.460=-=?
2-23 某企业10kV 母线上的有功计算负荷为2300kW ，平均功率因数为0.67。如果要使平均功率因数提高到0.9，在10kV 母线上固定补偿，则需要装设BFM 型并联电容器的总容量是多少？并选择电容器的型号和个数。 解：1tan tan(arccos0.67) 1.1080av ?==
2tan tan(arccos0.9)0.4843av ?==
var
9.1075)4838.01080.1(230075.0)
tan (tan )tan (tan 2121k P K P Q av av C aL av av av CC =-??=-=-=????
选择BFM11-100-1W 型并联电容器，数量为
8.10100
9
.1075===
NC CC Q Q n BFM11-100-1W 型并联电容器为单相电容器，故选择BFM11-100-1W 型电容器12台，实际
补偿容量为1200kvar 。
2-24 某工具厂全年消耗的电能W a 为2500万度，W r 为2100万度，供电电压为10kV 。其平均有功功率和平均功率因数是多少？欲将功率因数提高到0.9，需装设BFM11-50-1W 并联电容器多少台？
解：7
/ 2.510/87602853.88av a P W t kW ==?=
var 26.23978760/101.2/7k t W Q r av =?==
1112tan 2100/25000.84cos cos(arctan 0.84)0.77(tan tan )=2853.88(0.84-0.4843)kvar =1015.13kvar
n=/1015.13/30=34
av av cc av av av cc cN Q P Q q ????=====-?=
3.2050
3
1.1015===NC CC Q Q n
考虑到三相平衡应装设BFM11-50-1W 并联电容器21台，实际补偿容量为1050kvar 。
2-25某企业35kV 总降压变电所10kV 侧计算负荷为：1#车间720kW+j510kvar ，
2#车间580kW+j400kvar ，3#车间630kW+j490kvar ，4#车间475Kw+j335kvar (82.0,76.0==rL aL K K ，忽略线损)。试求：
（1）该企业的计算负荷及平均功率因数；
（2）功率因数是否满足供用电规程？若不满足，应补偿到多少？
（3）若在10kV 侧进行固定补偿，应装BFM11-50-1W 型电容器多少台？ （4）补偿后该企业的计算负荷及平均功率因数。 解：（1）该企业负荷计算
①低压侧（10KV 侧）, 同时系数取,0.9p q K K ∑∑= P c1=K ∑p (720+580+630+475)=0.9×2405=2165kW Q c1=K ∑q (510+400+490+335)=0.9×1735=1562kVar
kVA Q P S c c c 2670156221652
22
12
11=+=
+=
789
.0)
2165
76.0156282.0(11
)
(11
cos 2
2
1??+=
+=
c
aL c rL av P K Q K ? ②高压侧（35KV ）
P c2= P c1+△P T =2165+0.015×2670=2205kW Q c2= Q c1+△Q T =1562+0.06×2670=1722kVar
kVA Q P S c c c 2798172222052
22
2
2
22=+=+=
765
.0)
2205
76.0172282.0(11
)
(11
cos 2
2
2??+=
+=
c
aL c rL av P K Q K ? (2) av ?cos <0.9，不满足供用电规程，应当补偿到0.9
(3) 10kV 侧固定补偿计算
现要求在高压侧不低于0.9，而补偿在低压侧进行，所以我们考虑到变压器损耗，设低压侧补偿后的功率因数为95.0cos 2
'=av ?
