1、传热学基础一、填空题1、传热的基本方式有 热传导 、 热对流 和 热辐射 三种。热传导、热对流、热辐射 2、传热过程可分为不随时间变化的 和随时间变化的 。稳态传热、非稳态传热3、对流换热实质是 和 两种传热机理共同作用的结果。热对流、导热4、某瞬时物体内部各点温度的集合称为该物体的 ，其同温度各点连成的面称为 ，其法线方向上温度的变化率用表示 。温度场、等温面、温度梯度5、当物质的种类一定时，影响导热系数大小的外因主要是 和 。6、表示物体的蓄热量与界面上换热量的比值称为 。时间常数7、在湍流传热时，热阻主要集中在 ，因此，减薄该层的厚度是强化 的重要途径。层流内层、对流传热8、对流传热系数
2、的主要影响因素有（1） （2） （3） （4） （5） 。流体的种类和相变化的情况；流体的性质；流体流动的状态；流体流动的原因；穿热面的形状、分布和大小9、无相变时流体在圆形直管中作强制湍流传热，在 =0.023 /diRe 0.8Prn 公式中，n 是为校正 的影响。当流体被加热时，n 取 ，被冷却时 n 取 。热流方向、0.4、0.310、努塞尔特准数 Nu 表示 的准数，其表达式为 ，普兰特准数 Pr 表示 的准数，其表达式为 。对流传热系数、 、物性影响、 lNuPCr11、蒸汽冷凝有 和 两种方式。膜状冷凝、滴状冷凝12、双层平壁定态热传导，两层壁厚面积均相等，各层的导热系数分别为
3、和1，其对应的温度差为 和 ，若 ，则 和 的关系为 21t21t212。12二、简答题1、 何谓热对流？何谓对流传热？对流换热又可分为哪两大类？答：热对流是指流体中质点发生相对位移而引起的热量传递。通常，对流传热是指流体与固体壁面间的传热过程，它是热对流和热传导的结合。它又可分为强制对流和自然对流两类。2、 请简述辐射换热区别于导热和热对流方式最主要的特征。它是唯一一种非接触的传热方式；它不仅产生能量转移，而且还伴随着能量形式的转换，即发射时从热能转换为辐射能，而被吸收时又从辐射能转换为热能。3、请简述在非稳态导热过程中物体中温度分布存在的两个阶段。（1）在第一阶段内，温度分布主要受初始温度
4、分布的控制，此阶段称为非正规状况的阶段。（2）当过程进行到一定的深度，物体中不同时刻的温度分布主要取决于边界条件及物性，此时为第二阶段，即正规状况阶段。4、若热流体走管内，冷流体走管外，两流体通过间壁的传热包括那几个过程？答：包括以下三个过程：（1）热流体以对流传热方式将热量传给管内壁（2）热量由内壁面以热传导方式传给外壁面（3）热量由外壁面以对流传热的方式传给冷流体三、计算题1、 一红砖平面墙厚度为 500 ，一侧壁面温度为 200，另一侧壁面温度为m30，红砖的导热系数可取为 0.57 （ ） 。求：（1）通过平壁的热传导/W通量 。 （2）平壁内距离高温侧 350 处的温度，。q解：（1
5、）求已知 ， ， ， （ ）01t302tmb5.57.0/Wm单层平壁热传导通量 221 /19457.03tq（2）设平壁内距离 350 处的温度为 ，则有：mt19457.03tq解得： 8157.031942t2、 用平板法测定固的导热系数。在平板一侧用电热器加热，另一侧用冷却器冷却，同时在板的两侧用热电偶测量其表面温度。若所测固体的表面积为0.01 ，厚度为 20 。实验测得电流表读数为 0.58 ，伏特计读数为2mA100 ，两侧表面的温度分别为 180和 30。求：该材料的导热系数 。V （1）由实验测得的电流和电压可求出导热量 QWIQ58.0（2）由单层平壁热传导方程可求出
6、由 可得：sbtQ21./73.0180.2.5221 mWts3、某炉壁由下列三种材料组成，内层是耐火砖， ，./4.1mW；中间是保温砖， ， ；最外层是建筑mb201./15.02b52砖， ， 。今测得其内壁温度 ，外壁温度./8.3Wmb3901t。求（1）通过炉墙单位面积的热损失 。 （2）各层的温差。 （3）4t /m各层接触面的温度。 （假设各层接触良好）解：设 为耐火砖和保温砖之间接触面的温度。2t为保温砖和建筑砖之间接触面的温度。3t（1） 由多层平壁定态热传导公式可以导出 ：q23214 6738.07.164.028.2315.0.9 mWbtSQq （2） 、 、 分
7、别为耐火砖层，保温砖层和建筑砖层的温差。因是1t23t多层平壁的定态热传导，故 qq321由 可得，1btq 6.104.671bt0.561.673.2qt5.1938.0267.3bqt（3） 4.76.12tt.230.54.78923 tt4、 平壁炉的炉壁由三种材料所组成，内层是耐火砖， ，./07.1mW；中间是绝缘砖， ， ；最外层是钢板，mb201./14.02mWb2， 。若耐火砖层内表面温度 ，钢板外表面./53Wb63 51t温度 。求（1）导热的热通量 。 （2）若计算结果与实验的热损失（4t q）不符，分析原因并计算附加热阻 。2/0m附R解：（1）由三层平壁的定态热
