傳熱學(xué)第三章對流傳熱一、名詞解釋1．速度邊界層：在流場中壁面附近流速發(fā)生急劇變化的薄層。2．溫度邊界層：在流體溫度場中壁面附近溫度發(fā)生急劇變化的薄層。3．定性溫度：確定換熱過程中流體物性的溫度。4．特征尺度：對于對流傳熱起決定作用的幾何尺寸。相似準(zhǔn)則（如Nu,Re,Pr,Gr,Ra）:由幾個(gè)變量組成的無量綱的組合量。6．強(qiáng)迫對流傳熱：由于機(jī)械（泵或風(fēng)機(jī)等）的作用或其它壓差而引起的相對運(yùn)動(dòng)。自然對流傳熱:流體各部分之間由于密度差而引起的相對運(yùn)動(dòng)。大空間自然對流傳熱:傳熱面上邊界層的形成和發(fā)展不受周圍物體的干擾時(shí)的自然對流傳熱。珠狀凝結(jié)：當(dāng)凝結(jié)液不能潤濕壁面3>90°）時(shí)，凝結(jié)液在壁面上形成許多液滴，而不形成連續(xù)的液膜。膜狀凝結(jié)：當(dāng)液體能潤濕壁面時(shí)，凝結(jié)液和壁面的潤濕角（液體與壁面交界處的切面經(jīng)液體到壁面的交角）9<90°,凝結(jié)液在壁面上形成一層完整的液膜。核態(tài)沸騰：在加熱面上產(chǎn)生汽泡，換熱溫差小，且產(chǎn)生汽泡的速度小于汽泡脫離加熱表面的速度，汽泡的劇烈擾動(dòng)使表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)和熱流密度都急劇增加。膜態(tài)沸騰：在加熱表面上形成穩(wěn)定的汽膜層，相變過程不是發(fā)生在壁面上，而是汽液界面上，但由于蒸汽的導(dǎo)熱系數(shù)遠(yuǎn)小于液體的導(dǎo)熱系數(shù)，因此表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)大大下降。二、填空題影響自然對流傳熱系數(shù)的主要因素（流動(dòng)起因，流動(dòng)速度，流體有無相變，壁面的幾何形狀、大小和位置，流體的熱物理性質(zhì)）TOC\o"1-5"\h\z速度邊界層是指 。（在流場中壁面附近流速發(fā)生急劇變化的薄層。）溫度邊界層是指 。（在流體溫度場中壁面附近溫度發(fā)生急劇變化的薄層。）流體剛剛流入恒壁溫的管道作層流傳熱時(shí)，其局部對流傳熱系數(shù)沿管長逐漸 ，這是由于 。（減小，邊界層厚度沿管長逐漸增厚）溫度邊界層越 對流傳熱系數(shù)越小，強(qiáng)化傳熱應(yīng)使溫度邊界層越 。（厚，簿）流體流過彎曲的管道或螺旋管時(shí)，對流傳熱系數(shù)會(huì) ，這是由于 。（增大，離心力的作用產(chǎn)生了二次環(huán)流增強(qiáng)了擾動(dòng)）流體橫掠管束時(shí)，一般情況下， 布置的平均對流傳熱系數(shù)要比 布置時(shí)高。（叉排，順排）管外流動(dòng)傳熱，有縱向沖刷和橫向沖刷之分，在其他條件相同時(shí)，以向沖刷方向傳熱更為強(qiáng)烈。（橫向）對流傳熱微分方程式的表達(dá)式為 。其中，ax是 入是 ,At是 , ——是 。6丿y=0（h=亠竺，局部換熱系數(shù)，流體導(dǎo)熱系數(shù)，主流流體溫度與壁溫之x At⑺丿y=0差，貼壁處流體的法向溫度變化率）純凈飽和蒸氣膜狀凝結(jié)的主要熱阻是 。（液膜的導(dǎo)熱熱阻）大容器飽和沸騰曲線可分為 、 、 、四個(gè)區(qū)域，其中 具有溫差小、熱流大的傳熱特點(diǎn)。（自然對流、核態(tài)沸騰、過渡沸騰、膜態(tài)沸騰，核態(tài)沸騰）雷諾比擬采用 模型，其結(jié)果在Pr= 條件下與實(shí)驗(yàn)解相吻合.（單層，1）沸騰的臨界熱通量是指 。（當(dāng)壁面過熱度大到某一程度時(shí)，汽泡來不及脫離加熱面而開始連成不穩(wěn)定的汽膜，即由核態(tài)沸騰開始向膜態(tài)沸騰過渡，出現(xiàn)臨界點(diǎn)的熱流密度）格拉曉夫準(zhǔn)則的物理意義 ；表達(dá)式Gr（流體流動(dòng)時(shí)浮升力與粘滯力之比的無量綱量，竺竺）V214. 