《传热学》 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） 3．总传热过程是指 ，它的强烈程度用 来衡量。
(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，总传热系数) 4．总传热系数K与总面积A的传热热阻Rt的关系为 。（Rt=1/K）
5．稳态传热过程是指 。 （物体中各点温度不随时间而改变的热量传递过程。） 6．非稳态传热过程是指 。 （物体中各点温度随时间而改变的热量传递过程。）
7．某燃煤电站过热器中，烟气向管壁传热的辐射传热系数为30W/(m2.K)，对流传热系数为70W/(m2.K)，其复合传热系数为 。 （100 W/(m2.K)）
8．已知一传热过程的热阻为0.035K/W，温度为70℃，则其热流量为 。（2kW） 9．一大平壁传热过程的传热系数为100W/(m2.K)，热流体侧的传热系数为200W/(m2.K)，冷流体侧的传热系数为250W/(m2.K)，平壁的厚度为5mm，则该平壁的导热系数为 ，导热热阻为 。 （5 W/(m.K)，0.001(m2.K)/W）
10．总传热方程式可表示为Φ＝ 或q＝ 。 （KAΔt，KΔt）
11．已知平壁厚0.02m，热阻为0.02m2.K/W，其导热系数为 。 （1 W/(m·K)） 三、选择题
1．炉墙内壁到外壁的热传递过程为（ D ）
A ．热对流 B ．复合换热 C ．对流换热 D ．导热 2．温度对辐射换热的影响 对对流换热的影响。（ ）
A ．等于 B ．大于 C ．小于 D ．可能大于、小于 3．对流换热系数为 1000W/(m2·K)、温度为 77 ℃的水流经 27 ℃的壁面，其对流换热的热流密度为（ D ）
A ． 8×104 W/m2 B ． 6×104 W/m2 C ． 7×104 W/m2 D ． 5×104 W/m2 4．流体流过管内进行对流换热时，当 l/d 时，要进行入口效应的修正。（ C ） A ．＞ 50 B ．＝ 80 C ．＜ 50 D ．＝ 100
5．五种具有实际意义的换热过程为：导热、对流换热、复合换热、传热过程和（ A ） A ．辐射换热 B ．热辐射 C ．热对流 D ．无法确定
6．在热平衡的条件下，任何物体对黑体辐射的吸收率（ C ）同温度下该物体的黑度。 A ．大于 B ．小于 C ．恒等于 D ．无法比较 7．雷诺准则反映了 ____B____ 的对比关系？
A ．重力和惯性力 B ．惯性和粘性力 C ．重力和粘性力 D ．浮升力和粘性力 8．下列何种材料表面的法向黑度为最大？ C
A ．磨光的银 B ．无光泽的黄铜 C ．各种颜色的油漆 D ．粗糙的沿 9．下列各参数中，属于物性参数的是（ ）。
A．传热系数 B. 吸收率 C. 普朗特数 D. 对流换热系数
10．某一传热过程的热流密度q＝500W/m2，冷、热流体间的温差为10℃，其传热系数和单位面积的总传热热阻各为多少？( )
(1)K＝50W/(m2.K)，rt＝0.05m2.K/W (2)K＝0.02W/(m2.K)，rt＝50m2.K/W (3)K＝50W/(m2.K)，rt＝0.02m2.K/W (4)K＝50W/(m2.K)，rt＝0.05K/W
四、简答题
1．试述三种热量传递基本方式的差别，并各举1～2个实际例子说明。
（提示：从三种热量传递基本方式的定义及特点来区分这三种热传递方式） 2．在分析传热过程时引入热阻的概念有何好处?引入热路欧姆定律有何意义? （提示：分析热阻与温压的关系，热路图在传热过程分析中的作用。）
3. 试比较导热系数、对流传热系数和总传热系数的差别，它们各自的单位是什么?
