传热学复习提纲标准版

一、名词解释1．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。2．临界热绝缘直径:临界热绝缘直径dc是指对应于总热阻RL为极小值时的保温层外径，只有当管道外径d2大鱼临界热绝缘直径dc时，覆盖保温层才肯定有效地起到减少热损失的作用。3．速度边界层：在流场中壁面附近流速发生急剧变化的薄层。4．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。5．定性温度：确定换热过程中流体物性的温度。6．特征尺度：对于对流传热起决定作用的几何尺寸。7．相似准则：(如Nu,Re,Pr,Gr,Ra)：由几个变量组成的无量纲的组合量。8．珠状凝结：当凝结液不能润湿壁面(θ90˚)时，凝结液在壁面上形成许多液滴，而不形成连续的液膜。9．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)θ90˚，凝结液在壁面上形成一层完整的液膜。10．核态沸腾：在加热面上产生汽泡，换热温差小，且产生汽泡的速度小于汽泡脱离加热表面的速度，汽泡的剧烈扰动使表面传热系数和热流密度都急剧增加。11．膜态沸腾：在加热表面上形成稳定的汽膜层，相变过程不是发生在壁面上，而是汽液界面上，但由于蒸汽的导热系数远小于液体的导热系数，因此表面传热系数大大下降。12．热辐射：由于物体内部微观粒子的热运动状态改变，而将部分内能转换成电磁波的能量发射出去的过程。13．吸收比：投射到物体表面的热辐射中被物体所吸收的比例。14．反射比：投射到物体表面的热辐射中被物体表面所反射的比例。15．穿透比：投射到物体表面的热辐射中穿透物体的比例。16．黑体：吸收比α=1的物体。17．白体：反射比ρ=l的物体(漫射表面)18．透明体：透射比τ=1的物体19．灰体：光谱吸收比与波长无关的理想物体。20．黑度：实际物体的辐射力与同温度下黑体辐射力的比值，即物体发射能力接近黑体的程度。21．辐射力：单位时间内物体的单位辐射面积向外界(半球空间)发射的全部波长的辐射能。22．漫反射表面：如果不论外界辐射是以一束射线沿某一方向投入还是从整个半球空间均匀投入，物体表面在半球空间范围内各方向上都有均匀的反射辐射度Lr，则该表面称为漫反射表面。23．角系数：从表面1发出的辐射能直接落到表面2上的百分数。24．有效辐射：单位时间内从单位面积离开的总辐射能，即发射辐射和反射辐射之和。25．投入辐射：单位时间内投射到单位面积上的总辐射能。26．漫射表面：如该表面既是漫发射表面，又是漫反射表面，则该表面称为漫射表面。27．定向辐射力：单位辐射面积在单位时间内向某一方向单位立体角内发射的辐射能。28．表面辐射热阻：由表面的辐射特性所引起的热阻。29．遮热板：在两个辐射传热表面之间插入一块或多块薄板以削弱辐射传热。30．重辐射面：辐射传热系统中表面温度未定而净辐射传热量为零的表面。31．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。二、填空题对流换热部分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．流体刚刚流入恒壁温的管道作层流传热时，其局部对流传热系数沿管长逐渐减小，这是由于边界层厚度沿管长逐渐增厚。3．温度边界层越厚对流传热系数越小，强化传热应使温度边界层越薄。4．流体流过弯曲的管道或螺旋管时，对流传热系数会增大，这是由于离心力的作用产生了二次环流增强了扰动。5．流体横掠管束时，一般情况下，叉排布置的平均对流传热系数要比顺排布置时高。6．管外流动传热，有纵向冲刷和横向冲刷之分，在其他条件相同时，以横向向冲刷方向传热更为强烈。7．纯净饱和蒸气膜状凝结的主要热阻是液膜的导热热阻。8．大容器饱和沸腾曲线可分为自然对流、核态沸腾、过渡沸腾、膜态沸腾四个区域，其中核态沸腾具有温差小、热流大的传热特点。