減小管內(nèi)湍流對流傳熱熱阻的方法有 、 、 、 。（增加流速，采用短管。改變流體物性，增加換熱面積，擾流，采用導(dǎo)熱系數(shù)大的流體用小管徑等）反映對流傳熱強(qiáng)度的準(zhǔn)則稱為 準(zhǔn)則。（努塞爾）普朗特準(zhǔn)則Pr的數(shù)學(xué)表達(dá)式為 ，它表征了的相對大小。（v/a，動(dòng)量傳遞與熱量傳遞）管內(nèi)充分發(fā)展湍流的傳熱系數(shù)與平均流速 U的 次方成比，與內(nèi)徑D的 次方成 比。（0.8，正，0.2，反）大空間自然對流處于湍流狀態(tài)時(shí)有自?；卣?，此時(shí)傳熱系數(shù)與無關(guān)。(尺寸)自然對流傳熱在 條件下發(fā)生關(guān)于特征尺度L的自?；F(xiàn)象?。(湍流)在蒸汽的凝結(jié)過程中， 凝結(jié)的傳熱系數(shù)大于凝結(jié)。(珠狀，膜狀)TOC\o"1-5"\h\z自 然 對 流 傳 熱 是扌旨 。(流體在浮升力作用下的對流傳熱)管槽內(nèi)對流傳熱的入口效應(yīng)是指 。(流體入口段由于熱邊界層較薄而具有較高的對流傳熱系數(shù))23． 流體在大空間沿豎壁作自然對流傳熱時(shí)，對于湍流工況，其對流傳熱系數(shù)正比于豎壁高度的 次方。(0)24. 大容器沸騰曲線分為 、 、 、四個(gè)區(qū)段。(自然對流、核態(tài)沸騰、過渡沸騰、膜態(tài)沸騰)三、選擇題下列各參數(shù)中，屬于物性參數(shù)的是：傳熱系數(shù)K吸收率a普朗特?cái)?shù)巧傳熱系數(shù)hcc流體純自然對流傳熱的準(zhǔn)則方程可寫成(l)Nu=f(Re,Pr) (2)Nu=_f(Gr,P)Nu=f(Re,Gr,Pr) (4)Nu=f(Bi,Fo)流體掠過平板對流傳熱時(shí)，在下列邊界層各區(qū)中，溫度降主要發(fā)生在：主流區(qū) (2)湍流邊界層 ⑶層流底層緩沖區(qū) (5)湍流核心區(qū)空氣自然對流傳熱系數(shù)與強(qiáng)迫對流時(shí)的對流傳熱系數(shù)相比：(Z)要小的多 (2)要大得多(3)十分接近 (4)不可比較沸騰的臨界熱流量qc是：從過冷沸騰過渡到飽和沸騰的轉(zhuǎn)折點(diǎn)從自由流動(dòng)過渡到核態(tài)沸騰的轉(zhuǎn)折點(diǎn)從核態(tài)沸騰過渡到膜態(tài)沸騰的轉(zhuǎn)折點(diǎn)從不穩(wěn)定膜態(tài)沸騰過渡到穩(wěn)定膜態(tài)沸騰的轉(zhuǎn)折點(diǎn)流體在大空間沿豎壁自然對流傳熱時(shí),在湍流狀態(tài)下；對流傳熱系數(shù)正比于豎壁高度的( )(1)0次方 (2)0.8次方(3)1/4次方(4)1/3次方液體沸騰時(shí)，汽泡內(nèi)的壓力大于汽泡外液體的壓力，主要由于下列哪個(gè)因素造成的?(1)傳熱溫差 (2)表面張力 (3)浮升力 (4)重力

8．9．10．11．8．9．10．11．12．定型準(zhǔn)則是指：(1)包含定型尺寸的準(zhǔn)則(3)含有待求量的準(zhǔn)則工程中，較為常用的沸騰工況是指：(1)膜態(tài)沸騰 ⑵核態(tài)沸騰 (3)自然對流沸騰(4)以上都不是下述哪種手段對提高對流傳熱系數(shù)無效？(1)提高流速 ⑵增大管徑(3)采用入口效應(yīng) (4)采用導(dǎo)熱系數(shù)大的流體已知某氣體的密度為1.26kg/m3，比熱為1.02kJ/(kg?K),導(dǎo)熱系數(shù)為0.025W/(m?K)，粘度為15.1X10-6m2/s，其Pr(普朗特)準(zhǔn)則數(shù)為多少？