（提示：写出三个系数的定义并比较，单位分别为W/(m·K)，W/(m2·K)，W/(m2·K)） 4．在空调房间内，夏季与冬季室内温度都保持在22℃左右，夏季人们可以穿短袖衬衣，而冬季则要穿毛线衣。试用传热学知识解释这一现象。 （提示：从分析不同季节时墙体的传热过程和壁温，以及人体与墙表面的热交换过程来解释这一现象（主要是人体与墙面的辐射传热的不同））
5．写出直角坐标系中导热微分方程的一般表达式，它是根据什么原理建立起来的？它在导热问题的分析计算中有何作用？
（1）直角坐标系中导热微分方程的一般表达式为：
（2）它是根据导热基本定律（或傅里叶定律）和能量守恒定律建立起来的。（ 2 分） （ 3 ）作用：确定导热体内的温度分布（或温度场）。（ 3 分） 热传导
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．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。 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． 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 温度下的导热系数。(（t1+t2）/2)
7． 第三类边界条件是指已知 。(物体边界与周围流体间的表面传热系数h
及周围流体的温度tf)
8． 及其单值性条件可以完整地描述一个具体的导热问题。(导热微分方
程)
9． 通过长圆筒壁导热时，圆筒壁内的温度呈 分布规律. （对数曲线） 10． 温度梯度表示温度场内的某一地点等温面法线方向的 。（温度变化率）
三、选择题
1．导热问题的第二类边界条件是（ ） A．已知物体边界上的温度分布
B．已知物体表面与周围介质之间的换热情况 C．已知物体边界上的热流密度
D．已知物体边界上流体的温度与流速
2．在其他条件相同的情况下 , 下列哪种物质的导热能力最差 ? （ ） A. 空气 B. 水 C. 玻璃 D. 油
3．若已知对流传热系数为78W/(m2.K)，则其单位面积对流传热热阻为多少? (1)78W/(m·K) (2)1/78m·K/W (3)1/78m2·K/W (4)78W/(m2·K) 4．接触热阻的存在使相接触的两个导热壁面之间产生什么影响?
(1)出现温差 (2)出现临界热流 (3)促进传热 (4)没有影响 5．某热力管道采用两种导热系数不同的保温材料进行保温，为了达到较好的保温效果，应将哪种材料放在内层？（ ）
A．导热系数较大的材料 B. 导热系数较小的材料 C．任选一种即可 D. 无法确定
6．通过大平壁导热时，大平壁内的温度分布规律是下述哪一种？ (1)直线 (2)双曲线 (3)抛物线 (4)对数曲线
7．若已知某种气体的密度为0.617kg/m3，比热为1.122 kJ/(kg·K)，导热系数为0.0484W/(m.K)，则其导温系数是多少? ( )
(1)14.3m2/s (2)69.9×10-6m2/s (3)0.0699m2/s (4)1.43×104m2/s 8．导热体中不同温度的等温面将 。
(1)互相相交 (2) 互不相交（3）互相相切 (4)不定
9．固体壁面上敷设肋片后，其实际散热量与假设整个肋表面处于肋基温度下的散热量的比值为 。
(1)肋壁效率 (2) 肋化系数 （3）肋片效率 (4)无明确的专用名称 10．忽略物体内部导热热阻的分析方法称为 。 (1)正规状况法(2)数学分析法 （3）数值解法 (4)集总参数法
四、简答题
1．试解释材料的导热系数与导温系数之间有什么区别和联系。
提示：从两者的概念、物理意义、表达式方面加以阐述，如从表达式看，导温系数与导热系数成正比关系(a=λ/cρ)，但导温系数不但与材料的导热系数有关，还与材料的热容量(或储热能力)也有关；从物理意义看，导热系数表征材料导热能力的强弱，导温系数表征材料传播温度变化的能力的大小，两者都是物性参数。）