8、传导公式求 q013.74.18.02456.1.07.233214 btSQq/490.mW（1） 计算结果： ，分析原因是：说明平壁层间接触不良，2/30q有空气层存在，产生了附加热阻 。附R即代入数据得：303214附Rbtq解出09.0附q Wm附 283.901.325、 某平壁炉是由一耐火砖与一层普通砖砌成，两层得厚度均为 100 ，其导热系数分别为 及 。待操作稳定后，测得炉壁得内表面温./.mW./7.0度为 700，外表面温度为 130。为减少热损失，在普通砖的外表面砌一层厚度为 40 ，导热系数为 的保温层，待操作稳定后，又测得炉内m./06.mW表面温度为 740，外表面
9、温度为 90。今设原来的两层材料导热系数不变。求：加上保温层后单位面 1 积炉壁的热损失比原来减少的百分数。解：（1）加保温层前，单位面积炉壁的热损失 。此时，为两层平壁的热传导：1q2213 /407.190mWbtq（2）加保温后，单位面积炉壁的热损失为 ，此时为三层平壁的热传导：2q232142 /760.4019.7mWbtq（3）增加保温层后，热损失比原来减少的百分数为：%5.6810247%1021 q6、 有一直径为 的钢管，其长度为 3 ，已知管内壁温度为 100，m5.3m外壁温度为 90。求该管的热损失为多少 。 （已知钢管的导热系数为 45KW）./mW解：本题为单层圆筒
10、壁的热传导，求热损失可用式： 12lnrtLQ式中各量为： ， ， ， ，mr0125.r016.2mL301t902t代入上式可得KWQ34.3400125.6ln4937、 有一蒸汽管外径为 25 ，管外包以两层保温材料，每层厚度均为 25 ，mm外层与内层保温材料的导热系数之比为 ，此时的热损失为 。今将4/12LQ内外两层材料互换位置，且设管外壁与保温层外表面的温度均不变，则热损失为 。求 ，并说明何种材料放在里层为好。LQL/解： （1）蒸汽管外半径 mr5.121内层保温层外半径 .37.2外层保温层外半径 r5.62.3已知 ，故4/1212（2）当导热系数小的材料包在里层时，热
11、损失 为：LQ91.485.3762ln415.237lnl1ln 312321 ttLrtLQL W（3）当导热系数大的材料包在里层时，热损失 为：LQ14.385.762ln1.3l42ln1l21323 ttLrtLQL W（4）可求出： ，说明在圆筒壁当采用两种以上材料保LQ/39温时，为减少热损失，应将 小的材料包在里层为好。8、在一个 的钢管外包有两层绝热材料,里面为 的氧化镁粉, 平m5.60 m40均导热系数为 0.07 ；外层为 20 的石棉层，其平均导热系数为 0.15./Wm，钢的导热系数为 45 ，现测出管内壁温度为 500，最外层./mW./mW温度为 80。求（1）
12、每米管长的热损失。 （2）两层保温层界面的温度。 （假设层间接触良好）（1） 求每米管长的热损失 ，此为三层圆筒壁的热传导。LQ已知： ， ， ，805 09.2.074.30 356265.1 421tt mrmr， ，./41W./7.2./15.3W代入下式：mWrrtLQ/4.1968.207.3 07.9ln15.03.7ln.10265.3ln8llnl1234341 （2） 保温层界面温度 ,可按两层圆筒壁导热来计算：3t4.1903.7ln.0265.3ln41lln12323 trtLQ可解出 1.,.7.95033tt9、 求绝压为 140 ，流量为 1000 的饱和水蒸汽
13、冷凝后并降温到 60时KPahkg/所放出的热量。用两种方法计算并比较结果。已知 140 水蒸汽的饱和温度KPa为 109.2，冷凝热为 2234.4 ，焓为 2692.1 ；60的水的焓为KJ/ gJ/251.21 。gJ/解：（1）第一种方法KWHWQhh 67821.5.2693012,1, （2）第二种方法冷凝水的平均温度为 6.8420.192ttsm查出 84.6下的水的比热容为： ./.KgJcp水蒸气冷凝并降温放出的热量为：KWTcWrQsphh 67802.19.43601.23601.2 计算表明两种方法结果一样，但是第一种方法较简单。10、 将 0.417 、80 的有机苯，通过一换热器冷却到 40；冷却水初温为sKg/30，出口温度不超过 35。假设热损失可略，已查出在平均温度下，硝基苯和水的比热容分别为 1.6 。求：（1）冷却水用量 ？（2）在./KgJ hm/3（1）题中如将冷却水的流量增加到 6 ，问此时冷却水的终温将是多少？hm/3解：（1）当热损失可略时，求 eW由 可 得分2121tcTcQpph分2/59.4/4590 /275.130587.460312hmKg sKgtWpcc （2）此时， 。当热损失可略时，有（ 取2,/6tVch求 水1000 ）3/g分 ） （ 分 ）（182.303610187.442307.66032 t t
