现代热分析4概论
多孔介质传热学概论
Harbin Institute of Technology
传热学课程报告
报告题目：多孔介质传热学概论
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二零一二年十月
摘要：本文对多孔介质及其基本结构、传热传质的理论基础做了相关介绍，并对多孔材料的应用进行了说明和预期。
关键词：多孔介质；传热学 ；孔隙率；渗透率；导热系数
1 多孔介质简介
多孔介质是由固体骨架和流体组成的一类复合介质，其传热传质过程在自然界和人类生产、生活中广泛存在，它构成了地球生物圈的物质基础。从学科发展的角度看，多孔介质传热传质学已经渗透到许多学科和新技术领域，包括能源、材料、化学工程、环境科学、生物技术、仿生学、医学和农业工程，是形成新的交叉和边缘学科的一个潜在生长点。因此，多孔介质传热传质研究，是一项具有重大学术价值、对学科发展和技术创新具有深远影响的研究课题。
笼统地说，大部分材料都属于多孔介质，目前还没有对多孔介质各种特性的确定性作出准确的定义。1983年J.Bear提出多孔介质具有以下特点：(1)部分空间充满多相物质，至少其中一相物质是非固态的，可以是液态或气态。固相部分称为固相基质。多孔介质内部除了固相基质外的空间称为空隙空间。(2)固相基质分布于整个多孔介质，在每个代表性初级单元均应有固相基质。(3)至少一些空隙空间应该是相联通的。
2 多孔介质的基本结构特征
2.1多孔介质的孔隙率
多孔介质的结构是非常复杂的，我们不可能精确地描述这些孔隙表面的几何形状，也很难确切地阐明孔隙空间所包含的流体及其与固体表面相互作用所出现的有关微观物理现象。因此研究者往往引入“容积平均”的假设，并且将复杂多相的多孔体系看成一种在大尺度上均匀分布的虚拟连续介质，即不同流速层中流体分子间碰撞交换动量，宏观表现为流体是以粘滞形式出现的流动，从而可以利用表观当量参数的唯象方法进行研究，而不必去研究每一个孔隙中流体流动和换热的情况，使一个原本非常复杂的流动问题得以简化。
现代科技概论复习
名词解释：
1.科学P1：
1. 科学是一种特殊形式的社会活动，即知识生产活动，是一种创造性智力活动。
2. 科学是一种知识体系。
3. 科学是社会发展的实践力。
2.计算机网络技术P148：
是指计算机技术与通讯技术相结合，利用因特网把分布于不同地理位置的相互独立的计算机、数据库、存储器和软件等资源连成整体，就像一台超级计算机为用户提供一体化信息服务。
3.生物技术P157：
利用生物体系，应用先进的生物学和工程学技术，加工或不加工底物原料，以提供所需的各种产品，或达到某种目的的一门新型的跨学科技术。
4.黑箱方法：P137
就是在尚未了解的物质系统内部结构和运动细节的情况下，通过人为地对黑箱系统施加作用（即输入），观察和记录其输出，找出输入和输出关系，由此研究黑箱的整体功能和特性，并推断其内部结构的一种研究方法。
5.核能：又称原子能或原子核能，它是原子核结构发生变化时发放出的能量。
6.风能：它是地球表面大量空气运动产生的动能。
7.非晶态金属：又称为“金属玻璃”，它是采用现代尖端冶金技术工艺研制成功的一种新型金属。
8.空间技术：
也称航天技术，它是探索、开发和利用太空以及地球以外天体的综合性工程技术，同样也是高度综合的现代科学技术。
9.太空轨道：
人们通常把离地面100-200千米以外的空间叫做外层空间，而把发射到外层空间轨道上的飞行器称作航天器。航天器在空间运行的路线轨迹叫轨道。
10.控制论方法：是指研究各种物质系统中的控制过程的规律性和实现控制过程的一般方法。
11.宇宙：
1. 宇宙就字面意义而言是指空间和时间的总和。
2. 今天科学上所谈的宇宙是指时间尺度为200亿年，空间直径为200亿光年的总星系。
12.纳米材料：指粒子平均粒径在100纳米以下的材料。
13.局域网：P151
它的连接距离一般在几千米到十几千米的范围以内，是处于同一建筑物，同一厂区，校园或方圆几千米地域内的专用网络。
期末复习题及答案——化工设计概论(可编辑)
期末复习题及答案——化工设计概论（可编辑）
期末复习题及答案——化工设计概论
中国石油大学(北京)远程教育学院
化工设计概论 期末复习题
