热工基础习题集-传热学部分

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1、第一章1-1试列举生活中热传导、对流传热核辐射传热的事例。1-2冬天，上午晒被子，晚上睡觉为什么还感到暖和？答：被子散热可是为无限大平面导热。晒被子使被子变得蓬松，含有更多的空气，而空气热导率较小，使被子的表现电导率变小。另外，被子哂后厚度增加。总之，被子晒后，其导热热阻§/入A变大，人体热量不易向外散失，睡在被子里感到暖和（被子蓄热不必考虑：①被子蓄热不多;②上午晒被子，晚上蓄热早已散光）。1-3通过实验测定夹层屮流体的热导率时，应采用图1・6种哪个装置？为什么？答：左边一种。这种装置热面在上，冷面在下，使流体对流传热减少到零，由这种装置测得

2、的热导率不受对流传热的影响。如果采用右边一种装置，由于对流传热的影响而测得的热导率偏大。1-4在思考题1・3中，流体为空气时热导率可用式（1・1）计算，式中At为热、冷面的温度差,§为空气夹层的厚度，①为通过空气夹层的热流量，A为空气夹层的导热面积。实践证明，At不能太大，否则测得的热导率比真实热导率大。试分析其原因。答：热面和冷面的传热热流量O=Oc+Od+Or=XAtA/6o由思考题1・3可见，左边一种装置虽然减少了对流传热的影响，但如At较大，辐射传热量①!■对测量气体热导率的影响却不能忽略，会影响热导率入测定的准确性。这时，热传导率实质

3、上是以导热和辐射传热两种方式传递热量形式的表现热导率he。显然，Xe>X（其中入为气体的真实热导率）。由于辐射传热量①r正比于热面和冷面温度的四次方之差（T&T?。），只有在热面和冷面温度之差（t,-t2）较小时，辐射传热的影响才可忽略，①匕①d=XAtA/8o1-5从传热的角度111发，采暖散热器和冷风机应放在什么高度最合适？答：采暖器和冷风机主要通过对流传热的方式使周围空气变热和变冷，使人生活在合适的温度范围小，空气对流实在密度差的推动下流动，如采暖器放得太高，房间里上部空气被加热，但无法产生自然对流使下部空气也变热，这样人仍然生活在冷空气

4、中。为使房间下部空气变热，使人感到舒适，应将采暖器放在下面，同样的道理，冷风机应放在略比人高的地方，天热时，人才能完全生活在冷空气中。1-6从表1・1对流传热系数的大致范围，你可以得出哪些规律性的结论？答：从表1-1可看出如下规律：①空气的对流传热系数小于水的对流传热系数；②同一种流体，强迫对流传热系数大于自然对流传热系数；③同一种流体有变相时的对流传热系数大于无变相识的对流传热系数；④水变相时的对流传热系数大于有机介质相变对流传热系数。1-7多层热绝热有铝箱和玻璃纤维纸、玻璃布、尼龙网等依次包扎而成，并且整个系统处在高真空下。在20〜300K

5、的温度下它的热导率可抵达（0.1〜0.6）X10^/（11）-K）,试分析其原因。答：由于系统处于高真空，导热和对流传热的作用减少到很小，多层铝箱间用热导率很小的玻璃纤维纸、玻璃布、尼龙网隔开，导热作用较小；铝箱的玻璃作用使辐射传热也很小（详见笫八章）。这样，这个系统使三种传热方式传递的热流量都大大减少，所以其表现热导率就很小。1-8在晴朗无风的夜晚，草地会披上一身白霜，可是气象台的天气报告却说清晨最低温度为2°CO试解释这种现象。但在阴天或有风的夜晚（其它条件不变），草地却不会披上白霜，为什么？答：深秋草已枯萎，其热导率很小，草与地面可近似认

6、为绝热。草接受空气的对流传热量，又以辐射的方式向天空传递热量，其热阻串联情况见右图。所以，草表面温度匕介于大气温度tf和天空温度tsk接近，丫寧较低，披上“白霜”。如有风，he增加，对流传热热阻Ri减小，使匕向tf靠近，即切升高，无霜。阴天，天空有云层，由于云层的遮热作用，使草对天空的辐射热阻R2增加，如向tf靠近，无霜（或阴天，草直接对云层辐射，由于天空温度低可低达・40°C）,而云层温度较高可达10°C左右，即tsk在阴天较高，站上升，不会结霜）。1-9在一有空调的房间内，夏天和冬天的室温均控制在20°C,但冬天得穿毛线衣，而夏天只需穿衬衫

7、。这是为什么？（提示：参考图1-8,先画出夏天和冬天墙壁传热的温度分布曲线，在解释这种现象。）答：人体在房间里以对流传热和辐射传热的方式散失热量，有空调时室内心不变，冬天和夏天人在室内对流散热不变。由于夏天室外温度tfi)比室内温度切高，冬天切比如低，墙壁內温度分布不同，墙壁内表面温度如在夏天和冬天不一样。显然，c>e，这样人体与墙壁间的辐射传递的热量冬天比夏天多。在室温20°C的房间内，冬天人体向外散热比夏天多而感到冷，加强保温可使人体散热量减少，如夏天只穿衬衫，冬天加毛线衣，人就不会感到冷。1-10饱和水蒸气管道外包保温材料，试分析三种传热

8、方式怎样组成由水蒸气经管道壁和保温层到空气的传递过程，并画出热阻串并联图。答：蒸汽眷管内表面*管外表面虽保温层外表面晋空气R4c1-11在思考题1-1