，按av ?cos =0.95来计算补偿容量Q CC
kVar
P K Q av av c aL cc 4.740))95.0tan(arccos )789.0s (tan(arcco 216576.0)tan (tan 21=-?=-=??查附录表A-2选BFM11-50-1W 型电容器，需要的个数为
8.1450
4
.740===
NC CC Q Q n 考虑三相平衡，取15台，实际补偿容量为Qcc =15×50=750kvar （4）补偿后该企业的计算负荷及平均功率因数 ①低压侧计算负荷
kVA Q Q P S cc c c c 2312)7501562(2165)(22212
1'1=-+=-+=
②高压侧计算负荷
P c2‘= P c1‘+△P T ‘
=2165+0.015×2312=2200kW
Q c2‘= Q c1‘+△Q T ‘
=（1562-750）+0.06×2312=951kVar
kVA Q P S c c c 239795122002
22
'2
2'2'
2=+=
+=
总视在功率减少△S=2798–2397=401kVA ③补偿后高压侧平均功率因数
2
'2'
]
)([)'('
cos cc c rL c aL c aL av Q Q Q K P K P K -?++=
? 933.0]
750)231206.01562(82.0[)220076.0(2200
76.02
2
=-?+?+??=
满足要求。
通过上述计算可得：需补偿的容量为750kvar ，补偿后用户功率因数达到0.933，高压侧的总视在功率减少了401kV A 。补偿前该变电所变压器容量应选3150kV A ，补偿后选2500kVA 即满足要求。
传热学第四版课后思考题答案(杨世铭-陶文铨)]
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；w t －固体表面温度；f t －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。而一旦壶内的水烧干后，水壶很快就 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。 6． 用一只手握住盛有热水的杯子，另一只手用筷子快速搅拌热水，握杯子的手会显著地感到热。试分析 其原因。 答：当没有搅拌时，杯内的水的流速几乎为零，杯内的水和杯壁之间为自然对流换热，自热对流换热的表面传热系数小，当快速搅拌时，杯内的水和杯壁之间为强制对流换热，表面传热系数大，热水有更多的热量被传递到杯壁的外侧，因此会显著地感觉到热。 7． 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。 8.有两个外形相同的保温杯A 与B ，注入同样温度、同样体积的热水后不久，A 杯的外表面就可以感觉到热，而B 杯的外表面则感觉不到温度的变化，试问哪个保温杯的质量较好？ 答：Ｂ：杯子的保温质量好。因为保温好的杯子热量从杯子内部传出的热量少，经外部散热以后，温度变化很小，因此几乎感觉不到热。 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。
传热学课本思考题
第一章 思考题 1． P23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；w t －固体表面温度；f t －流体的温度。 ③ 斯忒藩－玻耳兹曼定律：4 T 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。而一旦壶的水烧干后， 水壶很快就烧坏。试从传热学的观点分析这一现象。 答：当壶有水时，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。 6． 用一只手握住盛有热水的杯子，另一只手用筷子快速搅拌热水，握杯子的手会显著地感 到热。试分析其原因。 答：当没有搅拌时，杯的水的流速几乎为零，杯的水和杯壁之间为自然对流换热，自热对流换热的表面传热系数小，当快速搅拌时，杯的水和杯壁之间为强制对流换热，表面传热系数大，热水有更多的热量被传递到杯壁的外侧，因此会显著地感觉到热。 7． 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