2．试写出直角坐标系中，一维非稳态无内热源常导热系数导热问题的导热微分方程表达 式；并请说明导热问题常见的三类边界条件。
直角坐标系下一维非稳态无内热源导热问题的导热微分方程式第一类边界条件：τ>0,tw=fw(x, T) 第二类边界条件：第三类边界条件：
3．什么是接触热阻?减少固体壁面之间的接触热阻有哪些方法? 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称为接触热阻，接触热阻的存在使相邻的两个表面产生温降(温度不连续)。接触热阻主要与表面粗糙度、表面所受压力、材料硬度、温度及周围介质的物性等有关，因此可以从这些方面考虑减少接触热阻的方法，此外，也可在固体接触面之间衬以导热系数大的铜箔或铝箔等以减少接触热阻。
对流传热
一、名词解释
1． 速度边界层：在流场中壁面附近流速发生急剧变化的薄层。
2． 温度边界层：在流体温度场中壁面附近温度发生急剧变化的薄层。
3．强迫对流传热：由于机械(泵或风机等)的作用或其它压差而引起的相对运动。 4．自然对流传热：流体各部分之间由于密度差而引起的相对运动。
5．珠状凝结：当凝结液不能润湿壁面(θ>90?)时，凝结液在壁面上形成许多液滴，而不形 成连续的液膜
6．膜状凝结：当液体能润湿壁面时，凝结液和壁面的润湿角(液体与壁面交界处的切面经 液体到壁面的交角)θ<90?，凝结液在壁面上形成一层完整的液膜。 二、填空题
1．对同一种工质，自然对流换热系数h自、强制对流换热系数h强和沸腾换热系数h沸的大小关系为 h自 2．从换热表面的结构而言，强化凝结换热的基本思想是减薄液膜厚度；强化沸腾换热的基本思想是增加换热表面的汽化核心数。 1． 影响自然对流传热系数的主要因素 有： 、 、 、 、 、 。(流动起因，流动速度，流体有无相变，壁面的几何形状、大小和位置，流体的热物理性质) 2． 温度边界层越 对流传热系数越小，强化传热应使温度边界层 越 。 （厚，簿） 3． 流体横掠管束时，一般情况下， 布置的平均对流传热系数要比 布置时高。（叉排，顺排） 4． 纯净饱和蒸气膜状凝结的主要热阻是 。（液膜的导热热阻） 5． 大容器饱和沸腾曲线可分为 、 、 、 四 个区域，其中 具有温差小、热流大的传热特点。（自然对流、核态沸腾、过渡沸腾、膜态沸腾，核态沸腾） 6． 格拉晓夫准则的物理意义 ；表达式Gr＝ 。（流体流动 时浮升力与粘滞力之比的无量纲量， 7． 减小管内湍流对流传热热阻的方法 有 、 、 、 。（增加流速，采用短管。改变流体物性，增加换热面积，扰流，采用导热系数大的流体 用小管径等） 8． 反映对流传热强度的准则称为 准则。（努塞尔） 9． 普朗特准则Pr的数学表达式为 ，它表征了 的相 对大小。（ν/a，动量传递与热量传递） 10． 在蒸汽的凝结过程中， 凝结的传热系数大于 凝结。（珠状，膜状） 11． 管槽内对流传热的入口效应是指 。（流体入口段由于热边界层较薄而 具有较高的对流传热系数） 三、选择题 1． 流体纯自然对流传热的准则方程可写成 (1)Nu＝f(Re，Pr) (2)Nu＝f(Gr，Pr) (3)Nu＝f(Re，Gr，Pr) (4)Nu＝f(Bi，Fo) 2． 空气自然对流传热系数与强迫对流时的对流传热系数相比： (1)要小的多 (2)要大得多 (3)十分接近 (4)不可比较 3． 工程中，较为常用的沸腾工况是指： (1)膜态沸腾 (2)核态沸腾 (3)自然对流沸腾 （4）以上都不是 4． 下述哪种手段对提高对流传热系数无效? (1)提高流速 (2)增大管径 (3)采用入口效应 (4)采用导热系数大的流体 3 5． 已知某气体的密度为1.26kg/m，比热为1.02kJ/(kg·K)，导热系数为0.025W/(m·K)， -62 粘度为15.1×10m/s，其Pr(普朗特)准则数为多少? ( ) (1)0.78 (2)0.02 (3)0.7 (4)0.62 6． 判断管内湍流强制对流是否需要进行人口效应修正的依据是什么? (1)l/d≥70 (2)Re≥104 (3)l/d<50 (4)l/d<104 7． 对于Pr数，下列说法哪个是错误的？