传热学-第2、3章 稳态热传导、非稳态热传导.pptVIP

练习题2:热扩散系数是表征什么的物理量？它与导热系数的区别是什么？ 答: 热扩散率 ，与导热系数一样都是物性参数，它是表征物体传递温度的能力大小，亦称为导温系数，热扩散率取决于导热系数 和 的综合影响；而导热系数是反映物体的导热能力大小的物性参数。一般情况下，稳态导热的温度分布取决于物体的导热系数，但非稳态导热的温度分布不仅取决于物体的导热系数，还取决于物体的导温系数。 练习题3:集总参数法的适用条件是什么？满足集总参数法的物体，其内部温度分布有何特点？ 答: 集总参数法的适用条件是Bi0.1，其特点是当物体内部导热热阻远小于外部对流换热热阻时，物体内部在同一时刻均处于同一温度，物体内部的温度仅是时间的函数，而与位置无关。 练习题4:写出时间常数的表达式，时间常数是从什么导热问题中定义出来的？它与哪些因素有关？ 答: 时间常数的表达式为 ，它是从非稳态导热问题中定义出来的，它不仅取决于几何 参数和物性参数 ，还取决于换热条件h。 练习题5:北方深秋季节的清晨，树叶叶面上常常结霜。试问树叶上、下表面的哪一面上容易结霜？为什么？ 答: 霜会容易结在树叶的上表面，因为树叶上表面朝向太空，而太空表面的温度会低于摄氏零度；下表面朝向地面，而地球表面的温度一般在零度以上。相对于下表面来说，树叶上表面向外辐射热量较多，温度下降的快，一旦低于零度时便会结霜。 练习题6:对流换热过程微分方程式与导热过程的第三类边界条件表达式有什么不同之处？ 答: 对流换热过程微分方程式与导热过程的第三类边界条件表达式都可以用下式表示 ，但是，前者的导热系数 为流体的导热系数，而且表面传热系数h是未知的；后者的导热系数 为固体的导热系数，而且表面传热系数h是已知的。 练习题7:用热电偶监测气流温度随时间变化规律时，应如何选择热电偶节点的大小？ 答: 在其它条件相同时，热电偶节点越大，它的温度变化一定幅度所需要吸收（或放出）的热量越多，此时虽然节点换热表面积也有所增大，但其增大的幅度小于体积增大的幅度。故综合地讲，节点大的热电偶在相同的时间内吸收热量所产生的温升要小一些。由 定义知， ， r为节点的半径，显然，节点半径越小，时间常数越小，热电偶的相应速度越快。 练习题8: 25℃的热电偶被置于温度为250 ℃的气流中，设热电偶节点可以近似看成球形，要使其时间常数 ，问热节点的直径为多大？忽略热电偶引线的影响，且热节点与气流间的表面传热系数为h=300W /(m2 K)，热节点材料的物性参数为：导热系数为20W/(m?K)， ， 如果气流与热节点间存在着辐射换热，且保持热电偶时间常数不变，则对所需热节点直径大小有和影响？ 解： （1）由于热电偶的较小，一般都满足集中参数条件，时间常数为： 故热电偶的直径为： 验证毕渥数Bi是否满足集总参数法： 满足集中参数法条件 (2)若热节点与气流间存在辐射换热，则总的表面传热系数h（包括对流和辐射）将增加， 由 知，要 保持 不变，可以使 增加，即热节点的直径增加。 练习题9:有一直径为 5cm 的钢球，初始温度为 450 ℃，将其突然置于温度为 30 ℃空气中，设钢球表面与周围环境间的总换热系数为 24w/( m 2 . ℃ ) ，试计算钢球冷却到 300 ℃所需的时间。已知钢球的 c =0.48kJ/(kg.℃ ) , ρ =7753kg/m 3 , λ =33w/(m. ℃ ) 解：先验算 Bi 准数 , 钢球的特征尺寸为： 故可按照集中参数法进行计算 计算所需时间： Heat Transfer Heat Transfer * Heat Transfer wangchh@gdut.edu.cn 第二章 稳态热传导 2.1 导热基本定律——Fourier定律 2.2 导热问题的数学描述 2.3 典型一维稳态导热问题的分析解 2.4 通过肋片的导热 2.5 具有内热源的一维导热问题 2.6 多维稳态导热的求解 总结 （1）温度场、温度梯度、导热系数、热阻、肋片效率等基本概念； （2）付里叶定律的内容、表达式及其适用条件； （5）掌握肋片效率的影响因素及提高肋片效率的方法。 （3）掌握导热问题的数学描述方法，能够正确建立导热问题的物理模型和数学模型； （4）会计算通过平壁、圆筒壁