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℃。但是夏季室内人们穿短裤、 裙子感觉舒适，冬天则必须穿长袖长裤甚至毛衣。请问这是为什么？ 第2章《导热理论基础》思考题 18、傅里叶定律表示导热物体内的温度梯度与导热热流q之间的定量数学关系。其中未曾出现时间变量。那么，你如何 理解并解释在分析非稳态导热问题时也可以应用傅氏定律？ 19、应用傅里叶定律时有哪些限制？ 20、现代宇航工程和超低温工程中应用的超级绝热材料的导热系数甚至可以低到10－4 W/(m?℃)以下，该数值已经大大 低于导热性能最低的气体介质。试分析它是如何实现的？ 21、在一定温度区间内，物质的导热系数大都可以表示为温度的线性函数： 22、λ=λ0（1＋b t）。式中t为摄氏温度。有人认为，“b为导热系数随t变化的斜率。而λ0则代表0℃时该材料的导热系 数。因为代入t = 0℃，得λ＝λ0。”你认为这种说法对不对？为什么？有时会把方程写作λ=λ0＋bt。这个b、λ0又代表什么意义？ 23、对于一维稳态导热，?t /?x>0，?t /?x <0分别具有什么含义？?2t /?x2 >0又具有什么含义？ 24、已知某个确定的热流场q = f (x, y)，能否由此唯一地确定物体的温度场？或者需要什么条件？反过来从温度场能否唯 一地确定热流场？ 25、某二维导热物体，常物性，部分边界q = 常数，另一部分绝热，能否确定其温度场？ 26、如思考题2.8附图所示的二维控制体积，导入热流量分别是Φx和Φy，另外的两面绝热。导入的总热流量等于： (a)(Φx2+Φy2)1/2；(b) Φx + Φy；(c) q x A x + q y A y；(d) (q x2A x+ q y2A y)1/2 27、请分析第三类边界条件的数学表达式（2-3-11）是否适用于所有的情况？ 28、导热微分方程从导热物体内部的微元体分析得到。那么它是否能够用于导热物体的边界上？为什么？ 29、无源大平壁一维稳态导热，温度场的通解等于t = c1x + c2，积分常数由边界条件确定。这是否意味着c1，c2都与平壁
传热学第2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： 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 t w =??->时 ③ 第三类边界条件：) ()( f w w t t h x t -=??-λ 5 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。不同意，因为当扩展表面的截面不均时，不同截面上的热流密度不均匀，不可看作一维问题。 9 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，肋片导热热数流量反而会下降。试分析这一观点的正确性。 答：错误，因为当肋片高度达到一定值时，通过该处截面的热流密度为零。通过肋片的热流已达到最大值，不会因为高度的增加而发生变化。 10 在式（2-57）所给出的分析解中，不出现导热物体的导热系数，请你提供理论依据。 答：由于式（2-57）所描述的问题为稳态导热，且物体的导热系数沿x 方向和y 方向的数值相等并为常数。 11 有人对二维矩形物体中的稳态无内热源常物性的导热问题进行了数值计算。矩形的一个 边绝热，其余三个边均与温度为f t 的流体发生对流换热。你能预测他所得的温度场的解吗？ 答：能，因为在一边绝热其余三边为相同边界条件时，矩形物体内部的温度分布应为关于绝热边的中心线对称分布。 习题
传热学部分思考题汇总
教材上的思考题 第8章 思考题 1．试说明热传导（导热）、热对流和热辐射三种热量传递基本方式之间的联系与区别。 区别：它们的传热机理不同。导热是由于分子、原子和电子等微观粒子的热运动而产生的热量传递现象，其本质是介质的微观粒子行为。热对流是由于流体的宏观运动，致使不同温度的流体相对位移而产生的热量传递现象，其本质是微观粒子或微团的行为。辐射是由于物体内部微观粒子的热运动而使物体向外发射辐射能的现象，其本质是电磁波，不需要直接接触并涉及能量形式的转换。 联系：经常同时发生。 2．试说明热对流与对流换热之间的联系与区别。 热对流是由于流体的宏观运动，致使不同温度的流体相对位移而产生的热量传递现象。对流换热是流体与固体表面之间由热对流和导热两种传热方式共同作用导致的传热结果。 3. 从传热的角度出发，采暖散热器和冷风机应放在什么高度最合适？ 答：采暖器和冷风机主要通过对流传热的方式使周围空气变热和变冷，使人生活在合适的温度范围中，空气对流实在密度差的推动下流动，如采暖器放得太高，房间里上部空气被加热，但无法产生自然对流使下部空气也变热，这样人仍然生活在冷空气中。