一、给出下面概念和术语的定义活塞流型反应器管件分离过程温-焓图 T-H 固定床反应器聚式流态化传质分离过程平衡分离过程工艺流程示意图连续过程中间反应速率控制分离过程逆流反应器分离因子化工过程间歇过程工艺过程阶段夹点化学反应路线流化床反应器1、( )衡算式是化学反应过程物料衡算不能应用的。
A(总质量衡算式;B(组分质量衡算式;C(元素原子物质的量衡算式;D(元素原子质量衡算式
2、在进行过程的物料平衡计算时，对系统需要分析的内容有( )。
A(确定物料平衡方程式;B(确定物流约束式;C(确定设备约束式;D(确定变量
3、在温-焓图中得到热复合曲线的步骤有( )。
A(划分温区;B(各热流温度按高到低顺序排列;C(求每个温区的总热交换量;D(画出每个温区的总物流线
4、( )不是化工设计的内容。
A(反应过程选择与优化;B(分离过程选择与优化;C(厂区道路规划与设计;D(化工过程系统优化
5、管道布置图包括下面( )图样。
A(管件图;B(管架图管道施工说明;C(蒸汽伴管系统布置图;D(管道平面布置图
6、( )分离过程不是速率控制分离过程。
A(膜分离过程;B(反渗透分离过程;C(冷冻干燥分离过程;D(超滤分离过程
7、间歇过程有( )特点。 A(生产灵活性高;B(易实现自动化;C(适合有固相的物流;D(适合生产季节性产品
8、分离过程的选择应分析分离过程的( )方面。
A(可行性;B(经济性;C(可靠性;D(生产规模
9、对能量过程的分析方法有( )。
A(能量衡算法;B(热流分析法;C(熵分析法;D(功衡算法
10、夹点之上区域不可设置( )。
A(热阱;B(保温器;C(热源;D(物流混合器
11、对新过程的化工设计需要进行( )
现代色谱分析试题
现代⾊谱分析试题
第⼀章⾊谱法概论1. 综述各种⾊谱法的特点及其应⽤。
2. 简要说明⽓相⾊谱法（GLC、GSC）、⾼效液相⾊谱法（HPLC
的各类⽅法）特点
及其应⽤范围？3. 试⽐较⾊谱法（GC、HPLC）之间的异同？
第⼆章⾊谱基本理论
例1 采⽤3M⾊谱柱对A、B⼆组分进⾏分离，此时测得⾮滞留组分的t M值为0.9min ，A组分的保留时间（t R(A)）为15.1min，B组分的t R为18.0min，要使⼆组分达到基线分离
（R=1.5），问最短柱长应选择多少⽶（设B组分的峰宽为1.1 min）？解⽅法（1）：
由已知条件，得n B=16(18.0/1.1)2=4284r i,B=18.0-0.9/15.1-0.9=1.20
K/B=18.0-0.9/0.9=19
则
因为
所以
故
⽅法（2）：
同⽅法（1）得n B=4284；r i,B=1.20；K/B=19所以
则n B (R=1.5)=16 (1.5)2(1.2/0.2)2[(1+19)/19]2=1425
故L=n (R=1.5)H=14250.07=99.8cm1m1.A、B ⼆组分的分配系数之⽐为0.912，要保证⼆者的分离度达到1.20，柱长因
应选择多少⽶？设有
效塔板⾼度为0.95mm.。2.有⼀液相⾊谱柱长25cm,流动相速度为0.5ml/min，流动相体积为0.45ml，固定
相体积为0.25ml,现
测得萘、蒽、菲、芘四组分（以A、B、C、D）的保留值及峰宽如表3-1。根据已知条件试计算出：
（1）各组分容量及分配系数；
（2）各组分的n及n eff；
（3）各组分的H 值及H eff值；
（4）画出四组分的K/值之间的关系曲线
表3-1 在HPLC柱上测得的A、B、C、D 的组分t R(min) W h/2(min)
⾮滞留组分AB
C
D 4.0
6.5
13.5
14.6
20.1
0.42
0.97
1.10
1.38
答：（1）K/（A=0.60；B=2.38；C=2.65；D=4.03）；
(完整版)《传热学》考试试题库汇总
1 《传热学》考试试题库汇总
第一章 概 论
一、 名词解释
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。
二、 填空题
1． 热量传递的三种基本方式为 、 、 。
（热传导、热对流、热辐射）
2． 热流量是指 ，单位是 。热流密度是指 ，单位是 。
（单位时间内所传递的热量，W，单位传热面上的热流量，W/m2）
四大力学概论
