青島科技大學(xué)傳熱學(xué)復(fù)習(xí)真題

1、填空題1.三種傳熱方式：_、_、_。2.相變傳熱的兩種方式：_、_。3.真空中唯一的傳熱方式：_。4.研究傳熱學(xué)的三種方法：_、_、_。5.工程上的三類傳熱問題：_、_、_。6.導(dǎo)熱的機(jī)理：_、_、_。7.非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱的兩類：_、_。8.瞬態(tài)導(dǎo)熱的兩個階段：_、_。9.對流傳熱的五個因素：_、_、_、_、_。10.對流換熱系數(shù)h的獲得方法：_、_、_、_。11.研究熱輻射的三種理想物體及特性： _、 _、 _。12.角系數(shù)的性質(zhì)：_、_、_。13.光照射到表面的三種特性：吸收、反射、透射特性簡答題1.普朗特數(shù)的定義：熱邊界層與流動邊界層的相對厚度（即Pr=/a） 普朗特數(shù)的物理意義：Pr反應(yīng)了流

2、體中動量擴(kuò)散與熱擴(kuò)散能力的對比，其大小可判斷流動邊界層和熱邊界層的相對厚度的情況。2. 基爾霍夫定律的結(jié)論：（1）灰體的吸收比只取決于物體本身?xiàng)l件而與外界條件無關(guān)，因此對于灰體，無論輻射源是否為黑體，也無論輻射源是否與灰體達(dá)到熱平衡，灰體的吸收比恒等于其發(fā)射率。（2）灰體的發(fā)射率為常數(shù)，吸收比高的物體發(fā)射率也高，即善于吸收的物體也善于發(fā)射。實(shí)際物體的吸收比都小于1，而黑體的吸收比等于1，因此同溫度條件下，黑體的輻射力最大。3.熱傳導(dǎo)的定義：由于物體各部分之間不發(fā)生位移時，僅依靠分子、原子或自由電子等微觀粒子的熱運(yùn)動而產(chǎn)生的熱能傳遞，是建立在組成物質(zhì)的基本微觀粒子隨機(jī)運(yùn)動基礎(chǔ)上的擴(kuò)散行為。（直接

3、接觸傳熱）表達(dá)式：=/*(tw1-w2)4.傅立葉定律及其表達(dá)式：導(dǎo)熱的熱流密度大小與該處的溫度梯度成正比，其方向與溫度梯度的方向相反，指向溫度梯度的方向表達(dá)式: _意義：確定了熱流密度與溫度梯度之間的正比關(guān)系，熱流密度是一個失量，它與溫度梯度同在等溫面的法線上，但是方向與之相反，永遠(yuǎn)指向溫度降低的方向。5.熱導(dǎo)率的概念及其意義：表示物質(zhì)導(dǎo)熱能力的大小， 意義：單位溫度梯度作用下物體內(nèi)所產(chǎn)生的熱流密度的大小。表示基于擴(kuò)散過程的能量傳輸?shù)乃俾?，是物質(zhì)一個重要的熱物性參數(shù)，表示該物質(zhì)導(dǎo)熱能力的大小。6.三種邊界條件及其定義：（1）規(guī)定了邊界上的溫度值，稱為第一類邊界條件，其數(shù)學(xué)描述為：t>0

4、時，_。對于穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱問題， _=常量。 （2）規(guī)定了邊界上的熱流密度值，成為第二類邊界條件。其數(shù)學(xué)描述為；_式中，n為表面的法線方向，對于穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱問題， _=常量。 （3）規(guī)定了邊界上物體與周圍流體間的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)h及周圍流體的溫度tf，成為第三類邊界條件，其數(shù)學(xué)描述為 _。在非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱時，式中h和tf，可為時間函數(shù)。7.畢渥數(shù)的定義及其物理意義： 定義：表征固體內(nèi)部單位導(dǎo)熱面積上的導(dǎo)熱熱阻與單位面積上的換熱熱阻之比即 Biv=h（V/A）/ 物理意義：Biv的大小反應(yīng)了物體在非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱條件作用下，物體內(nèi)溫度場的分布規(guī)律8.相似原理： 單值條件：幾何條件、初始條件、物理?xiàng)l件、邊界條件定義：對于

5、兩個同類的物理現(xiàn)象，如果在相應(yīng)的時刻與相應(yīng)的地點(diǎn)上與現(xiàn)象有關(guān)的物理量一一對應(yīng)成比例，則稱此兩現(xiàn)象彼此相似。應(yīng)用條件：（1）同名的已定特征數(shù)相等；（2）單值性條件相似相似原理可用來指導(dǎo)試驗(yàn)的安排及試驗(yàn)數(shù)據(jù)的整理，也可用來知道模化試驗(yàn)。9.定向輻射力，定向輻射強(qiáng)度的定義，單位，聯(lián)系與區(qū)別： 定向輻射力：如果輻射力是指在某規(guī)定方向上的單位面積上所發(fā)射的能量，稱為定向輻射力，符號為E，單位為W/(m2m)。定向輻射強(qiáng)度：在單位時間內(nèi)，從單位可見輻射面積向某一方向的單位立體角內(nèi)所發(fā)出的輻射能。符號為I,單位為W/(sr·m2) 10.黑體輻射的兩個特點(diǎn)： 輻射：由理想放射物放射出來的輻射，在特

