傳熱學考研知識點總結

2021-12-26 20:59:54 字數 3697 閱讀 7098

1傅利葉定律:單位時間內通過單位截面積所傳遞的熱量,正比例於當地垂直於截面方向上的溫度變化率

2集總引數法:忽略物體內部導熱熱阻的簡化分析方法

3臨界熱通量:又稱為臨界熱流密度,是大容器飽和沸騰中的熱流密度的峰值

5效能:表示換熱器的實際換熱效果與最大可能的換熱效果之比

6對流換熱是怎樣的過程,熱量如何傳遞的?對流:指流體各部分之間發生相對位移,冷熱流體相互摻混所引起的熱量傳遞方式。

對流僅能發生在流體中,而且必然伴隨有導熱現象。對流兩大類:自然對流與強制對流。

影響換熱係數因素:流體的物性,換熱表面的形狀與布置,流速

7何謂膜狀凝結過程,不凝結氣體是如何影響凝結換熱過程的?

蒸汽與低於飽和溫度的壁面接觸時,如果凝結液體能很好的潤濕壁面,它就在壁面上鋪展成膜,這種凝結形式稱為膜狀凝結。

不凝結氣體對凝結換熱過程的影響:在靠近液膜表面的蒸氣側,隨著蒸氣的凝結,蒸氣分壓力減小而不凝結氣體的分壓力增大。蒸氣在抵達液膜表面進行凝結前,必須以擴散方式穿過聚集在介面附近的不凝結氣體層。

因此,不凝結氣體層的存在增加了傳遞過程的阻力。

8試以導熱係數為定值,原來處於室溫的無限大平壁因其一表面溫度突然公升高為某一定值而發生非穩態導熱過程為例,說明過程中平壁內部溫度變化的情況,著重指出幾個典型階段。

首先是平壁中緊挨高溫表面部分的溫度很快上公升,而其餘部分則仍保持原來的溫度,隨著時間的推移,溫度上公升所波及的範圍不斷擴大,經歷了一段時間後,平壁的其他部分的溫度也緩慢上公升。

主要分為兩個階段:非正規狀況階段和正規狀況階段

9灰體有什麼主要特徵? 灰體的吸收率與哪些因素有關?

灰體的主要特徵是光譜吸收比與波長無關。灰體的吸收率恆等於同溫度下的發射率,影響因素有:物體種類、表面溫度和表面狀況。

10氣體與一般固體比較其輻射特性有什麼主要差別?

氣體輻射的主要特點是:(1)氣體輻射對波長有選擇性(2)氣體輻射和吸收是在整個容積中進行的

11說明平均傳熱溫壓得意義,在純逆流或順流時計算方法上有什麼差別?

平均傳熱溫壓就是在利用傳熱傳熱方程式來計算整個傳熱面上的熱流量時,需要用到的整個傳熱面積上的平均溫差。

純順流和純逆流時都可按對數平均溫差計算式計算,只是取值有所不同。

12邊界層,邊界層理論

邊界層理論:(1)流場可劃分為主流區和邊界層區。只有在邊界層區考慮粘性對流動的影響,在主流區可視作理想流體流動。

(2)邊界層厚度遠小於壁面尺寸 (3)邊界層內流動狀態分為層流與紊流,紊流邊界層內緊靠壁面處仍有層流底層。

13液體發生大容器飽和沸騰時,隨著壁面過熱度的增高,會出現哪幾個換熱規律不同的區域?這幾個區域的換熱分別有什麼特點?為什麼把熱流密度的峰值稱為燒毀點?

分為四個區域:1、自然對流區,這個區域傳熱屬於自然對流工況。2、核態沸騰區,換熱特點:

溫壓小、傳熱強。3、過度沸騰區:傳熱特點:

熱流密度隨著溫壓的公升高而降低,傳熱很不穩定。4、膜態沸騰區:傳熱特點:

傳熱系數很小。

由於超過熱流密度的峰值可能會導致裝置燒毀,所以熱流密度的峰值也稱為燒毀點。

14闡述蘭貝特定律的內容。說明什麼是漫射表面?角係數具有哪三個性質?在什麼情況下是乙個純幾何因子,和兩個表面的溫度和黑度沒有關係?

蘭貝特定律給出了黑體輻射能按空間方向的分布規律,它表明黑體單位面積輻射出去的能量在空間的不同方向分布是不均勻的,按空間緯度角的余弦規律變化:在垂直於該表面的方向最大,而與表面平行的方向為零。

光譜吸收比與波長無關的表面稱為漫射表面。

角係數的三個性質:相對性、完整性、可加性。

當滿足兩個條件:(1)所研究的表面是漫射的(2)在所研究表面的不同地點上向外發射的輻射熱流密度是均勻的。此時角係數是乙個純幾何因子,和兩個表面的溫度和黑度沒有關係。