理论力学
理论力学是机械运动及物体间相互机械作用的一般规律的学科，也称经典力学。是力学的一部分，也是大部分工程技术科学理论力学的基础。其理论基础是牛顿运动定律，故又称牛顿力学。20世纪初建立起来的量子力学和相对论，表明牛顿力学所表述的是相对论力学在物体速度远小于光速时的极限情况，也是量子力学在量子数为无限大时的极限情况。对于速度远小于光速的宏观物体的运动，包括超音速喷气飞机及宇宙飞行器的运动，都可以用经典力学进行分析。
基本概况
理论力学是研究物体的机械运动及物体间相互机械作用的一般规律的学科。同时理论力学是一门理论性较强的技术基础课，随着科学技术的发展，工程专业中许多课程均以理论力学为基础。
理论力学 研究示意图
理论力学遵循正确的认识规律进行研究和发展。人们通过观察生活和生产实践中的各种现象，进行多次的科学试验，经过分析、综合和归纳，总结出力学的最基本的理论规律。[1]
发展简史
力学是最古老的科学之一，它是社会生产和科学实践长期发展的结果。随着古代建筑技术的发展，简单机械的应用，静力学逐渐发展完善。公元前5～前4世纪，在中国的《墨经》中已有关于水力学的叙述。古希腊的数学家阿基米德（公元前3世纪）提出了杠杆平衡公式（限于平行力）及重心公式，奠定了静力学基础。荷兰学者S.斯蒂文（16世纪）解决了非平行力情况下的杠杆问题，发现了力的平行四边形法则。他还提出了著名的“黄金定则”，是虚位移原理的萌芽。这一原理的现代提法是瑞士学者约翰第一·伯努利于1717年提出的。
动力学的科学基础以及整个力学的奠定时期在17世纪。意大利物理学家伽利略创立了惯性定律，首次提出了加速度的概念。他应用了运动的合成原理，与
静力学中力的平行四边形法则相对应，并把力学建立在科学实验的基础上。英国物理学家牛顿推广了力的概念，引入了质量的概念，总结出了机械运动的三定律(1687年)，奠定了经典力学的基础。他发现的万有引力定律，是天体力学的基础。以牛顿和德国人G.W.莱布尼兹所发明的微积分为工具，瑞士数学家L.欧拉系统地研究了质点动力学问题，并奠定了刚体力学的基础。
板式换热器热力计算及分析(整合)
第一章概论
1.1综述
目前板式换热器已成为高效、紧凑的热交换设备，大量地应用于工业中。它的发展已有一百多年的历史。
德国在1878年发明了板式换热器，并获得专利，到1886年，由法国M.Malvazin首次设计出沟道板板式换热器，并在葡萄酒生产中用于灭菌。APV公司的R.Seligman在1923年成功地设计了可以成批生产的板式换热器，开始时是运用很多铸造青铜板片组合在一起，很像板框式压滤机。1930年以后，才有不锈钢或铜薄板压制的波纹板片板式换热器，板片四周用垫片密封，从此板式换热器的板片，由沟道板的形式跨入了现代用薄板压制的波纹板形式，为板式换热器的发展奠定了基础。
与此同时，流体力学与传热学的发展对板式换热器的发展做出了重要的贡献，也是板式换热器设计开发最重要的技术理论依据。如：19世纪末到20世纪初，雷诺（Reynolds）用实验证实了层流和紊流的客观存在，提出了雷诺数——为流动阻力和损失奠定了基础。此外，在流体、传热方面有杰出贡献的学者还有瑞利（Reyleigh）、普朗特（Prandtl）、库塔（Kutta）、儒可夫斯基（жуковскиǔ）、钱学森、周培源、吴仲华等。
通过广泛的应用与实践，人们加深了对板式换热器优越性的认识，随着应用领域的扩大和制造技术的进步，使板式换热器的发展加快，目前已成为很重要的换热设备。
近几十年来，板式换热器的技术发展，可以归纳为以下几个方面。
1：研究高效的波纹板片。初期的板片是铣制的沟道板，至三四十年代，才用薄金属板压制成波纹板，相继出现水平平直波纹、阶梯形波纹、人字形波纹等形式繁多的波纹片。同一种形式的波纹，又对其波纹的断面尺寸——波纹的高度、节距、圆角等进行大量的研究，同时也发展了一些特殊用途的板片。
2：研究适用于腐蚀介质的板片、垫片材料及涂（镀）层。
3：研究提高使用压力和使用温度。
4：发展大型板式换热器。
5：研究板式换热器的传热和流体阻力。
昆明理工大学《传热学期末复习试题库》含参考答案
1 《传热学》试题库
第一章 概 论
一、 名词解释
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。
