1、1.熱量傳遞的三種基本方式？機理？自然界是否存在單一的熱量傳遞方式？舉例答：三種方式為熱傳導，熱輻射，熱對流。熱傳導是物體各部分之間不發(fā)生相對位移，依靠分子及自由電子等微觀粒子的熱運動而產(chǎn)生的熱能傳遞。熱對流是由于流體的宏觀運動而引起的流體各部分之間發(fā)生相對位移，冷、熱流體相互摻混所導致的熱量傳遞過程。熱輻射是物體通過由于熱的原因而產(chǎn)生的電磁波來傳遞能量的方式。存在，太陽與地球間的熱輻射，固體的熱量由熱的一端流向冷的一端。2.導熱系數(shù)及不同相態(tài)的材料導熱系數(shù)差異？答：，一般來說，導熱系數(shù)：對于不同物質(zhì)，金屬固體非金屬固體液體氣體；對于同種物質(zhì)，固態(tài)液態(tài)氣態(tài)。它與物質(zhì)的種類及熱力學狀態(tài)（溫度、壓

2、力）等有關(guān)。3導熱、對流、輻射換熱之間的區(qū)別？答：導熱與輻射中物體各部分是不發(fā)生相對位移的，而對流中流體各部分發(fā)生相對位移。導熱與對流均需要介質(zhì)才能傳遞熱量且無能量形式的轉(zhuǎn)換，而輻射則不需要介質(zhì)且有伴隨著能量形式的轉(zhuǎn)換。4.什么是溫度場？什么是溫度梯度？答：各個時刻物體的各點溫度所組成的集合稱為溫度場。溫度梯度是溫度變化的速度與方向，它是溫度變化最劇烈的方向。5.等溫線的概念與性質(zhì)？答：溫度場在同一瞬間相同溫度的各點連成的線叫等溫線。物體中的任一條等溫線要么形成一個封閉的曲線，要么終止在物體表面上，它不會與另一條等溫線相交。當?shù)葴鼐€圖上每兩條相鄰等溫線的溫度間隔相等時，等溫線的疏密可直觀的反映

3、出不同區(qū)域?qū)釤崃髅芏鹊南鄬Υ笮?，等溫線越密，熱流密度越大。6.導熱微分方程及其理論依據(jù)？答：，依據(jù)為能量守恒定律，即導入微元體的總熱流量+微元體內(nèi)熱源的生成熱=導出微元體的總熱流量+微元體熱力學能的增量。7.定解條件及常見邊界條件？答：定解條件：使微分方程獲得某一特定問題的解的附加條件。1）初始條件：給出初始時刻的溫度分布2）邊界條件：給出導熱物體邊界上的溫度或換熱情況。第一類邊界條件：規(guī)定了邊界上的溫度值。第二類邊界條件：規(guī)定了邊界上的熱流密度值。第三類邊界條件：規(guī)定了邊界上物體與周圍流體間的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)h及流體溫度tf。對穩(wěn)態(tài)問題只需邊界條件。8.肋片導熱的特點及加肋的原因？答：特點：肋

4、片伸展的方向上有表面的對流傳熱及輻射傳熱，因而肋片中沿導熱熱流方向上熱流量是不斷變化的。原因：采用肋片可有效的增加換熱面積，增加對流傳熱量。9.非穩(wěn)態(tài)導熱的基本概念及其區(qū)別于穩(wěn)態(tài)導熱的基本特點？答：物體的溫度隨時間而變化的導熱過程稱為非穩(wěn)態(tài)導熱。區(qū)別：非穩(wěn)態(tài)導熱過程中在熱量傳遞方向上不同位置處的導熱量是不同的。10.什么叫集中參數(shù)法？實質(zhì)？使用時應注意什么問題？答：忽略物體內(nèi)部導熱熱阻的簡化分析方法稱為集中參數(shù)法。實質(zhì)是固體內(nèi)部的導熱熱阻遠小于其表面的換熱熱阻時，任何時刻固體內(nèi)部的溫度都趨于一致，以致于可以認為整個固體在同一瞬間均處于同一溫度下。應注意只適用于當Bi=hl0.1(平板)、0.0