()(1)0.78 (2)0.02 (3)0.7Nu(努謝爾特)準(zhǔn)則反映：(1)慣性力和粘滯力的相對大小(3)浮升力和粘滯力的相對大?、迫坑梢阎繕?gòu)成的準(zhǔn)則(4)待定準(zhǔn)則(4)0.62()⑵對流傳熱強(qiáng)度(4)導(dǎo)熱能力大小13．1413．14．(1)Re(2)Gr (3)Pr (4)Ra(1)2(1)2)3)4)橫放時(shí)大兩者差不多豎放時(shí)大無法比較無量綱組合竺竺稱為什么準(zhǔn)則？V2(1)雷諾Re (2)普朗特Pr(3)努謝爾特Nu ④格拉曉夫Gr判斷管內(nèi)湍流強(qiáng)制對流是否需要進(jìn)行人口效應(yīng)修正的依據(jù)是什么？(l)l/d±70 (2)Re±104(3)ld<50 (4)l/d<104對流傳熱以 作為基本計(jì)算式。(1)傅里葉定律 (2)牛頓冷卻公式(3)普朗克定律 (4)歐姆定律18． 從傳熱角度看，下面幾種冷卻方式中，哪種方式的冷卻效果會(huì)最好？(1)水冷 (2)氫冷(3)氣冷 ④水沸騰冷卻TOC\o"1-5"\h\z相變傳熱的特征為 。(1)工質(zhì)比體積變化較大 (2)汽化潛熱(3)(1)+(2) (4)工質(zhì)比體積較大冷卻液潤濕壁面的能力取決于 。(1)液體的表面張力⑵液體與壁面間的附著力 (3)(1)+(2) (4)(1)或(2)在飽和沸騰時(shí)，隨著 的增高，將會(huì)出現(xiàn) 個(gè)換熱規(guī)律全然不同的區(qū)域。(1)壁面過熱度，4 (2)壁面過熱度，6 (3)熱流密度，4 (4)熱

流密度，622．對流傳熱微分方程組共有幾類方程？⑴2 (2)3 (3)4 (4)5凝結(jié)液能很好的潤濕壁面，形成完整的膜向下流動(dòng)，稱為 。(1)凝結(jié)⑵膜狀凝結(jié) (3)珠狀凝結(jié)(4)穩(wěn)態(tài)凝結(jié)下列哪個(gè)不是影響對流傳熱的主要因素？ 流動(dòng)起因；tw；(4)換熱面的幾何形狀。對于Pr數(shù)，下列說法哪個(gè)是錯(cuò)誤的？ 它是動(dòng)力粘度與熱擴(kuò)散率的比值；它是研究對流傳熱最常用的重要準(zhǔn)則；對于層流流動(dòng)，當(dāng)Pr=1時(shí)，6=6t；④它反映了流體中熱量擴(kuò)散和動(dòng)量擴(kuò)散的相對程度。26?自由對流傳熱的流態(tài)主要取決于 的數(shù)值。(1)Pr (2)Fo (3)Re (4)GrTOC\o"1-5"\h\z如果流體的流動(dòng)是由流體內(nèi)部溫差產(chǎn)生的密度差引起的，稱為 。(1)強(qiáng)迫對流⑵自由運(yùn)動(dòng)(3)湍流對流(4)層流對流對流傳熱微分方程組包括 。I、付立葉定律II、對流傳熱微分方程III、基爾霍夫定律W、連續(xù)性方程V、動(dòng)量微分方程W、能量微分方程(1)IIIIIWV(2)IIIIIIW (3)IIWVW (4)IIIWVWNum其特征溫度為 。(1)流體溫度(2)平均溫度 (3)壁面溫度(4)不定30.當(dāng)流體外掠圓管時(shí)，10<Re<1.5*1。5其邊界層為 ，脫體發(fā)生在處。其局部換熱系數(shù)到達(dá)最 值。(1)湍流，1400，低(2)層流，1400，高(3)湍流，82°，低⑷層^流，82°，彳氐自然對流傳熱的準(zhǔn)則方程為 。(1)Nuf=(1)Nuf=1.861RefPrf」、/ 、0.14de]3嚴(yán)L丿gw丿(2).Num=0.664RemPrm(3)Num=0.53(GrPr)3(4)-Num=0.943(Ga.Ja.Pr)3影響膜狀換熱系數(shù)的主要因素是 。(1)蒸汽流速(2)不凝結(jié)氣體 (3)表面粗糙度 (4)⑴+(2)四、 簡答題影響強(qiáng)迫對流傳熱的流體物性有哪些?它們分別對對流傳熱系數(shù)有什么影響?