二、 填空题
1． 热量传递的三种基本方式为 、 、 。
（热传导、热对流、热辐射）
2． 热流量是指 ，单位是 。热流密度是指 ，单位是 。
（单位时间内所传递的热量，W，单位传热面上的热流量，W/m2）
《现代科学技术概论》提纲第二章到第四章
现代科学技术概论提纲
第二章
1. 现代物理学包括狭义相对论、广义相对论、量子力学与基本粒子理论。
2. 两朵乌云：第一朵是黑体辐射问题；第二朵是关于光速的迈克耳逊-莫雷实验。
3. 牛顿力学把绝对空间做匀速直线运动的参照系称为“惯性系”。
4. 爱因斯坦采取的态度是：先确定宇宙中相互联系的基本过程——光速，这是一个宇宙常数，然后定义异地时间。
5. 时间间隔与空间距离的相对性：两事件的时间间隔相对性、空间距离的相对性。
6. 广义相对性原理：惯性系与非惯性系不可区分。
7. 等效原理：引力质量与惯性质量无法区分。
8. 英国物理学家汤姆逊把广义相对论称作为人类历史上最伟大的成就之一，一方面是由于这个理论的立论基础如此简单与完美，另一方面是因为它引起了人类思想的全面变革。
9. 霍金与广义相对论：他被认为当代最重要的广义相对论专家和宇宙论家，被称为在世的最伟大的科学家。
10. 霍金代表作《时间简史》
11. 黑洞面积：随时间增加，面积不变
12. 相对论的意义（论述）
13. 如果说迈克耳逊-莫雷实践等引起的光速之谜导致了相对论的提出，那么，关于黑体辐射的“紫外灾难”则导致了量子力学的创建
14. 所谓“绝对黑体”指的是百分之百吸收照射到其上的物体
15. 绝对黑体内高于某一频率的无限多的驻波，其能量总和将必然是无限的！这就是著名的“紫外灾难”
16. 老三论：世界系统结构的科学（解释名词）
信息概念与信息论
“可能性空间”与控制论
整体性与系统论
17. 申农的“最小努力量原理”——人们总是力图用最小的力量来完成既定事件
18. 传播信息的通道称为信道。某一信道1秒内能够通过的信息量（比特）是信道的传播速率，称比特率
19. 用信息论的观点来分析事物、理解事物和改造事物的方法，称为“信息方法”
20. 控制论的最基本的思想要素是“可能性空间”。维纳—“可能性空间”
21. 负反馈（课本71页图）
《工程热力学》课程教案
《工程热力学》课程教案
*** 本课程教材及主要参考书目
教材：
沈维道、蒋智敏、童钧耕编，工程热力学（第三版），高等教育出版社，2001.6
手册：
严家騄、余晓福着，水和水蒸气热力性质图表，高等教育出版社，1995.5
实验指导书：
华北电力大学动力系编，热力实验指导书，2001
参考书：
曾丹苓、敖越、张新铭、刘朝编，工程热力学（第三版），高等教育出版社，2002.12
王加璇等编着，工程热力学，华北电力大学，1992年。
朱明善、刘颖、林兆庄、彭晓峰合编，工程热力学，清华大学出版，1995年。
曾丹苓等编着，工程热力学（第一版），高教出版社，2002年
全美经典学习指导系列，[美]M.C. 波特尔、C.W. 萨默顿 着 郭航、孙嗣莹等译，工程热力学，科学出版社，2002年。
何雅玲编，工程热力学精要分析及典型题精解，西安交通大学出版社，2000.4
概论（2学时）
1. 教学目标及基本要求
从人类用能的历史和能量转换装置的实例中认识理解：热能利用的广泛性和特殊性；工程热力学的研究内容和研究方法；本课程在专业学习中的地位；本课程与后续专业课程乃至专业培养目标的关系。
2. 各节教学内容及学时分配
0-1 热能及其利用（0.5学时）
0-2 热力学及其发展简史（0.5学时）
0-3 能量转换装置的工作过程（0.2学时）
0-4 工程热力学研究的对象及主要内容（0.8学时）
3. 重点难点 工程热力学的主要研究内容；研究内容与本课程四大部分（特别是前三大部分）之联系；工程热力学的研究方法
4. 教学内容的深化和拓宽
热力学基本定律的建立；热力学各分支；本课程与传热学、流体力学等课程各自的任务及联系；有关工程热力学及其应用的网上资源。
5. 教学方式
讲授，讨论，视频片段
6. 教学过程中应注意的问题
特别注意：本课程作为热能与动力工程专业学生进入专业学习的第一门课程（专业基础课），要引导学生的学习兴趣和热情。另，用例应尽量采用较新的事实和数据。