5、5（圓柱）、0.033（球）時。11.試說明無限大平板的概念并舉例子，可以按無限大平板來處理的非穩(wěn)態(tài)導熱問題？答：從X=0的界面開始可以向正向以及上、下方向無限延伸，而在每一個與X坐標垂直的截面上物體的溫度都相等的物體。例子：一塊幾何上為有限厚度的平板，起初具有均勻的溫度，然后其一側(cè)表面突然受到熱擾動。當擾動的影響還局限在表面附近而尚未深入到平板內(nèi)部去時，就可把該平板視為“半無限大物體”。12.對流換熱定義？對流換熱系數(shù)是怎樣定義出來的？影響h的因素？研究h的常用方法？答：流體流過固體表面時流體與固體間的熱量交換稱為對流傳熱。影響因素：（1）流體流動的動因（2）有無相變（3）流動狀態(tài)（4）換熱

6、表面的幾何因素（5）流體的物理性質(zhì)。研究方法：（1）分析法（2）實驗法（3）比擬法（4）數(shù)值法。13.傅里葉定律中的負號起什么作用？牛頓冷卻公式是如何解決的？與兩式各自描述什么對流換熱？答：負號說明熱量傳遞方向與溫度升高方向相反。牛頓冷卻公式是通過定義溫差t的概念來解決的。t恒大于0.。是凝結(jié)換熱，而則是計算流體沸騰時的換熱量。其中為飽和流體溫度，為壁面溫度。14.流體流動邊界層及其厚度和熱邊界層及其厚度的定義？邊界層理論的要點？答：流動邊界層：當流體流過固體壁面時，由于流體黏性的作用使得在固體壁面附近存在速度發(fā)生劇烈變化的薄層。達到主流速度的99%處距離y為流動邊界層厚度。熱邊界層：固體表面

7、附近流體溫度發(fā)生劇烈變化的薄層。一般以過余溫度為來流過余溫度的99%處定義為其厚度t。要點：1.邊界層厚度遠小于特征長度；2.邊界層到過渡區(qū)，再到湍流，湍流分為湍流核心區(qū)，層流底層；3.把流場分為主流區(qū)與邊界層區(qū)；4主流區(qū)列出慣性流體微分方程，邊界層區(qū)列粘性流體微分方程。15.相似原理的主要內(nèi)容？怎么判斷兩物理現(xiàn)象相似？相似原理的用途？通過相似原理對于強制對流換熱，自然對流換熱，非穩(wěn)態(tài)無限大平板問題可以表示成什么無因次量的函數(shù)關(guān)系？答：主要內(nèi)容：同名相似特征數(shù)相等；同一類現(xiàn)象中相似特征數(shù)的數(shù)量及其間的關(guān)系；兩個同類物理現(xiàn)象相似的充要條件。判斷：同名的已定特征數(shù)相等；單值性條件相似（初始條件、邊

8、界條件、幾何條件、物理條件）。管內(nèi)強制對流：Nu=f（Re，Pr），自然對流：Nu=f（Gr，Pr），非穩(wěn)態(tài)：，用途：減少實驗次數(shù)，得出一個通用性的規(guī)律或結(jié)果；得出的結(jié)果可以上升到一個代表整個相似組的地位；實驗里只需測量準則數(shù)，避免食鹽的盲目性；可以知道實驗的安排及實驗數(shù)據(jù)的整理16.在非穩(wěn)態(tài)導熱問題中的Bi數(shù)和在對流換熱過程中的Nu數(shù)分別是由什么物理量組成的？它們的定義式是什么？并指出它們之間的差別是什么？答：；Bi是固體內(nèi)部導熱熱阻與界面上換熱熱阻之比（為固體導熱系數(shù)）。 Nu是流體的與的函數(shù)（為流體的導熱系數(shù)）17.寫出流體的管槽內(nèi)湍流強制對流換熱的迪圖斯貝爾特D-B公式，并說明為什么在

9、中等溫差以上時必須加以修正？答：，加熱流體時，n=0.4；冷卻流體時，n=0.3。因為管子截面上溫度是不均勻的，溫度影響粘度，粘度影響Pr，因而引起Nu的變化。18試敘述流體橫掠單管的流動與換熱的特征。答：流體橫掠單管流動除了具有邊界層特征外，還要發(fā)生繞流脫體，而產(chǎn)生回流、漩渦和渦束，換熱關(guān)聯(lián)式，定性溫度為。19.流體平行流過平板換熱，流體管內(nèi)流動換熱以及流體繞流圓柱表面換熱的流動與換熱特點。答：外掠平板：；管內(nèi)流動：（加熱流體時，n=0.4；冷卻流體時，n=0.3）繞流圓柱：？（此處C、n需查表）。20.格拉曉夫數(shù)Gr的表達式是什么？物理意義？用在什么情況的換熱？答：，流體體脹系數(shù)=1Tm，