(提示：影響強(qiáng)迫對流換熱系數(shù)的因素及其影響情況可以通過分析強(qiáng)迫對流傳熱實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式，將各無量綱量展開整理后加以表述。)試舉幾個(gè)強(qiáng)化管內(nèi)強(qiáng)迫對流傳熱的方法(至少五個(gè))。(提示：通過分析強(qiáng)迫對流換熱系數(shù)的影響因素及增強(qiáng)擾動(dòng)、采用人口效應(yīng)和彎管效應(yīng)等措施來提出一些強(qiáng)化手段，如增大流速、采用機(jī)械攪拌等。)3．試比較強(qiáng)迫對流橫掠管束傳熱中管束叉排與順排的優(yōu)缺點(diǎn)。(提示：強(qiáng)迫對流橫掠管束換熱中，管束叉排與順排的優(yōu)缺點(diǎn)主要可以從換熱強(qiáng)度和流動(dòng)阻力兩方面加以闡述：(1)管束叉排使流體在彎曲的通道中流動(dòng)，流體擾動(dòng)劇烈對流換熱系數(shù)較大，同時(shí)流動(dòng)阻力也較大；(2)順排管束中流體在較為平直的通道中流動(dòng)，擾動(dòng)較弱，對流換熱系數(shù)小于叉排管束，其流阻也較??；(3)順排管束由于通道平直比叉排管束容易清洗。)4．為什么橫向沖刷管束與流體在管外縱向沖刷相比，橫向沖刷的傳熱系數(shù)大?(提示：從邊界層理論的角度加以闡述：縱向沖刷容易形成較厚的邊界層，其層流層較厚且不易破壞。有三個(gè)因素造成橫向沖刷比縱向沖刷的換熱系數(shù)大：①彎曲的表面引起復(fù)雜的流動(dòng)，邊界層較薄且不易穩(wěn)定；②管徑小，流體到第二個(gè)管子時(shí)易造成強(qiáng)烈擾動(dòng)；②流體直接沖擊換熱表面。)5．為什么電廠凝汽器中，水蒸氣與管壁之間的傳熱可以不考慮輻射傳熱?(提示：可以從以下3個(gè)方面加以闡述：(1)在電廠凝汽器中，水蒸氣在管壁上凝結(jié)，凝結(jié)換熱系數(shù)約為4500—18000W/(m2.K),對流換熱量很大；(2)水蒸氣與壁面之間的溫差較小，因而輻射換熱量較??；(3)與對流換熱相比，輻射換熱所占的份額可以忽略不計(jì)。)6．用準(zhǔn)則方程式計(jì)算管內(nèi)湍流對流傳熱系數(shù)時(shí)，對短管為什么要進(jìn)行修正?(提示：從熱邊界層厚度方面加以闡述：(1)在入口段，邊界層的形成過程一般由薄變厚；(2)邊界層的變化引起換熱系數(shù)由大到小變化，考慮到流型的變化，局部長度上可有波動(dòng)，但總體上在入口段的換熱較強(qiáng)(管長修正系數(shù)大于1)；(3)當(dāng)l/d>50(或60)時(shí)，短管的上述影響可忽略不計(jì)，當(dāng)l/dV50(或60)時(shí)，則必須考慮入口段的影響。7．層流時(shí)的對流傳熱系數(shù)是否總是小于湍流時(shí)的對流傳熱系數(shù)?為什么?(提示：該問題同樣可以從入口效應(yīng)角度加以闡述。在入口段邊界層厚度從零開始增厚，若采用短管，盡管處于層流工況，由于邊界層較薄，對流換熱系數(shù)可以大于紊流狀況。)8．什么叫臨界熱流密度?為什么當(dāng)加熱熱流大于臨界熱流密度時(shí)會(huì)出現(xiàn)沸騰危機(jī)?(提示：用大容器飽和沸騰曲線解釋之。以大容器飽和沸騰為例，(1)沸騰過程中，隨著壁面過熱度At的增大，存在自然對流、核態(tài)沸騰、不穩(wěn)定膜態(tài)沸騰和膜態(tài)沸騰四個(gè)階段，臨界熱流密度是從核態(tài)沸騰向膜態(tài)沸騰轉(zhuǎn)變過程中所對應(yīng)的最大熱流密度；(2)當(dāng)加熱熱流大于臨界熱流密度時(shí)，沸騰工況向膜態(tài)沸騰過渡，加熱面上有汽泡匯集形成汽膜，將壁面與液體隔開，由于汽膜的熱阻比液體大得多，使換熱系數(shù)迅速下降，傳熱惡化；(3)汽膜的存在使壁溫急劇升高，若為控制熱流加熱設(shè)備，如電加