为使房间下部空气变热，使人感到舒适，应将采暖器放在下面，同样的道理，冷风机应放在略比人高的地方，天热时，人才能完全生活在冷空气中 4．在晴朗无风的夜晚，草地会披上一身白霜，可是气象台的天气报告却说清晨最低温度为2℃。试解释这种现象。但在阴天或有风的夜晚（其它条件不变），草地却不会披上白霜，为什么？ 答：深秋草已枯萎，其热导率很小，草与地面可近似认为绝热。草接受空气的对流传热量，又以辐射的方式向天空传递热量，其热阻串联情况见右图。所以，草表面温度t gr 介于大气温度t f 和天空温度t sk 接近，t gr 较低，披上“白霜”。如有风，hc 增加，对流传热热阻R 1减小，使t gr 向t f 靠近，即t gr 升高，无霜。阴天，天空有云层，由于云层的遮热作用，使草对天空的辐射热阻R 2增加，t gr 向t f 靠近，无霜（或阴天，草直接对云层辐射，由于天空温度低可低达-40℃），而云层温度较高可达10℃左右，即t sk 在阴天较高，t gr 上升，不会结霜）。 5．在一有空调的房间内，夏天和冬天的室温均控制在20℃，但冬天得穿毛线衣，而夏天只需穿衬衫。这是为什么？ 答：人体在房间里以对流传热和辐射传热的方式散失热量，有空调时室内t fi 不变，冬天和夏天人在室内对流散热不变。由于夏天室外温度0f t 比室内温度fi t 高，冬天0f t 比fi t 低，墙壁内温度分布不同，墙壁内表面温度wi t 在夏天和冬天不一样。显然，wi t 夏>wi t 冬 ，这样人体与墙壁间的辐射传递的热量冬天比夏天多。在室温20℃的房间内，冬天人体向外散热比夏天多而感到冷，加强保温可使人体散热量减少，如夏天只穿衬衫，冬天加毛线衣，人就不会感到冷。 第十一章（基本概念较多，就交给你了！！） 第十二章 没找到现成的。。
传热学习题及参考答案
《传热学》复习题 一、判断题 1．稳态导热没有初始条件。（） 2．面积为A的平壁导热热阻是面积为1的平壁导热热阻的A倍。（） 3．复合平壁各种不同材料的导热系数相差不是很大时可以当做一维导热问题来处理（） 4．肋片应该加在换热系数较小的那一端。（） 5．当管道外径大于临界绝缘直径时，覆盖保温层才起到减少热损失的作用。（） 6．所谓集总参数法就是忽略物体的内部热阻的近视处理方法。（） 7．影响温度波衰减的主要因素有物体的热扩散系数，波动周期和深度。（） 8．普朗特准则反映了流体物性对换热的影响。（） 9. 傅里叶定律既适用于稳态导热过程，也适用于非稳态导热过程。（） 10.相同的流动和换热壁面条件下，导热系数较大的流体，对流换热系数就较小。（） 11、导热微分方程是导热普遍规律的数学描写，它对任意形状物体内部和边界都适用。( ) 12、给出了边界面上的绝热条件相当于给出了第二类边界条件。 ( ) 13、温度不高于350℃，导热系数不小于0.12w/(m.k)的材料称为保温材料。 ( ) 14、在相同的进出口温度下，逆流比顺流的传热平均温差大。 ( ) 15、接触面的粗糙度是影响接触热阻的主要因素。 ( ) 16、非稳态导热温度对时间导数的向前差分叫做隐式格式，是无条件稳定的。 ( ) 17、边界层理论中，主流区沿着垂直于流体流动的方向的速度梯度零。 ( ) 18、无限大平壁冷却时，若Bi→∞，则可以采用集总参数法。 ( ) 19、加速凝结液的排出有利于增强凝结换热。 ( ) 20、普朗特准则反映了流体物性对换热的影响。( ) 二、填空题 1．流体横向冲刷n排外径为d的管束时，定性尺寸是。 2．热扩散率（导温系数）是材料指标，大小等于。 3．一个半径为R的半球形空腔，空腔表面对外界的辐射角系数为。 4．某表面的辐射特性，除了与方向无关外，还与波长无关，表面叫做表面。 5．物体表面的发射率是ε，面积是A，则表面的辐射表面热阻是。 6．影响膜状冷凝换热的热阻主要是。
传热学思考题
在有空调的房间内，夏天和冬天的室温均在20℃，夏天只需要穿衬衫，但冬天穿衬衫会感觉的冷，这是为什么？ 答：那么在恒定20度（室内空气温度）的房间内，人体表面通过对流换热的方式散热量（由牛顿冷却公式计算）在冬天和夏天是一样的。但是人体散热还有跟环境（在这里是室内墙壁）的辐射换热，应用大空间包小物体的简化模型可以计算，这个换热量与人体表面温度四次方和室内壁温四次方的差成正比，由于冬天比夏天室内壁温低，所以冬天人体辐射散热量大。综上分析，人体总的散热量冬天比夏天多，因此冬天要比夏天多穿。 热水瓶的保温原理是什么？ 答：热水瓶胆用双层玻璃做成，两层玻璃都镀上了银，好像镜子一样，能把热射线反射回去，这就断绝了热辐射的通路。把热水瓶的两层玻璃之间抽成真空，就破坏了对流传导的条件。热水瓶盖选用不容易传热的软木塞，隔断了对流传热的通路。完善地把传热的三条道路都挡住了，热就可以长久地保留下来。 第二章 12，为什么导电性能好的金属导热性能也好？ 答：如果从原理上来解释的话，导电快的金属电子运动更频繁和自由，因此对于运动状态的传递也就快，也就是导热快。 15 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。 答：晒过的被子比较蓬松，里面空隙比较大，所以空气较多，空气的导热系数比较低，所以该在身上热量不易散失