10、。是浮升力與粘滯力比值的一種度量，Gr數(shù)增大表明浮升力作用相對增大。用于自然對流換熱。21.努塞爾建立豎板層流膜狀凝結(jié)換熱模型時做了許多假設(shè)，在實際的膜狀凝結(jié)中，因不滿足這些假設(shè)因素會對凝結(jié)過程帶來何種影響？答（1）蒸汽流速：蒸汽流動方向與液膜向下流動同向時，h增大；反之，則h減小；（2）液膜過冷度：一定程度下，過冷蒸氣可以強化傳熱（3）非常物性，實際上物性變化不大，分析結(jié)果無大影響。（4）慣性力，與v比很小，影響不大。（5）密度影響不大；（6）波動：影響很大，對系數(shù)進行修正。22.什么是膜狀凝結(jié)？什么是珠狀凝結(jié)？珠狀凝結(jié)與膜狀凝結(jié)誰好？為什么？豎板壁面的膜狀凝結(jié)換熱熱性能與豎板高度有何關(guān)系？

11、答：凝結(jié)液體能很好地潤濕壁面時，會在壁面上鋪展成膜，這種凝結(jié)形式稱為膜狀凝結(jié)。當凝結(jié)液體不能很好地潤濕壁面時，凝結(jié)液體在壁面上形成一個個的小液珠，稱為珠狀凝結(jié)。珠狀凝結(jié)比較好，因為其表面系數(shù)遠大于膜狀凝結(jié)，高度越高，hx越小，換熱性能越差。23.大容器沸騰換熱過程有哪幾個主要的區(qū)域，并指出臨界熱流密度的工程意義。答：自然對流區(qū)、核態(tài)沸騰區(qū)、過渡沸騰區(qū)、膜態(tài)沸騰區(qū)。臨界熱流密度意義：對于依靠控制熱流密度來改變工況的加熱設(shè)備以及冷卻水加熱的核反應堆，一旦熱流密度超過臨界熱流密度，工況將跳至穩(wěn)定膜態(tài)沸騰線，t將猛升至近1000，可能導致設(shè)備燒毀。24.凝結(jié)和沸騰換熱的強化主要有哪些措施？答：膜狀凝結(jié)

12、：減薄液膜厚度與及時將傳熱表面上產(chǎn)生的凝液排走；沸騰換熱：在加熱表面上盡量增加汽化核心，即產(chǎn)生氣泡的地點（表面上的狹縫、空穴、凹坑）。25.什么是定向輻射強度？滿足蘭貝特定律的輻射表面是什么樣的表面？試列舉幾種這樣的表面。答：從黑體單位可見面積發(fā)射出去的落到空間任意方向的單位立體角中的能量，稱為定向黑體輻射強度。蘭貝特定律（余弦定律）：黑體單位面積輻射出去的能量在空間的不同方向分布是不均勻的，按空間緯度角角的余弦規(guī)律變化：在垂直于該表面的方向最大，而與表面平行的方向為零。黑體表面，漫射物體表面。26.什么是角系數(shù)？它有些什么性質(zhì)？請寫出其表達式。答：表面1發(fā)出的輻射能中落到表面2的百分數(shù)稱為表

13、面1對表面2的角系數(shù)，記為X1,2。相對性：；完整性：；可加性：。27.輻射換熱中的遮熱板的效應是什么？怎么強化或削弱輻射換熱？答：是指在兩個輻射傳熱表面之間插入一薄板用以削弱輻射傳熱的效應。1、控制表面熱阻；2、控制表面的空間熱阻。28.為了減少熱電偶測量煙氣溫度的誤差，常常在熱電偶外面加上遮熱罩，試解釋遮熱罩減少測溫誤差的原因，以及對遮熱罩的要求。答:如果使用裸露的熱電偶測量高溫氣流溫度,高溫氣流以對流方式把熱量傳給熱電偶,同時熱電偶又以輻射方式把熱量傳給容器壁。當熱電偶的對流傳熱量等于其輻射散熱量時，此時的溫度即為熱電偶的指示溫度。使用遮熱罩后熱電偶在遮熱罩保護下輻射散熱減少，而氣體與熱

