传热学课后简答题.docx

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1、第一章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分.答：导热和对流的区分在于：物体内部依靠微观粒子的热运动而产生的热Jit传递现象，称为导热；时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定伴生有导热e导热、对流这两种热量传递方式，只有在物质存在的条件卜才能实现，而描时可以在真空中传播,辑射换热时不仅有能*的转移还伴有能量形武的转换.2 .以热流密度表示的傅立叶定律、牛顿冷却公式及斯忒藩一玻耳菽量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.,dtdtq=.答傅立叶定律：dx,其中，9一热

2、流密度：义一导热系数：dx一沿X方向的湿度改变率，“一”表示热鬓传递的方向是沿新温度降低的方向.牛顿冷却公式：q=k7f),其中，一热流密度；一表面传热系数：一固体衣面星僮：，一流体的温度.斯忒藩一破耳兹殳定律：q=b7其中,。一热波密度：。一斯我藩一破耳兹唯常数：了一辎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？就些是物性参数，哪些与过程有关？答t导热系数的单位是:W(m.K):表面传热系数的单位是：W(m2.K:传热系数的单位是：W(m2.K),这=个参数中，只有导热系数是物性参数,其它均与过程育美。4 .当然果从壁面一侧的流体穿过壁面传给另恻的流体时，冷、热

3、流体之间的换热必可以通过其中任何一个环节来计蚌(过程是秘态的)，但本章中又引入了传热方程式，并说它是“换热静热工计算的基本公式”试分析引入传热方程式的工程好用意义.答：因为在很多工业换热设备中,进行热瓜交换的冷、热液体也常处于固体壁面的两侧.是工程技术中常常遇到的一种典型热乐传递过程.5 .用铝制的水苴烧开水时，尽管炉火很旺，但水立仍旧安桧无恙。而一旦在内的水烧干后，水显很快就烧坏。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发面换热

4、系数小,壶底的热量不能很快被传走，故此壶底升温很快，简单被烧坏，6 .用一只手握住盛仃热水的杯子，另一只手用挨子快速搅拌热水，握杯子的手会显著地心到热.试分析其缘由。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.H热时流换热的衣面传热系数小，当快速搅拌时，杯内的水和杯堡之间为强制时流换热.表面传热系数大，热水有更多的热量被传递到杯壁的外侧，因此会显箸地觉到热，7 .什么是申联热阻於加原则，它在什么前提下成立？以固体中的导热为例，试探讨有哪些状况可能使热价传递方向上不同豉面的热流量不相等。答I在一个串联的热量传递过程中,假如通过每个环节的热流量都相同,则各串联环节的总

5、热阻等干各排联环节热用的和.例如：三块无限大平板电加构成的平壁.例如通过EH筒眼，对于各个传热环节的传热面积不相等，可能造成热限传递方向上不同槛面的热流状不相等，8 .有两个外形相同的保海杯A与B.注入同样湿度、同样体积的热水后不久，A杯的外表面就可以呼觉到热，而B杯的外表面则感觉不到温度的改变，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加少.经外部散热以后,温度改变很小.因此几乎感觉不到热.其次章思索题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q=-Agmdt=-A-H.答I傅立叶定律的一股形式为：涿，其中：为空间某点的温度梯度

6、；力是通过该点的等温线上的法向单位矢量，指向温度上升的方向：.为该处的热流密度矢量.2己知寻热物体中某点在x.y.z三个方向上的热流密度分别为d%及仇,如何荻得该点的热密度失嵬？答，q=qc+q、r+qjk其中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扭;的星本定律彳h博立叶定律和能量守恒定律.4试分别用数学语音将传热学术语说明导热问超；.种类型的边界条件.等第一类边界条件：r时=JiGr0时其次类边界条件；-Z(W),=(r)-A(-)u.=h(-/,)第三类边界条件：&5试说明串联热阻叠加原则的内容及其运用条件,答：在一个排联的热址传递过程

7、中,假如通过每个环然的热流fit都相同.则各串联环好的总热阻等于各小联环节热阻的和.运用条件是对于各个传热环节的传热面枳必福相等.7.通过If1.I筒壁的导热城仅与内、外半径之比有关而与半径的肯定值无关，而通过球光的导热城十算式却与半径的肯定值有关，怎样理解？答：因为通过黑筒壁的导热热阻仪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光的肯定口径有关,所以肯定半径不同时导热量不一样。6发生在一个短圆柱中的导热间SS在下列哪些情形下可以按一维问遨来处埋？答：为采纳国柱坐标系，沿半径方向的将热就可以按维问题来处理，8扩展表面中的导热何阳可以按一纸问题来处理的条件是什么？有人认为，只要扩展表

8、面减长，就可按一维问题来处理，你同.位这种观点吗？答，只要满意等截面的B助.就可按一维何虺来处理.不同意,因为当扩展表面的鼓向不均时.不同截面上的热流密度不匀称.不行看作一维问题.9肋片高度增加引起两种效果：肋效率下降及微热表面积增加.因而有人认为,随着肋片高度的增加会出现一个临界高度，超过这个高改后，肋片导热热数流反而会下降，试分析这一观点的正确性.答I指误，因为当肋片高度达到行定值时，通过该处豉面的热流附度为零。通过肋片的热流已达到最大(ft.不会因为高度的增加而发生改变.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，请你供应理论依据.答t由于式(2-57)所描述的问题为任态

9、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t.1!有人对二赢i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正知，形的一个边绝热，其余三个边均与温度为，的流体发生对流换热。你能预料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,矩形物体内部的程度分布应为关于绝热边的中心线对称分布.第三章思索题1.试说明集总参数法的物理概念及数学处理的特点答：当内外热阻之比趋于零时，影响换热的主要环节是在边界上的换热实力,而内部由于热阻很小而M度趋于匀称，以至于不须要关切温度在空间的分布,温度只是时间的函数，数学描述上由偏微分方程转化为常微分方程、大大降低了求解难度.2,