为什么冰箱要定期除霜？ 答：从电冰箱的工作原理来说，任何形式的制冷系统都有可能产生结霜现象。其主要因素在于冰箱内空气的湿度和食物的含水量。当箱内霜层很薄时，对蒸发器的传热影响不十分明显，但霜层逐渐增厚并使整个蒸发器被霜包住后，就会严重影响蒸发器的传热能力，使箱内温度降不下来。 第四章 冬天，72℃的铁和600℃的木材摸上去的感觉是一样的，为什么？ 答：因为人手感觉到的冷暖实质是热量传递的快慢，而铁的导温系数远远大于木头的导温系数。 第五章 传热系数的物理意义温差1K时，单位面积内在单位时间传递的热量 1.何谓温度场、等温面、等温线、温度梯度、热流线、热阻？ 答：温度场：在任一瞬间，物体内各点温度分布的总称。等温面：在温度场中,将温度相等的点连成面即为等温面。等温线：等温面与任一平面的交线便是等温线。温度梯度：在温度场中，温度在空间上改变的大小程度。热流线：与等温线垂直，且指向温度降低的方向。 热阻：反映阻止热量传递的能力的综合参量。 2 试述热传递的三种基本方式及特征 答；热传导（气液固中进行，无宏观运动），热对流（气液中进行，有宏观运动），辐射换热（无需介质，有能量形式的转换）。 2.物体内的等温线为何不相交？热流线能否相交？
传热学课后习题
第一章 1-3 宇宙飞船的外遮光罩是凸出于飞船船体之外的一个光学窗口，其表面的温度状态直接影响到飞船的光学遥感器。船体表面各部分的表明温度与遮光罩的表面温度不同。试分析，飞船在太空中飞行时与遮光罩表面发生热交换的对象可能有哪些？换热方式是什么？ 解：遮光罩与船体的导热 遮光罩与宇宙空间的辐射换热 1-4 热电偶常用来测量气流温度。用热电偶来测量管道中高温气流的温度，管壁温度小于气流温度，分析热电偶节点的换热方式。 解：结点与气流间进行对流换热 与管壁辐射换热 与电偶臂导热 1-6 一砖墙表面积为12m 2，厚度为260mm ，平均导热系数为1.5 W/(m ·K)。设面向室内的表面温度为25℃，而外表面温度为－5℃，确定此砖墙向外散失的热量。 1-9 在一次测量空气横向流过单根圆管对的对流换热试验中，得到下列数据：管壁平均温度69℃，空气温度20℃，管子外径14mm ，加热段长80mm ，输入加热段的功率为8.5W 。如果全部热量通过对流换热传给空气，此时的对流换热表面积传热系数为？ 1-17 有一台气体冷却器，气侧表面传热系数95 W/(m 2·K)，壁面厚2.5mm ，导热系数46.5 W/(m ·K)，水侧表面传热系数5800 W/(m 2·K)。设传热壁可看作平壁，计算各个环节单位面积的热阻及从气到水的总传热系数。为了强化这一传热过程，应从哪个环节着手。 1-24 对于穿过平壁的传热过程，分析下列情形下温度曲线的变化趋向：(1)0→λδ；(2)∞→1h ；(3) ∞→2h 第二章 2-1 用平底锅烧水，与水相接触的锅底温度为111℃，热流密度为42400W/m 2。使用一段时间后，锅底结了一层平均厚度为3mm 的水垢。假设此时与水相接触的水垢的表面温度及热流密度分别等于原来的值，计算水垢与金属锅底接触面的温度。水垢的导热系数取为1 W/(m ·K)。 解： δλt q ?= 2 .2381103424001113 12=??+=?+=-λδ q t t ℃ 2-2 一冷藏室的墙由钢皮、矿渣棉及石棉板三层叠合构成，各层的厚度依次为0.794mm 、 152mm 及9.5mm ，导热系数分别为45 W/(m ·K)、0.07 W/(m ·K)及0.1 W/(m ·K)。冷藏室的有效换热面积为37.2m 2，室内、外气温分别为－2℃和30℃，室内、外壁面的表面传热系数可分别按1.5 W/(m 2·K)及2.5 W/(m 2·K)计算。为维持冷藏室温度恒定，确定冷藏室内的冷却排管每小时内需带走的热量。 解：()2 3 233221116.95.21101.05.907.015245794.05.1123011m W h h t R t q =+ ???? ??+++--=++++?=?= -λδλδλδ总 W A q 12.3572.376.9=?=?=Φ 2-4一烘箱的炉门由两种保温材料A 和B 做成，且δA =2δB (见附图) 。 h 1 t f1 h 2 t f2 t w δA δ B
