一、名詞解釋
1.傳熱學:研究在溫差作用下熱量傳遞規律的一門學科。
2.傳熱的基本方式:導熱、對流與熱輻射
3.導熱:溫度不同的物體直接接觸或同一物體不同溫度的各部分之間,依靠物質的分子、原子及自由電子等微觀粒子熱運動而引起的一種能量傳遞現象。
4.熱對流:(對流)在有溫差的條件下,伴隨物體巨集觀移動發生的,因冷熱流體相互摻混所應起的熱量傳遞現象。
5.對流換熱:工程上大量遇到的是流體流過一固體壁面時所發生的熱交換過程。
6.熱輻射:由於熱的原因而發生的輻射。
7.輻射換熱:物體輻射和吸收的綜合結果產生了物體間的熱量傳遞。
8.傳熱過程:由高溫流體經固體壁傳給低溫流體的過程。
9.熱阻疊加原理:傳熱過程的總熱阻等於組成該過程的各串聯環節中各部分分熱阻之和。
10.傳熱量:單位時間內,通過某一給定傳熱面積a傳遞的熱量。符號φ單位w
11.熱流通量:(熱流密度)單位時間內,通過單位面積傳遞的熱量。符號q 單位w/m2
12.傅利葉定律:熱流密度與該時刻同一處的溫度梯度成正比,而方向與溫度梯度方向相反。
13.導溫係數:(熱擴散係數)a=λ/cρ單位m2/s導溫係數越大,則**溝通的外部條件下,物體內部熱量傳播的速率就越高,物體內部各處的溫差就越小。
14.流動邊界層:(速度邊界層)流速劇烈變化的薄層。
15.熱邊界層:(溫度邊界層)當流體與固面壁進行對流換熱時,在緊貼壁面的一層流體中,流體的溫度由壁面溫度變化到主流溫度,我們把溫度劇烈變化的這一薄層成為熱邊界層。
16.凝結換熱及其兩種形式:
蒸汽低於它的相應壓力下飽和溫度的冷壁面相接觸時,放出汽化潛熱而凝結成液體附著在冷壁面上。
①膜狀凝結:潤濕性液體的蒸氣凝結時,在壁面上形成一層完整的液膜。
②珠狀凝結:非潤濕性液體的蒸氣凝結時,在壁面上凝聚成一顆顆液珠。
珠狀凝結表面傳熱系數是膜狀凝結表面傳熱系數的十餘倍,珠狀凝結很不穩定。
17.輻射動平衡:
若換熱物體間的溫度相同,他們輻射和吸收的能量恰好相等,物體間輻射換熱量等於零,但物體間的輻射吸收過程仍在進行。
18.黑體:(絕對黑體)吸收比α=1的物體。
19.白體:(絕對白體)反射比ρ=1的物體。
20.透射比:(絕對透熱體)透射比τ=1的物體。
21.灰體:在熱輻射理論中,把單色吸收比αλ與波長無關,即αλ=常量的物體稱為灰體。
22.復合換熱:有幾種熱量傳遞方式同時起作用的換熱過程。
23.肋壁效率:肋片實際散熱量hs2a2(tw2-tf2)比假定整個肋表面處於肋基溫度下理想散熱量hs2a2(tw2-tf2) 符號η
24.肋化係數:肋麵面積與光面面積之比β=a2/a1
25.換熱器:用來使熱量從哦熱流體傳給冷流體,以滿足規定的工藝要求的裝置。
二、簡答題
1.傳熱學研究問題的分類
①計算和控制傳熱速率(即熱流量:單位時間內通過傳熱面積的熱量)
②確定物體內的溫度分布,以便進行溫度控制及其他計算。
2.熱輻射與導熱和對流換熱的本質區別
①它不需要無體檢的直接接觸,即使在真空中也能照樣進行;
②在能量傳遞過程中伴隨有能量形式的轉化,即熱能與輻射能之間的轉化。
3.保溫材料定義及常見的保溫材料型別
現行國家標準規定,凡平均溫度不高於350°時,導熱係數不大於0.12w/(m·k)的材料稱為保溫材料。如岩棉製品、膨脹珍珠岩、礦渣棉、泡沫塑料、膨脹蛭石、微孔矽酸鈣製品。
4.物體導熱的影響因素
導熱係數不僅隨物質而異,即使對同一種物質(特別是保溫材料),導熱係數還與物質結構、密度、含溼量和溫度等因素有關。含溼量對木材導熱係數影響極大。木材導熱係數具各向異性:
順紋方向》橫紋方向,徑向》弦向。
5.肋片的作用和形式
作用:增加對流傳熱面積,減少對流換熱熱阻,起到增強傳熱的作用。
形式:矩形直肋、三角形肋、環肋。
6.影響對流換熱的因素
(1)流動產生的原因。按引起流動的原因,將對流換熱分為受迫流動、自由流動兩大類。
(2)流體的流動狀態:層流和湍流。
(3)流體的物理性質:導熱係數、比熱容、密度及粘度
(4)換熱表面的幾何尺寸、形狀和位置
7.相似理論及相似特徵數
相似理論:說明自然界和工程中各相似現象相似原理的學說。是研究自然現象中個性與共性,或特殊與一般的關係以及內部矛盾與外部條件之間的關係的理論。
相似特徵數:依據相似理論的分析,把式中眾多變數組成幾個數群,這種數群稱為相似特徵數。
8.努塞爾數、雷諾數、格拉曉夫數、普朗特數定義式及表達意義
努塞爾數:nu越大,h也越大,對流換熱越強烈。他是乙個表徵換熱強度強弱的準則。
雷諾數:re反映流體流動時慣性力和粘性力的相對大小。re數大說明慣性力作用大,流態呈湍流。反之,re數**明粘性力作用大,呈層流。它是乙個表徵流體受迫流動狀態的特徵數。