9．雷诺比拟采用单层模型，其结果在Pr＝1条件下与实验解相吻合.10．沸腾的临界热通量是指当壁面过热度大到某一程度时，汽泡来不及脱离加热面而开始连成不稳定的汽膜，即由核态沸腾开始向膜态沸腾过渡，出现临界点的热流密度。11．格拉晓夫准则的物理意义流体流动时浮升力与粘滞力之比的无量纲量；表达式Gr＝。12．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13．反映对流传热强度的准则称为努塞尔准则。14．普朗特准则Pr的数学表达式为v/a，它表征了动量传递与热量传递的相对大小。15．管内充分发展湍流的传热系数与平均流速U的0.8次方成正比.，与内径D的0.2次方成反比。16．大空间自然对流处于湍流状态时有自模化特征，此时传热系数与尺寸无关。17．自然对流传热在湍流条件下发生关于特征尺度L的自模化现象.。18．在蒸汽的凝结过程中，珠状凝结的传热系数大于膜状凝结。19．自然对流传热是指流体在浮升力作用下的对流传热。20．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。21．流体在大空间沿竖壁作自然对流传热时，对于湍流工况，其对流传热系数正比于竖壁高度的0次方。辐射换热部分1．热辐射是由于温度的原因产生的电磁波辐射。热辐射波长的单位是μm，在工业范围内，热辐射的波段主要集中于红外区段。2．太阳与地球间的热量传递属于辐射传热方式。3．黑体是指吸收比为0的物体，白体是指反射比为0的物体，透明体是指投射比为0的物体。灰体是指光谱吸收比与波长无关的的物体。4．基尔霍夫定律表明，善于辐射的物体也善于吸收，在同温度下，黑体具有最大的辐射力，实际物体的吸收率永远小于1。5．有效辐射是发射辐射和反射辐射之和。6．一个由两个表面所构成的封闭系统中，若已知A1=0.5A2,X1,2=0.6，则X2,1=0.3。7．将任意形状气体的辐射折合成一个假想的当量半球，半球内气体与所研究的气体具有相同的温度、压力和成份，球内气体对球心的辐射效果等于所研究的气体对指定地点的辐射，该当量半球的半径称为平均射线行程。8．物体的光谱辐射力与同温度下黑体的光谱辐射力之比，称为物体的光谱发射率。9．角系数具有相对性、完整性、分解性的特性。10．表面辐射热阻应用于灰漫表面(或灰表面即可)辐射传热计算，其值可用数学式表示为。11．气体辐射具有2个特点：①气体的辐射和吸收对波长具有明显的选择性；②气体的辐射和吸收在整个容积中进行。12．基尔霍夫定律指出了物体的辐射力与吸收碧之间的关系。13．辐射传热的空间热阻主要与两个表面之间的角系数及辐射换热面积有关。14．辐射减弱系数是指射线经过单位长度时被气体所吸收的能量与投射的能量之比。15．辐射传热的表面热阻主要与表面黑度和辐射换热面积有关。16．普朗克定律揭示了黑体光谱辐射力按波长与热力学温度变化的分布规律。17．热辐射能量投射到物体表面上时，穿透物体的辐射能占投入辐射的百分比称为投射比。18．在热平衡条件下，任何物体对黑体辐射的吸收比恒等于同温度下该物体的黑度。19．角系数相对性用公式可写成A1X1，2=A2X2，1。20．增强或削弱辐射传热的原则是改变系统黑度和温度条件。换热器部分1．对流传热与辐射传热的综合过程称为复合传热。2．某燃煤电站过热器中，烟气向管壁传热的辐射传热系数为20W／(m2．K)，对流传热系数为40W／(m2．K)，其复合传热系数为60W／(m2．K)。3．肋化系数是指加肋后的总换热面积与未加肋时的换热面积之比。4．一传热过程的热流密度q＝1．8kW／m2，冷、热流体间的温差为30℃，则传热系60W/(m2．K)，单位面积的总传热热阻为0．017(m2.K)／W。5．一传热过程的温差为20℃，热流量为lkW，则其热阻为_____。(0．02K／W)6．已知一厚为30mm的平壁，热流体侧的传热系数为100W／(m2．