传热学思考题参考答案陶文铨第四版

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1、传热学思索题参考答案第一章：1, 用铝制水壶烧开水时，尽管炉火很旺，但水壶仍安稳无恙。而一旦壶内的水烧干后水壶很快就被烧坏。试从传热学的观点分析这一现象。答：当壶内有水时，可以对壶底进展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外表换热系数小，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。2, 什么是串联热阻叠加原那么，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量传递方向上不同截面的热流量不相等。答：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一样，那么各

2、串联环节的总热阻等于各串联环节热阻的和。例如：三块无限大平板叠加构成的平壁。例如通过圆筒壁，对于各个传热环节的传热面积不相等，可能造成热量传递方向上不同截面的热流量不相等。第二章：1, 扩展外表中的导热问题可以按一维问题处理的条件是什么有人认为,只要扩展外表瘦长,就可按一维问题处理,你同意这种观点吗答：条件：1材料的导热系数，外表传热系数以及沿肋高方向的横截面积均各自为常数2肋片温度在垂直纸面方向即长度方向不发生变化，因此可取一个截面即单位长度来分析3外表上的换热热阻远远大于肋片中的导热热阻，因而在任一截面上肋片温度可认为是匀称的4肋片顶端可视为绝热。并不是扩展外表瘦长就可以按一维问题处理，必

3、需满意上述四个假设才可视为一维问题。2, 肋片高度增加引起两种效果:肋效率下降及散热外表积增加。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，肋片导热热流量会下降，试分析该观点的正确性。答：确实肋片高度增加会导致肋效率下降及散热外表积增加，但是总的导热量是增加的，只是增加的局部的效率有所减低，所以我们要选择经济的肋片高度。第三章：1, 由导热微分方程可知，非稳态导热只及热扩散率有关,而及导热系数无关。你认为对吗？答：错，方程的边界条件有可能及有关，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及无关。2, 对二维非稳态导热问题，能否将外表的对流换热量转换成限制方程中的

4、内热源产生的热量？答：不能，二维问题存在边界微元和内边界微元，内边界微元不肯定及边界换热，所以不存在源项。第四章：1, 在第一类边界条件下，稳态无内热源导热物体的温度分布及物体的导热系数是否有关？为什么？答：无关，因为方程为拉普拉斯方程，边界为第一边界条件均及无关。2, 非稳态导热采纳显式格式计算时会出现不稳定性，试述不稳定性的物理含义。如何防止这种不稳定性？答：物理意义：显示格式计算温度时对时间步长和空间步长有肯定的限制，否那么会出现不合理的振荡解；防止出现不稳定性的方法：各节点对下一时层同一点的影响为正。第五章：1, 在流体温度边界层中，何处温度梯度的肯定值最大？为什么？有人说对肯定外表温

5、差的同种流体，可以用贴壁处温度梯度肯定值的大小来推断外表换热系数h的大小，你认为如何？答：在流体温度边界层中，固体外表处的温度梯度的肯定值最大，因为在固体外表及流体之间存在着极薄的一层不动的流体层，在此流体层中流体温度变化极为猛烈。可以，因为依据传热系数关系式：可知，对于固体外表处同温差的同种流体，和均为定值，h及贴壁处温度梯度成正比。2, 试写出边界层能量微分方程的表达式，它及能量微分方程相比有何特点？答：边界层能量微分方程:,它较能量方程略去了项，这是由于在边界层中应用数量级分析法发觉，能量微分方程得以简化。1, 什么叫做两个同类的物理现象相像？相像的物理现象有什么共性？怎样才能做到两个物

6、理现象相像？答：对于两个同类的物理现象，假如在相应的时刻及相应的地点上及现象有关的物理量一一对应成比例，那么称此两现象彼此相像。相像的物理现象中，同名相像特征数相等。当满意(1)同名的已定特征数相等2单值性条件相像时，两个同类物理现象相像。2, 一般状况下，粘度大的流体其Pr数也较大。其对流换热的试验关联式Nu=cRemPrn可知，Pr数越大，Nu数也越大，从而h也越大。即粘度大的流体其外表换热系数也越高。这及经验得出的结论相反，为什么？答：由于Re及粘度呈反比例关系，且在多数状况下，Re的指数项大于Pr指数项，所以当粘度增大时，Re减少的速率快于Pr增大的速率，使整个式子呈减小的趋势，即Nu

7、减小，从而外表换热系数h减小。第七章：1, 空气横掠管束时，沿流淌方向管排数越多，换热越强；而蒸汽在水平管束外凝聚时，沿液膜流淌方向管束排数越多，换热强度降低，试对上述现象做出说明。答：空气横掠垂直管束时，沿流淌方向管排数越多，气流扰动越强，换热越强，而蒸汽在水平管束外凝聚时，沿液膜流淌方向管排数越多，凝聚液膜越厚，凝聚换热热阻越大，换热强度降低。2, 两滴完全一样的水滴在大气压下分别滴在外表温度为120和400的铁板上，试问滴在哪块板上的水滴先被烧干，为什么？答：120。这是传热学中的沸腾传热问题，当水滴滴在120的铁板上了，处于核态沸腾区我记得DNB点所对应的那个温度是25。而当水滴滴在4

8、00上时，处于过渡沸腾区。参考饱和水在水平加热面上沸腾的q-t曲线，你会发觉前者的热流密度大，故更简单烧干。第八章：1, 选择太阳能集热器的外表涂层时，该涂层外表汲取率随波长的变化最正确曲线是什么？有人认为取暖用的辐射采暖片也须要涂上这种材料，你认为相宜吗？分析：太阳辐射的主要能量集中在0.22m，该涂层外表汲取率随波长的变化最正确曲线是当波长小于2m时，汲取率大，当波长大于2m时，汲取率要小。不相宜。因为假如暖片在高温波长小时有很大的汲取比，那么暖片将有很大的辐射换热量，减小了对流换热量，因此不适合。答：最正确的曲线应是在短波局部如qm2c2，qm1c1qm2c2及qm1c1=qm2c2三种情形画出顺流及逆流时冷热流体温度沿流淌方向的变化曲线，留意曲线的凹向及qmc相对大小的关系。顺流逆流顺流逆流顺流要点：值越大那么温度变化率越小，在图上标示出来就是斜率越小详细可参考换热器原理一书。当相等时，顺流为对称的两曲线，而逆流时那么为平行线。第 8 页