14、電偶間的對流傳熱增強。此時指示溫度可更接近于氣體的真實溫度，使測量誤差減小。為使遮熱罩能對熱電偶有效地祈禱屏蔽作用；熱電偶離開遮熱罩端口距離s應大于遮熱罩內(nèi)徑d。29.影響強制對流換熱的主因：流體流動的起因；流體有無相變；流體的流動狀態(tài)；換熱表面的幾何因素；流體的物理性質(zhì)。30.集總參數(shù)法？條件？物理意義？：當固體內(nèi)部的導熱熱阻小于其表面的換熱熱阻時，固體內(nèi)部的溫度趨于一致，近似認為固體內(nèi)部的溫度t僅是時間的一元函數(shù)而與空間坐標無關(guān)，這種忽略物體內(nèi)部導熱熱阻的簡化方法稱為集總參數(shù)法。Bi0.01；固體內(nèi)部導熱熱阻與界面上換熱熱阻之比31.什么叫臨界熱絕緣直徑？用什么方式可以求得熱絕緣直徑？怎么

15、求？答：（do稱為臨界熱絕緣直徑，記為dcr），用右式求得。大于dcr時，d，R；小于dcr時，d，R（R為散熱量）。32.什么叫間壁式換熱器？在換熱量相等，傳熱系數(shù)相等、進出口溫差相同的情況下，采用順流或逆流換熱器，哪種所需的換熱面積小？答：冷、熱流體由壁面間隔開來而分別位于壁面的兩側(cè)。因為，由于,所以。33.空氣在圓管處于紊流充分發(fā)展的對流換熱，若保持管內(nèi)流速及其他條件不變，將圓管的直徑減少一半，換熱系數(shù)如何變化？總熱量如何變化？答：34.有一臺油-水換熱器，水與油分別在管內(nèi)外作強迫對流換熱，在改變水速（u水）和改變油速（u油）時k的變化如圖，設(shè)導熱熱阻恒定，如要加肋片，應加在水側(cè)還是油側(cè)

16、,為什么?答：油側(cè)，由圖知，改變水側(cè)的熱阻對k改變不大，改變油側(cè)的熱阻對k變化明顯。故主要熱阻在油側(cè)，肋片應加在油側(cè)。35.在固體導熱問題中，某一邊界為第三邊界條件，其表達可寫為，它與對流換熱問題中的換熱方程是否相同？為什么？答:不相同,第三類邊界條件中，為未知數(shù)，為固體壁面導熱系數(shù)；對流換熱方程中，h為未知數(shù),-為流體的導熱系數(shù)。36.叉、順排管優(yōu)缺點：叉排：優(yōu)：叉排時流體在管間交替收縮和擴張的彎曲管道中流動，流動擾動劇烈，換熱比順排強。缺點：管束阻力損失大，不易清洗。順排：優(yōu)：管束阻力較小，易于清洗。缺：換熱較差 37.試解釋為什么用測溫套管測流體的溫度時會存在測溫誤差？用什么辦法可以減少

17、測溫誤差？答: 由于溫度計的感溫泡與套管頂部直接接觸，認為溫度計的讀數(shù)就是套管頂部的溫度ta。而溫度計套管與四周環(huán)境發(fā)生的熱量傳遞方式：從套管頂端自根部的導熱，從壓縮空氣的套管外表面的對流傳熱，從套管外表面儲熱管管身的輻射傳熱。穩(wěn)態(tài)時，套管從壓縮氣體中獲得的熱流量正好等于套管向管身的導熱及輻射傳熱之和。因而套管的壁面液體必然低于壓縮空氣的溫度，即存在測溫誤差。選用導熱系數(shù)小的材料做套管，盡量增加套管高度并減小避厚，強化套管與流體間的換熱，加上保溫材料。38.膜狀凝結(jié)？液膜厚度對于膜狀凝結(jié)換熱效果的影響？豎板壁面膜狀凝結(jié)換熱性能與高度關(guān)系？凝結(jié)液體能很好得潤濕壁面，在壁面上鋪展成膜的凝結(jié)形式稱為膜狀凝結(jié)；液膜越厚，熱阻越大，換熱能力越差，反之亦然；由h=0.943(grl)/(l（t1-t2)可知，成反比。39.度量（速度與溫度）邊界層厚度之比的準則？為什么？用普朗特數(shù)Pr；因為Pr=va，反映了流體中動量擴散與熱擴散動量的能力。動量擴散能力越大，物性的影響傳遞得越遠，因而流動邊界層越厚。而熱擴散率反映了材料傳遞溫度變化能力的大小，越大則材料的傳熱能力越好，因而邊界層越薄。所以Pr反映了（速度與溫度）邊界層厚度的相對大小。40.固體導熱，邊界條件為第三類，式為-dt/dy|w=h(tw-tf)，與對流的-dt/dy|