格拉曉夫數:gr數大表明浮公升力較大,流體自由流動較劇烈,自由對流換熱較強。它是乙個表徵流體自由流動狀態的特徵數。
普朗特數:又稱為物性特徵數。v反映流體分子傳遞動量的能力,a則反映流體分子擴散熱量的能力,因此pr值的大小反映了流體的動量傳遞能力與熱量傳遞能力的相對大小。
9.定性溫度和定型尺寸的選取原則
定性溫度:流體平均溫度(進、出口流體平均溫度的算術平均值);壁面溫度tw;邊界層中流體的平均溫度(也叫膜溫度)
定型尺寸:通常選取對流動情況有決定性影響的尺寸,例如縱掠平板選用流動方向的板長l,管內流動選用管的內徑,橫掠圓管選用管的外徑。
10.自由流動換熱機理
當流體與溫度不同的壁面直接接觸時,在壁面附近的流體由於換熱會產生溫度的變化,並進而引起密度的變化。在密度變化形成的浮公升力的驅動下,流體沿壁面流動。流體由於這種運動而產生的換熱過程就是自由流動換熱。
11.簡述沸騰溫差不同時的三種不同的沸騰模型(0.1013mpa的水為例)
(1)曲線上a點之前,△t≤5℃,稱為自由流動沸騰。
(2)曲線上ac段,△t=5-50℃,稱為核態沸騰。
(3)曲線上cd段,△t=50-150℃,稱為膜態沸騰區。
12.熱管的結構和工作原理
結構:熱管由管殼、管芯(起毛細管作用的多孔結構物質)和可凝工作液組成的乙個密閉系統。
工作原理:熱管工作時,可分為蒸發段、絕熱段和冷凝段三個區域。處於熱管蒸發段的工作液體,通過熱管壁吸收熱源的熱量後沸騰蒸發為蒸氣。
蒸氣經過絕熱段流到冷凝段。蒸氣在冷凝段被冷卻,放出汽化潛熱,此熱量通過熱管壁傳給冷源。冷凝後的液體依靠吸液芯的毛細管作用返回蒸發段,又重複上述過程。
13.傳熱的增強途徑
一、提高傳熱溫差△t
途徑有兩條:一是提高熱流體溫度或降低冷流體溫度;
二是換熱面兩側流體的流動盡可能採用逆流方式。
二、提高總傳熱系數k,即減小傳熱熱阻rk傳熱熱阻由傳熱過程中各串聯熱阻所組成,分析各串聯熱阻的數值,並設法減小其中最大的熱阻,就能降低傳熱熱阻。
(1)減小導熱熱阻,包括換熱面本身熱阻和表面汙垢熱阻。一般導熱熱阻不大,而汙垢層雖不厚,但產生較大的熱阻。因此,換熱面應定期清洗,去除汙垢,保證有較大的總傳熱系數。
(2)減小對流換熱熱阻。工程上常用的方法有:在表面傳熱系數小的一側加裝肋片。
另外,可以適當增加流速,採用小管徑或在管道內設定強化圈,增加流體的擾動和混合,以破壞邊界層等措施來提高傳熱系數。
(3)在輻射換熱方面,可以用增加輻射面的發射率和溫度來增強輻射換熱。
14.敷設熱絕緣層時要注意的臨界絕緣直徑問題
在平壁上敷設熱絕緣層時,熱阻總是隨厚度而增加。然而,在圓管上敷設熱絕緣層時,如果熱絕緣材料選擇不當,熱阻不一定隨厚度而增加,相反的還會減小。
15.換熱器的分類
按照工作原理-冷、熱流體的熱量交換方式,將換熱器分為三類:
(1)間壁式(recuperator)換熱器:冷、熱流體被換熱面隔開,熱流體通過換熱面將熱量傳給冷流體。eg:
(1)套管式換熱器(2)管殼式換熱器(3)板式換熱器(4)交叉流換熱器(5)螺旋板式換熱器
(2)蓄熱式(regenerator)換熱器:冷、熱流體依次交替地流過同一換熱表面而實現熱量交換。
(3)混合式(direct-contactor)換熱器:冷、熱流體直接接觸,彼此混合並換熱。
在上述三類換熱器中,以間壁式換熱器應用最廣。
傳熱學實驗
傳熱學b 實驗指導書 楊晚生廣東工業大學土木與交通工程學院 二 一 年六月印刷 實驗指導書 實驗專案名稱 建築材料恆定熱源法熱擴散率及導熱係數的測試 實驗專案性質 綜合性實驗 所屬課程名稱 傳熱學b 實驗計畫學時 4.0 一 實驗目的 通過利用恆定熱源法及熱箱檢測裝置,對建築牆體材料的熱擴散率及導熱...
傳熱學教案
第四章導熱問題的數值解法 1.重點內容 掌握導熱問題數值解法的基本思路 利用熱平衡法和泰勒級數展開法建立節點的離散方程。2.掌握內容 數值解法的實質。3.了解內容 了解非穩態導熱問題的兩種差分格式及其穩定性。由前述可知,求解導熱問題實際上就是對導熱微分方程在定解條件下的積分求解,從而獲得分析解。但是...
傳熱學複習彙總
15 導溫係數 材料傳播溫度變化能力大小的指標。16 穩態導熱 物體中各點溫度不隨時間而改變的導熱過程。17 非穩態導熱 物體中各點溫度隨時間而改變的導熱過程。18 傅利葉定律 在各向同性均質的導熱物體中,通過某導熱面積的熱流密度正比於該導熱面法向溫度變化率。19 保溫 隔熱 材料 0.12 w m...