传热学答案+第五版+章熙民(完整版)
绪论 1.冰雹落体后溶化所需热量主要是由以下途径得到： Q λ——与地面的导热量 f Q——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。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。（T T? 外内 ） 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。（T T? 外内 ）。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．t R R A λλ = ? 1t R R A λ λ = = 221 8.331012 m --=? 11．q t λσ =? const λ=→直线 const λ≠ 而为λλ=（t ） 时→曲线 12. i R α 1 R λ 3 R λ 0 R α 1 f t ??→ 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a α的大小。） 13．已知：360mm σ=、0.61()W m K λ=? 1 18f t =℃ 2187() W h m K =? 2 10f t =-℃ 22124() W h m K =? 墙高2.8m ，宽3m 求：q 、1 w t 、2 w t 、φ 解：12 11t q h h σλ?= ++＝ 18(10) 45.9210.361 870.61124 --=++2W m
传热学第二章热传导习题
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，
高等传热学复习题(带答案)
高等传热学复习题 1．简述求解导热问题的各种方法和傅立叶定律的适用条件。 答：导热问题的分类及求解方法： 按照不同的导热现象和类型，有不同的求解方法。求解导热问题，主要应用于工程之中，一般以方便，实用为原则，能简化尽量简化。 直接求解导热微分方程是很复杂的，按考虑系统的空间维数分，有0维，1维，2维和3维导热问题。一般维数越低，求解越简单。常见把高维问题转化为低维问题求解。有稳态导热和非稳态导热，非稳态导热比稳态导热多一个时间维，求解难度增加。有时在稳态解的基础上分析非稳态稳态，称之为准静态解，可有效地降低求解难度。根据研究对象的几何形状，又可建立不同坐标系，分平壁，球，柱，管等问题，以适应不同的对象。 不论如何，求解导热微分方程主要依靠三大方法： 甲．理论法 乙．试验法 丙．综合理论和试验法 理论法：借助数学、逻辑等手段，根据物理规律，找出答案。它又分： 分析法；以数学分析为基础，通过符号和数值运算，得到结果。方法有：分离变量法，积分变换法(L a p l a c e变换，F o u r i e r变换)，热源函数法，G r e e n函数法，变分法，积分方程法等等，数理方程中有介绍。 近似分析法：积分方程法，相似分析法，变分法等。 分析法的优点是理论严谨，结论可靠，省钱省力，结论通用性好，便于分析和应用。缺点是可求解的对象不多，大部分要求几何形状规则，边界条件简单，线性问题。有的解结构复杂，应用有难度，对人员专业水平要求高。 数值法：是当前发展的主流，发展了大量的商业软件。方法有：有限差分法，有限元法，边界元法，直接模拟法，离散化法，蒙特卡罗法，格子气法等，大大扩展了导热微分方程的实用范围，不受形状等限制，省钱省力，在依靠计算机条件下，计算速度和计算质量、范围不断提高，有无穷的发展潜力，能求解部分非线性问题。缺点是结果可靠性差，对使用人员要求高，有的结果不直观，所求结果通用性差。 比拟法：有热电模拟，光模拟等 试验法：在许多情况下，理论并不能解决问题，或不能完全解决问题，或不能完美解决问题，必须通过试验。试验的可靠性高，结果直观，问题的针对性强，可以发掘理论没有涉及的新规律。可以起到检验理论分析和数值计算结果的作用。理论越是高度发展，试验法的作用就越强。理论永远代替不了试验。但试验耗时费力，绝大多数要求较高的财力和投入，在理论可以解决问题的地方，应尽量用理论方法。试验法也有各种类型：如探索性试验，验证性试验，比拟性试验等等。 综合法：用理论指导试验，以试验促进理论，是科学研究常用的方法。如浙大提出计算机辅助试验法(C A T)就是其中之一。 傅立叶定律的适用条件：它可适用于稳态、非稳态，变导热系数，各向同性，多维空间，连续光滑介质，气、液、固三相的导热问题。 2．定性地分析固体导热系数和温度变化的关系 3．什么是直肋的最佳形状与已知形状后的最佳尺寸？ 答：什么叫做“好”？给定传热量下要求具有最小体积或最小质量或给定