K)，冷流体侧的传热系数为250W／(m2．K)，平壁材料的导热系数为0．2W／(m·K)，则该平壁传热过程的传热系数为___________。(6．1W／(m2．K))7．在一维稳态传热过程中，每个传热环节的热阻分别是0．01K／W、0．35K／W和0．009lK／W，在热阻为______的传热环节上采取强化传热措施效果最好。(0．35K／W)8．某一厚20mm的平壁传热过程的传热系数为45W／(m2．K)，热流体侧的传热系数为70W／(m2K)，冷流体侧的传热系数为200W／(m2．K)，则该平壁的导热系数为____。(6．81W／(m·K))9．圆管的临界热绝缘直径dc的计算式为___，它表示当保温材料外径为dc时该保温材料的散热量达到___。(dc=2λ/h,最大值)10．传热系数是指___，单位是___。(冷热流体温度差为1℃时的传热热流密度(或表示传热过程强烈程度的物理量),W／(m2．K))11．污垢热阻是指___，单位是___。(污垢换热面的传热热阻与洁净换热面的传热热阻之差,m2.K/W)12．传热器是______。(冷、热流体进行热量交换以满足工艺要求的设备(装置))13．传热器的热计算方法有___和___。(平均温差法,传热单元数法)14．不论是顺流还是逆流型传热器，对数平均温差计算式都可以统一表示成___15．传热过程是指___。(热量从高温流体通过壁面传向低温流体的总过程)16．传热器的效能是指___。(换热器实际传热的热流量与最大可能传热的热流量之比)20．在冷、热流体的进出口温度一定的情况下，为了传递相同的热量，比较各种流动型式，采用___布置的对数平均温差最大，所需传热面积___。(逆流,最小)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。答案：从概念、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、什么是“温室效应”?为什么说大气中的C02含量增加会导致温室效应?答：可以从气体辐射的特点和能量平衡来加以说明。CO2气体具有相当强的辐射和吸收能力，属于温室气体。根据气体辐射具有选择性的特点，CO2气体的吸收光带有三段：2．65—2．8、4．15—4．45、13．0—17．0μm，主要分布于红外区域。太阳辐射是短波辐射，波长范围在0．38一0．76μm，因此，对于太阳辐射C02气体是透明的，能量可以射入大气层。地面向空间的辐射是长波辐射，主要分布于红外区域，这部分辐射在CO2气体的吸收光带区段C02气体会吸收能量，是不透明的。在正常情况下，地球表面对能量的吸收和释放处于平衡状态，但如果大气中的CO2含量增加会使大气对地面辐射的吸收能力增强，导致大气温度上升，导致了所谓温室效应。3、解释为什么许多高效隔热材料都采用蜂窝状多孔性结构和多层隔热屏结构。答：从削弱导热、对流、辐射换热的途径方面来阐述。高效隔热材料都采用蜂窝状多孔性结构和多层隔热屏结构，从导热角度看，空气的导热系数远远小于固体材料，因此采用多孔结构可以显著减小保温材料的表观导热系数，阻碍了导热的进行；从对流换热角度看，多孔性材料和多层隔热屏阻隔了空气的大空间流动，使之成为尺度十分有限的微小空间。使空气的自然对流换热难以开展，有效地阻碍了对流换热的进行；从辐射换热角度分析，蜂窝状多孔材料或多层隔热屏相当于使用了多层遮热板，可以成倍地阻碍辐射换热的进行，若再在隔热屏表面镀上高反射率材料，则效果更为显著。4、请说明在换热设备中，水垢、灰垢的存在对传热过程会产生什么影响，如何防止。答：从传热系数或传热热阻角度分析。在换热设备中，水垢、灰垢的存在将使系统中导热热阻大大增加，减小了传热系数，使换热性能恶化，同时还使换热面易于发生腐蚀，并减小了流体的流通截面，较厚的污垢将使流动阻力也增大。此外，热流体侧壁面结垢，会使壁面温度降低，使换热效率下降·，而冷流体侧壁面结垢，会导致壁温升高，对于换热