传热学复习资料李向鹏,冯雄雄、刘晓明
答:用电加热时,加热方式是控制表面的热流密度,而采用蒸汽加热则是避免温度可控的情形。由大容器饱和沸腾曲线可知,当加热功率q稍超过qmax值时,工况将沿虚线跳至稳定膜态沸腾曲线,使壁面温度飞升,导致设备烧毁。
27.列车的车厢为什么要装两层玻璃?试从传热学的观点分析其原因
答:如果只装了一层玻璃,玻璃就成了冷空气和热空气的分隔物,车厢内的水蒸气就要在玻璃窗上凝成小水珠,而且玻璃窗的裂缝即使很小,它依旧透风,冷空气源源不断的进来,这样车厢内的温度就会受到影响。
28。压缩机设备中用套管温度计测量容器内的流体温度为什么会产生测温误差?如何减小误差? 答:稳态时,套管从压缩空气获得的热流量正好等于套管向筒身的导热及辐射传热之和。因而,套管的壁面温度必然低于压缩空气的温度,即存在测温误差。 减小误差的方法:
1.选用导热系数更小的材料做套管 2.尽量增加套管高度,并减小壁厚 3.强化套管与流体间的换热 4.在储气筒外包以保温材料
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30.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 三、计算题
1.为什么计算—个表面与外界之间的净辐射换热量时要采用封闭腔的模型? 对于温度已知的多表面系统,试总结求解每一表面净辐射换热量的基本步骤。
答:(1)因为任一表面与外界的辐射换热包括了该表面向空间各个方向发出的辐射能和从各个方向投入到该表面上的辐射能
(2)①画出辐射网络图,写出端点辐射力、表面热阻和空间热阻;
②写出由中间节点方程组成的方程组; ③解方程组得到各点有效辐射;
④由端点辐射力,有效辐射和表面热阻计算各表面净辐射换热量
2.什么是辐射表面热阻?什么是辐射空间热阻?网络法的实际作用你是怎样认识的?
答:出辐射表面特性引起的热阻称为辐射表面热阻,由辐射表面形状和空间位置引起的热阻称为辐射空间热阻,网络法的实际作用是为实际物体表面之间的辐射换热描述了清晰的物理概念和提供了简洁的解题方法。
3.三表面封闭系统,试总结每一表面净辐射换热量的基本步骤,并画出三表面封闭系统的等效网络图。
答:(1)组成封闭腔系统,并确定表面的数目
(2)画出等效的辐射网络图 (3)计算角系数及辐射热阻
(3)根据类似于电学中的基尔霍夫定律列出节点方程 (4)求解代数方程得出节点电势
(5)按下列公式确定每个表面的净辐射换热量。????,??=
1????????,??
?????????
???=
???????????
1?????????????
4.对于矩形区域内的常物性,无内热源的导热问题,试分析在下列四种边界条件的组合下,导热物体为铜或钢时,物体中的温度分布是否一样: (1)四边均为给定温度;
(2)四边中有一个边绝热,其余三个边均为给定温度; (3)四边中有一个边为给定热流(不等于零),其余三个边中至少有一个边为给
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定温度;
(4)四边中有一个边为第三类边界条件。 解:(1)一样,因为两种 情况下的数学描写中不出现材料物性值; (2)一样,理由同上;
(3)不一样,在给定热流的边上,边界条件中出现固体导热系数; (4)不一样,在第三类边界条件的表达式中出现固体导热系数 5。对于强迫对流换热现象,选用实验关联式计算其表面传热系数时的计算步骤。 (1)求出物体表面温度????和流体温度????的算术平均值,查取流体在这个平均温度下的物性值:比热????,黏度μ,导热系数λ,普朗特数????等.
(2)根据物体的形状和流体的流动形式,选定对流换热影响最大,关系最密切的定形尺寸L和特征速度U;
(3)由以上的L,u,V计算雷诺数Re;
(4)根据计算的雷诺数Re值判定流体的流动状态是层流还是紊流; (5)根据上面的判定选择适当的努塞尔数Nu=f(Re,Pr);并计算其值; (6)由求得的努塞尔数值反过来计算表面换热系数h的值,h=λNu/L 6。对于自然对流换热现象,选用实验关联式计算其表面传热系数时的计算步骤。 (1)求出物体表面温度????和流体温度????的算术平均值,查取流体在这个平均温度下的物性值:比热????,黏度μ,导热系数λ,普朗特数????等.
(2)根据物体的形状和流体的流动形式,选定对流换热影响最大,关系最密切的定形尺寸L和特征速度U;
(3)由以上的L,u,V计算雷诺数Re;
(4)根据计算的雷诺数Re值判定流体的流动状态是层流还是紊流; (5)根据上面的判定选择适当的格拉晓夫数,Gr=
g??3???t??2;并计算其值;
(6)由求得的格拉晓夫数反过来计算表面换热系数h的值。 7 、对于新遇到的对流传热现象,在从参考资料中寻找换热特征方程时要注意什么?
答(1)确定关联式中表面传热系数时,牛顿冷却公式中的温差; (2)关联式中无量纲特征数中的特征长度的选取; (3)关联式中的定性温度;
(4)Re数中的特征流速的计算;
(5)关联式得出的是整个表面的平均表面传热系数还是局部表面传热系数; (6)所计算的问题是否在关联式的适用范围内
8.有人说导热物体内温度分布与导热系数无关,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
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tf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