传热学思考题集锦
1、烧开水时，为什么一旦水烧干了，铝壶就很容易烧坏？ 答案：水侧沸腾的表面传热系数远大于火焰侧的表面传热系数，没烧干时，壶底更接近于水的温度，所以不会达到铝的熔点。 2、同样是25°C的房子，为什么夏天可以穿衬衫，而冬天却要穿毛衣？ 答案：墙壁内侧温度夏天比冬天高。所以，人体向外辐射的能量冬天比夏天多，而自然对流和辐射换热处于同一数量级。 3、电影《泰坦尼克号》里，为什么Jack冻死了，而Rose没有？ 答案：一般来说，在相同温度和压力状态下，水的换热能力比空气强，所以Jack 身体散热比Rose快。（物性的影响） 4、中央电视台1999年9月5日的《科技博览》指出：72°C的铁和600°C 的木头摸上去的感觉是一样的，您知道为什么吗？ 答案：人手感觉到的冷暖实际上是热量传递的快慢，而铁的导（吸）热系数远大于木头的。 5、摩托车手的膝盖需要特别的保温,你知道为什么吗? 答案：因为膝盖处的热边界层很薄（相当于外掠物体的前驻点），换热能力较强，该处与空气的换热量较大。 6、冬天，隔着玻璃晒太阳感觉更暖和，为什么？ 答案：普通玻璃对太阳辐射的光几乎完全穿透，而对常温下室内物体的红外辐射能量被阻挡在房间内，这一现象类似于“温室效应”。 7、北方,深秋或者初冬季节的清晨，为什么树叶总是在朝向太空的一面结霜？ 答案：因为与背向太空的一面相比，树叶朝向太空的一面须向温度很低的太空辐射更多的热量，使其表面温度更低，所以更易结霜。 8、室温下呈黑色的铁棒在炉中加热时，颜色渐呈暗红、红、橙黄，您知道为 什么吗？
答案：随着铁棒加热，温度升高，其辐射能量最大的波长向短波方向移动，即经历了由远红外线、近红外线到可见光的区域，因此呈现了上述颜色变化。 9、冬天,棉被经过晒后拍打,为什么感觉特别暖和? 答案：被晒过的棉被，轻轻拍打后，大量的空气进入棉絮空间，空气在狭小的棉絮空间内自然对流不容易展开，由于空气的导热系数很低，故能起到很好的保温作用。 10、为什么耳朵大的人更容易生冻疮? 答案：耳朵的散热可看成是一维肋片导热，耳朵大的人沿肋高的方向热阻较小，耳朵温度更容易接近于周围环境的温度。 11、大电流电线外所包的绝缘层，是否不利于电线散热？ 答案：家用电线的直径一般都小于20mm，在一般情况下，小于其临界绝缘直径，此时在电线外加绝缘层，不仅起到了电绝缘的作用，而且有利于电线散热。 12、用纸可以烧开水，你相信吗？ 答案：水侧的热阻远小于加热侧的热阻，纸的温度更接近于水的温度，所以不会达到纸的着火点。 13、冬天，屋顶积雪有助于房屋保温，您知道为什么吗？ 答案：在相同的室内外温度下，屋顶积雪相当于增加了一层热阻，从而使散热量降低。 13、人造地球卫星返回地球时，为什么会被烧毁？ 答案：卫星返回地球时，以极高的速度穿过大气层，由于与空气的摩擦产生大量的热量，而使表面温度急剧上升，因此会被烧毁。 15、海水的颜色为什么总是蓝色的？ 答案：这是由于海水的非灰性质引起的，海水对不同波长的可见光的吸收率不同，对蓝色波长附近的射线的吸收少，反射多，所以程蓝色。
《传热学》第四版课后习题答案
《传热学》 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；w t －固体表面温度； f t －流体的温度。 ③ 斯忒藩－玻耳兹曼定律：4 T 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/；② 表面传热系数的单位是：W/；③ 传热系数的单位是：W/。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。而一旦壶内的水烧干后，水壶很快就烧 坏。试从传热学的观点分析这一现象。
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。你认为对吗？答：错，方程的边界条件有可能与λ有关，只有当方程为拉普拉斯方程和边界条件为第一边界条件时才与λ无关。 2、对二维非稳态导热问题，能否将表面的对流换热量转换成控制方程中的内热源产生的热量？ 答：不能，二维问题存在边界微元和内边界微元，内边界微元不一定与边界换热，所以不存在源项。 第四章： 1、在第一类边界条件下，稳态无内热源导热物体的温度分布与物体的导热系数是否有关？为什么？ 答：无关，因为方程为拉普拉斯方程，边界为第一边界条件均与λ无关。 2、非稳态导热采用显式格式计算时会出现不稳定性，试述不稳定性的物理含义。如何防止这种不稳定性？ 答：物理意义：显示格式计算温度时对时间步长和空间步长有一定的限制，否则会出现不合