15試述氣體輻射的基本特點。氣體能當灰體來處理嗎?請說明原因

氣體輻射的基本特點:(1)氣體輻射對波長具有選擇性(2)氣體輻射和吸收是在整個容積中進行的。氣體不能當做灰體來處理,因為氣體輻射對波長具有選擇性,而只有輻射與波長無關的物體才可以稱為灰體。

16試說明管槽內強制對流換熱的入口效應。流體在管內流動過程中,隨著流體在管內流動區域性表面傳熱系數如何變化的?外掠單管的流動與管內的流動有什麼不同

管槽內強制對流換熱的入口效應:入口段由於熱邊界層較薄而具有比較充分的發展段高的表面傳熱系數。

入口段的熱邊界層較薄,區域性表面傳熱系數較高,且沿著主流方向逐漸降低。充分發展段的區域性表面傳熱系數較低。

外掠單管流動的特點:邊界層分離、發生繞流脫體而產生回流、漩渦和渦束。

18為什麼在給圓管加保溫材料的時候需要考慮臨界熱絕緣直徑的問題而平壁不需要考慮?

圓管外敷設保溫層同時具有減小表面對流傳熱熱阻及增加導熱熱阻兩種相反的作用,在這兩種作用下會存在乙個散熱量的最大值,,在此時的圓管外徑就是臨界絕緣直徑。而平壁不存在這樣的問題。

19為什麼二氧化碳被稱作「溫室效應」氣體?

氣體的輻射與吸收對波長具有選擇性,二氧化碳等氣體聚集在地球的外側就好像給地球罩上了一層玻璃窗:以可見光為主的太陽能可以達到地球的表面,而地球上一般溫度下的物體所輻射的紅外範圍內的熱輻射則大量被這些氣體吸收,無法散發到宇宙空間,使得地球表面的溫度逐漸公升高。

20試分析大空間飽和沸騰和凝結兩種情況下,如果存在少量不凝性氣體會對傳熱效果分別產生什麼影響?原因?

對於凝結,蒸氣中的不可凝結氣體會降低表面傳熱系數,因為在靠近液膜表面的蒸氣側,隨著蒸氣的凝結,蒸氣分壓力減小而不凝結氣體的分壓力增大。蒸氣在抵達液膜表面進行凝結前,必須以擴散方式穿過聚集在介面附近的不凝結氣體層。因此,不凝結氣體層的存在增加了傳遞過程的阻力。

大空間飽和沸騰過程中,溶解於液體中的不凝結氣體會使沸騰傳熱得到某種強化,這是因為,隨著工作液體溫度的公升高,不凝結氣體會從液體中逸出,使壁面附近的微小凹坑得以活化,成為汽泡的胚芽,從而使q~δt沸騰曲線向著δt減小的方向移動,即在相同的δt下產生更高的熱流密度,強化了傳熱。

21太陽能集熱器的吸收板表面有時覆以一層選擇性塗層,使表面吸收陽光的能力比本身輻射能力高出很多倍。請問這一現象與吉爾霍夫定律是否矛盾?原因?

基爾霍夫定律表明物體的吸收比等於發射率,但是這一結論是在「物體與黑體投入輻射處於熱平衡」這樣嚴格的條件下才成立的,而太陽能集熱器的吸收板表面塗上選擇性塗層,投入輻射既非黑體輻射,更不是處於熱平衡,所以,表面吸收陽光的能力比本身輻射能力高出很多倍,這一現象與基爾霍夫定律不相矛盾。

22請說明nu、bi的物理意義,bi趨於0和趨於無窮時各代表什麼樣的換熱條件?

nu數表明壁面上流體的無量綱溫度梯度

bi表明固體內部導熱熱阻與介面上換熱熱阻之比

bi趨於0時平板內部導熱熱阻幾乎可以忽略,因而任一時刻平板中各點的溫度接近均勻,並隨著時間的推移整體的下降,逐漸趨近於外界溫度。

bi趨於無窮時,表面的對流換熱熱阻幾乎可以忽略,因而過程一開始平板的表面溫度就被冷卻到外界溫度,隨著時間的推移,平板內部各點的溫度逐漸下降而趨近於外界溫度。

23舉例說明什麼是溫室效應,以及產生溫室效應的原因

位於太陽照耀下被玻璃封閉起來的空間,例如小轎車、培養植物的暖房等,其內的溫度明顯地高於外界溫度,這種現象稱為溫室效應。這是因為玻璃對太陽輻射具有強烈的選擇性吸收性,從而大部分太陽輻射能穿過玻璃進入有吸熱面的腔內,而吸熱面發出的常溫下的長波輻射卻被玻璃阻隔在腔內,從而產生了所謂的溫室效應。

24數值分析法的基本思想

對物理問題進行數值求解的基本思想可以概括為:把原來的時間、空間座標系中連續的物理量的場,用有限個離散點上的值的集合來代替,通過求解按一定方法建立起來的關於這些值的代數方程,來獲得離散點上被求物理量的值。

25強化沸騰的方法

強化沸騰的方法:1、強化大容器沸騰的表面結構,2、強化管內沸騰的表面結構。

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