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化工原理第四章思考题答案

第四章传热思考题

4-1根据传热机理的不同，有哪3种基本传热方式？他们的传热机

理有何不同？

答：（1）基本传热方式有热传导、热对流和热辐射3种。

（2）热传导简称导热，是通过物质的分子、原子或自由电子的热

运动来传递热量；对流传热是通过冷、热不同部位的流体质点做宏观

移动和混合来传递热量；辐射传热是物体因自身具有温度而激发产生

电磁波，向空间传播来传递热量。

4-2傅里叶定律中的负号是什么意思？

答：由于x方向为热流方向，与温度梯度的方向正好相反。Q是

正值,

而是负值,加上负号,故式中加负号。

4-3固体、液体、气体三者的热导率比较，哪个大，哪个小？

答：物质热导率的大小主要与物质种类（固、液、气）和温度有

关。一般来说，固体、液体、气体三者的热导率大小顺序:固体液体

气体。

4-4纯金属与其合金比较，热导率哪个大？

答：在各类物质中，纯金属的热导率为,合金的热导率为,故热导

率纯金属比合金大。

4-5非金属的保温材料的热导率为什么与密度有关？

答：大多数非金属的保温材料呈纤维状或多孔结构，其孔隙中含

有值小的空气。密度越小，则所含的空气越多。但如果密度太小，孔

隙尺寸太长，其中空气的自然对流传热与辐射作用增强，反而使增大。

故非金属的保温材料的热导率与密度有关。

4-6在两层平壁中的热传导，有一层的温度差较大，另一层较小，

哪一层热阻大？热阻大的原因是什么？

答：（1）温度差较大的层热阻较大。

（2）对于两层平壁导热,由于单位时间内穿过两层的热量相等，

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即导热速率相同，采用数学上的等比定律可得。由此可见，热阻大的

保温层，分配与该层的温

度差就越大，即温度差与热阻成正比。

4-7在平壁热传导中可以计算平壁总面积A的导热速率Q，也可

以计算单位面积的导热速率（即热流密度）。而圆筒壁热传导中，可

以计算圆筒壁内、外平均面积的导热速率Q，也可以计算单位圆筒长

度的壁面导热速率,为什么不能计算热流密度？

答：在稳态下通过圆筒壁的导热速率Q与坐标r无关，但热流密

度

却随着坐标r变化，故不能计算热流密度。

4-8输送水蒸气的圆管外包覆两层厚度相同、热导率不同的保温

材料。若改变两层保温材料的先后次序，其保温效果是否会改变？若

保温不是圆管而是平壁，保温材料的先后次序对保温效果是否有影响？

答：（1）改变。为了保温，应使总的导热热阻最大，当管外包裹

两层保温材料时，

热导率小的材料包裹在管内时，其导热热阻

为：

，

式中，d1管内径，d2管外径，d3保温材料层的外径。

热导率大的材料包裹在管内时，其导热热阻

为：

，

在d1、d2、d3不变时，两者的热阻之差为：

（2）不影响。若保温不是圆管而是平壁，总的热阻等于各层热阻

之和，故改变保温材料的先后次序不影响保温效果。