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西安建筑科技大学传热学（郭亚军）常考简答题 题目类型：10道简答题（*6分）三道大题14分/14分/12分无填空题无选择题重点看课后思考题哦 绪论 1.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。而一旦壶内的水烧干后，水壶很快就烧坏。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.用一只手握住盛有热水的杯子，另一只手用筷子快速搅拌热水，握杯子的手会显著地感到热。试分析其原因。答：当没有搅拌时，杯内的水的流速几乎为零，杯内的水和杯壁之间为自然对流换热，自热对流换热的表面传热系数小，当快速搅拌时，杯内的水和杯壁之间为强制对流换热，表面传热系数大，热水有更多的热量被传递到杯壁的外侧，因此会显著地感觉到热。 3.有两个外形相同的保温杯A与B，注入同样温度、同样体积的热水后不久，A杯的外表面就可以感觉到热，而B 杯的外表面则感觉不到温度的变化，试问哪个保温杯的质量较好？ 答：Ｂ：杯子的保温质量好。因为保温好的杯子热量从杯子内部传出的热量少，经外部散热以后，温度变化很小，因此几乎感觉不到热。 4热水瓶胆剖面的示意图如附图所示。瓶胆的两层玻璃之间抽成真空，内胆外壁及外胆内壁涂了反射率很低的银。试分析热水瓶具有保温作用的原因。如果不小心破坏了瓶胆上抽气口处的密闭性，这会影响保温效果吗？ 解：保温作用的原因：内胆外壁外胆内壁涂了反射率很低的银，则通过内外胆向外辐射的热量很少，抽真空是为了减少内外胆之间的气体介质，以减少其对流换热的作用。如果密闭性破坏，空气进入两层夹缝中形成了内外胆之间的对流传热，从而保温瓶的保温效果降低。 5、冬天，经过在白天太阳底下晒过的棉被，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。 答：棉被经过晾晒以后，可使棉花的空隙里进人更多的空气。而空气在狭小的棉絮空间里的热量传递方式主要是导热，由于空气的导热系数较小(20℃，1.01325×105Pa时，空气导热系数为0.0259W/(m·K)，具有良好的保温性 能。而经过拍打的棉被可以让更多的空气进入，因而效果更明显。 6、夏季在维持20℃的室内工作，穿单衣感到舒适，而冬季在保持22℃的室内工作时，却必须穿绒衣才觉得舒服。试从传热的观点分析原因。 答：首先，冬季和夏季的最大区别是室外温度的不同。夏季室外温度比室内气温高，因此通过墙壁的热量传递方向是出室外传向室内。而冬季室外气温比室内低，通过墙壁的热量传递方向是由室内传向室外。因此冬季和夏季墙壁内表面温度不同，夏季高而冬季低。因此，尽管冬季室内温度(22℃)比夏季略高(20℃)，但人体在冬季通过辐射与墙壁的散热比夏季高很多。根据上题人体对冷感的感受主要是散热量的原理，在冬季散热量大，因此要穿厚一些的绒衣。 7、试分析室内暖气片的散热过程，各环节有哪些热量传递方式？以暖气片管内走热水为例。 答：有以下换热环节及热传递方式 (1)由热水到暖气片管到内壁，热传递方式是对流换热(强制对流)； (2)由暖气片管道内壁至外壁，热传递方式为导热； (3)由暖气片外壁至室内环境和空气，热传递方式有辐射换热和对流换热。 8、冬季晴朗的夜晚，测得室外空气温度t高于0℃，有人却发现地面上结有—层簿冰，试解释原因(若不考虑水表面的蒸发)。 解：如图所示。假定地面温度为了Te，太空温度为Tsky，设过程已达稳态，空气与地面的表面传热系数为h，地球表面近似看成温度为Tc的黑体，太空可看成温度为Tsky的黑体。则由热平衡： ， 由于Ta＞0℃，而Tsky＜0℃，因此，地球表面温度Te有可能低于0℃，即有可能结冰。 导热 1、在寒冷的北方地区，建房用砖采用实心砖还是多孔的空心砖好?为什么? 答：在其他条件相同时，实心砖材料如红砖的导热系数约为0．5W/(m·K)(35℃)，而多孔空心砖中充满着不动的空气，空气在纯导热(即忽略自然对流)时，其导热系数很低，是很好的绝热材料。因而用多孔空心砖好。 2、东北地区春季,公路路面常出现“弹簧”,冒泥浆等“翻浆”病害。试简要解释其原因。为什么南方地区不出现