6、定溫度及特定波長放射最大量之輻射。 特點(diǎn)：1、黑體的單色輻射力隨波長連續(xù)變化。在=0和=時，都等于0； 2、隨著黑體溫度的增高，單色輻射力分布曲線的峰值（最大單色輻射力）向左移動。11.角系數(shù)的定義及其描述：表示表面形狀、大小、距離與方位的幾何量。12.肋片高度增加會帶來肋片效率的下降和散熱面積的增大，有人認(rèn)為，隨著肋片高度的增加會出現(xiàn)一個臨界高度，超過這個高度后，肋片導(dǎo)熱熱數(shù)流量反而會下降。分析這一觀點(diǎn)的正確性。 答：錯誤，因?yàn)楫?dāng)肋片高度達(dá)到一定值時，通過該處截面的熱流密度為零。通過肋片的熱流已達(dá)到最大值，不會因?yàn)楦叨鹊脑黾佣l(fā)生變化。 13.對流傳熱邊界層微分方程組是否適用于黏度很大的油和

7、Pr很小的液態(tài)金屬？為什么？ 對于粘度很大的油類，Re數(shù)很低，速度邊界層厚度與x為同一數(shù)量級，因而動量微分方 程中 與 為同一量級，不可忽略，且此時由于 速度u和v為同一量級，y方向的微分方程不能忽略。對于液態(tài)金屬，Pr很小，速度邊界層厚度與溫度邊界層厚度相比，速度邊界層厚度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于溫度邊界厚度，在邊界層內(nèi) ，因而能量方程中 不可忽略。因此，對流換熱邊界層微分方程組不適用于粘度大的油和Pr很小的液態(tài)金屬。14發(fā)射率是物體表面的物性參數(shù)，那么一般情況下吸收比是否也是表面的物性參數(shù)？why15.什么叫非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱的正規(guī)狀態(tài)或充分發(fā)展階段?其具有什么樣的特點(diǎn)? 答：非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱過程進(jìn)行到一定程度,初始溫

8、度分布的影響就會消失，雖然各點(diǎn)溫度仍 隨時間變化,但過余溫度的比值已與時間無關(guān)，只是幾何位置(d/x)和邊界條件(Bi數(shù)) 的函數(shù)，亦即無量綱溫度分布不變，這一階段稱為正規(guī)狀況階段或充分發(fā)展階段。這一階段的數(shù)學(xué)處理十分便利，溫度分布計算只需取無窮級數(shù)的首項(xiàng)進(jìn)行計算。推導(dǎo)1.導(dǎo)熱微分方程的推導(dǎo) 考慮一個內(nèi)部存在溫度梯度的均勻介質(zhì)，假定：所研究的物體是各向同性的連續(xù)介質(zhì);熱導(dǎo)率、比熱容和密度均為已知。要得到其溫度分布t(x,y,z)，首先定義一個dxdydz大小的微元（控制體積），分析所選定的控制體積中進(jìn)行的跟能量和能量傳輸有關(guān)的過程。 因?yàn)槲矬w內(nèi)部有溫度梯度，每一個控制表面上都會有熱傳導(dǎo)發(fā)生，熱

9、傳導(dǎo)過程的導(dǎo)熱量遵循傅立葉導(dǎo)熱定律，垂直于x、y和z坐標(biāo)軸的各控制表面的熱流密度分別記為qx,qy和qz，通過每個對應(yīng)的控制表面的熱流密度分別記為qz+dx、qy+dy和qz+dz。 根據(jù)熱流密度的定義，dt時間內(nèi)，沿x軸方向，經(jīng)x表面導(dǎo)入的熱量可以表示：同樣dt時間間隔內(nèi)，沿x軸方向，經(jīng)過x+dx表面導(dǎo)出的熱量為：應(yīng)用泰勒展開，忽略高階小量，可得：所以dt時間間隔內(nèi)，沿x軸方向?qū)牒蛯?dǎo)出微元體的凈熱量為：同樣道理，dt時間間隔內(nèi)，沿y軸方向?qū)肱c導(dǎo)出的凈熱量為：dt時間間隔內(nèi)，沿z軸方向?qū)肱c導(dǎo)出的凈熱量為：所以，dt時間間隔內(nèi)，導(dǎo)入與導(dǎo)出的凈熱量為：根據(jù)傅立葉定律表達(dá)式： 所以：在物體的內(nèi)

10、部，還可能有產(chǎn)生熱能的內(nèi)熱源，dt時間內(nèi)，內(nèi)熱源產(chǎn)生的熱量可以表示為：在微元控制體的內(nèi)部，物質(zhì)所儲存的內(nèi)熱能的總量會發(fā)生變化，與之相對應(yīng)的是物體內(nèi)部的溫度會隨著時間發(fā)生變化，微元體熱力學(xué)能的增量可以表示為：運(yùn)用能量守恒，根據(jù)熱力學(xué)第一定律，微元體的熱量平衡可以表述為：聯(lián)合各式，并消去dxdydzdt，可得：2.對流傳熱微分方程的推導(dǎo)：考慮到流過微元體時位能及動能的變化可以忽略不計，流體也不做功，根據(jù)熱力學(xué)第一定律于是有：（a）對于二維問題，在dt時間內(nèi)從x、y兩個方向以導(dǎo)熱方式進(jìn)入微元體的凈熱量為：（b）在dt時間內(nèi)，微元體中流體溫度改變了 ，其熱力學(xué)能的增量為：（c）由于流體流進(jìn)、流出微元體所帶入、帶出的焓差可分別從x及y方向加以計算。在dt時間內(nèi)，由x處的截面進(jìn)入微元體的焓為：（d）而在相同的dt內(nèi)由x+dx處的界面流出微元體的焓為：（e）將兩式相減可得dt時間在x方向上由流體凈帶出