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传热学问答题答案

传热学问答题答案

第一章

思考题

1・试用简练的语言说明导热、对流换热及辐射换热三种热传递方式

之间的联系和区别。

答：导热和对流的区别在于：物体内部依靠微观粒子的热运动而产

生的热量传递现象，称为导热；对流则是流体各部分之间发生宏观相对

位移及冷热流体的相互掺混。联系是：在发生对流换热的同时必然伴生

有导热。

导热、对流这两种热量传递方式，只有在物质存在的条件下才能实

现，而辐射可以在真空中传播，辐射换热时不仅有能量的转移还伴有能

量形式的转换。

2.以热流密度表示的傅立叶定律、牛顿冷却公式及斯忒藩一玻耳兹

曼定律是应当熟记的传热学公式。试写出这三个公式并说明其中每一个

符号及其意义。

答：①傅立叶定律：

向的温度变化率，“一”表示热量传递的方向是沿着温度降低的方

向。

②牛顿冷却公式：

—固体表而温度；qdtdtdx,其中，q—热流密度；一导热系数；dx—

沿方，其中，热流密度；表而传热系数；

xq—h—

4qh(twtf)twtf—流体的温度。③斯忒藩一玻耳兹曼定律：qT,其

中，q—热流密度；一斯忒藩一玻耳

兹曼常数；T—辐射物体的热力学温度。

3.导热系数、表面传热系数及传热系数的单位各是什么？哪些是物

性参数，哪些与过程有关？

2答：①导热系数的单位是：W/(m.K)；②表面传热系数的单位

是:W/(m.K)；③传热

2系数的单位是：W/(m.K)o这三个参数中，只有导热系数是物性

参数，其它均与过程有关。

4.当热量从壁面一侧的流体穿过壁面传给另一侧的流体时，冷、热

流体之间的换热量可以通过其中任何一个环节来计算(过程是稳态的)，

但本章中又引入了传热方程式，并说它是“换热器热工计算的基本公

式”。试分析引入传热方程式的工程实用意义。

答：因为在许多工业换热设备中，进行热量交换的冷、热流体也常

处于固体壁而的两侧，是工程技术中经常遇到的一种典型热量传递过

程。

5.用铝制的水壶烧开水时，尽管炉火很旺，但水壶仍然安然无恙。

而一旦壶内的水烧干后，水壶很快就烧坏。试从传热学的观点分析这一

现象。

答：当壶内有水时，可以对壶底进行很好的冷却(水对壶底的对流换

热系数大)，壶底的热量被很快传走而不至于温度升得很高；当没有水

时，和壶底发生对流换热的是气体，因为气体发生对流换热的表而换热

系数小，壶底的热量不能很快被传走，故此壶底升温很快，容易被烧

坏。

6.用一只手握住盛有热水的杯子，另一只手用筷子快速搅拌热水，

握杯子的手会显著地感到热。试分析其原因。

答：当没有搅拌时，杯内的水的流速几乎为零，杯内的水和杯壁之

间为自然对流换热，自热对流换热的表面传热系数小，当快速搅拌时，

杯内的水和杯壁之间为强制对流换热，表面传热系数大，热水有更多的

热量被传递到杯壁的外侧，因此会显著地感觉到热。

7.什么是串联热阻叠加原则，它在什么前提下成立？以固体中的导

热为例，试讨论有哪些情况可能使热量传递方向上不同截面的热流量不

相等。

答：在一个串联的热量传递过程中，如果通过每个环节的热流量都

相同，则各串联环节的总热阻等于各串联环节热阻的和。例如：三块无

限大平板叠加构成的平壁。例如通过圆筒壁，对于各个传热环节的传热

而积不相等，可能造成热量传递方向上不同截面的热流量不相等。

8.有两个外形相同的保温杯A与B,注入同样温度、同样体积的热水

后不久，杯的外表面就可以感觉到热，而杯的外表面则感觉不到温

AB

度的变化，试问哪个保温杯的质量较好？

答：B：杯子的保温质量好。因为保温好的杯子热量从杯子内部传出

的热量少，经外部散热以后，温度变化很小，因此几乎感觉不到热。

第二章

思考题

1试写出导热傅里叶定律的一般形式，并说明其中各个符号的意

义。

tq=—g