10、在用热电偶测定气流的非稳态温度场时,怎么才能改善热电例的温度响应特性？r=答：要改善热电偶的温变响应特性，即最大限度降低热电偶的时间常数r必.形态上要降低风光比,要选择热容小的材料,要强化热电偶表面的对流换热.3 .试说明“无限大平板物理概乞.并举出一二个可以按无限大平板处埋的非稔态导热问遨答；所谓“无限大”平板，是指其长宽尺度远大于其厚度，从边缘交换的热用可以忽视不计,当平板两侧换热匀称时,热屈只垂直于板面方向流淌，如薄板两侧匀称加热或冷却、炉墙或冷障的保潮层导热等状况可以按无限大平板处理.4 .什么叫非稳态导热的正规状态或充分发展阶段?这一阶段在物理过程及数学处理上郎有些什么特点？答：非稳

11、态导热过程进行到肯定程度.初始温度分布的影晌就会消逝.虽然各点温度仍的时间改变,但过余温度的比值已与时间无关,只是几何位置(X/b)和边界条件(Bi数)的函数.亦即无量纲温度分布不变,这一阶段称为正规状况阶段或充分发展阶段.这一阶段的数学处理非常便利，温度分布计算只需取无力级数的首项IS行计算，5 .有人认为.当非稳态导热过程经3金时间很长时乐纳图3-7记算所得的结果是错误的.理由是：这个图发明、物体中各点的过余温度的比值与几何位盟及Bi有关,而与时间无关.但当时间趋于无国大时,物体中各点的温度应给近流体温度,所以两者是有冲突的，你是否同意这种看法.说明你的理由.答：我不同意这种看法.因为随著

12、时间的推移，虽然物体中各点过余温度的比值不变但各点温度的肯定但在无限接近.这与物体中各点温度趋近流体温度的事实并不冲突.6 .试说明Bi数的物理意义.用T。及加T8各代表什么样的换热条件？有人认为,Bi代表了绝热工况,你是否笆同这一观点,为什么？答；Bi数是物体内外热阻之比的相对值。3i-。时说明传热热阻主要在边界，内部温变格于匀称，可以用集总参数法进行分析求解：所f8时，说明传热热阻主要在内部，可以近似认为壁温就是流体淑度.认为BiT。代表绝热工况是不正确的.该工况是指边界热阻相对于内部热阻较大，而绝热工况下边界热阻无限大.7,什么是分非稳态导热问SS的柒积解法,他的运用条件是什么？答；对于

13、二维或三维非稳态导热何趣的解等于对应几个一维问题解的乘枳，其斜的形式是无fit纲过余温度.这就是非稳态导热问即的乘积解法，其运用条件是恒温介质.第三类边界条件或边界温度为定位、初始温度为常数的状况.8.什么是半无限大”的物体?半无限大物体的小稳态导热存在正规阶段吗？答：所谓“半大限大”物体是指平面一侧空间无限廷长的物体：因为物体向纵深无限廷伸.初脸温度的影响恒久不会消退，所以半死取大物体的非稳念导热不存在正规状况阶段.9.冬天，72C的铁与600C的木材摸上去的感觉一样吗，为什么？IO.本章的探讨都是对物性为常数的情形作出的.对物性温度函数的情形,你认为怎样获得其非稳态导热的温度场？答：从分析

14、解形式可见,物体的无量纲过余温度是傅立叶效（F）的他指数函数，即表示在相同尺寸及换热条件卜,，导海系数越大的物体到达指定温度所需的时间越短、这IE说明导温系数所代表的物理含义.第四章发习JH1、试简要说明对导热问胞进行有限差分数值计算的基本思想与步骤.2,试说明用热平衡法建立节点温哎离散方程的基本刖想.3、推导导热微分方程的步骤和过程与用热平衡法建立节点温度离散方程的过程非常相像.为什么前者得到的是精确描述，而后者斛出的的确近似解.4,第三类边界条件边界节点的离放那方程，也可用将笫三类边界条件表达式中的阶导数用差分公式表示来建立。试比较这样建立起来的离散方程与用热平衡建立起来的离散方程的异同与

15、优劣.5 .对绝热边界条件的数值处埋本章采纳了哪些方法？试分析比较之.6 .什么是非稳态导热同区的显示格式？什么是显示格式计竟中的稳定性问题？7 .用高斯一生彼尔迭代法求斛代数方程时是否肯定可以得到收敛存解？不能得出收敛的解时是否因为初场的假设不合适而造成？斗,一+耶.也8 .有人对一阶导致可火你能否推断这一表达式是否正确，为什么？第五章发习JH1.试用简明的语言说明热边界层的概念。答：在壁面旁边的一个薄层内,流体温度在壁面的法线方向上发生猛烈改变.而在此薄层之外，流体的温度梯度几乎为零，固体衣面旁边流体谓度发生猛烈改变的这-薄层称为温度边界层或热边界层。2,与完全的能量:方程相比，边界层能埴方程最重要的特点是什么？答：与完全的能后方程相比，它忽视了主流方向温度的次改变率A0,因此仅适用于边界层内，不适用整个流体。3、式5-4）与导热问题的第三类边界条件式（2-17）有什么区分？/,=_WI=O答：(5-4)T段)=%(4T)跳(2-11)式54）中的h是未知口.而式（217中的h是作为已知的边界条件给出.此外（217）中的2为固体导热系数而此式为流体导热系数.式5-4）将用来导出一个包括h的无证纲数.只是局部表面传热系数,而