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时间:2019-06-07
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1、1、试分析室内暖气片的散热过程,各个环节有哪些热量传递方式?以暖气片管内走热水为例。答:有以下换热环节及传热方式:(1)由热水到暖气片管道内壁,热传递方式为强制对流换热;(2)由暖气片管道内壁到外壁,热传递方式为固体导热;(3)由暖气片管道外壁到室内空气,热传递方式有自然对流换热和辐射换热。2、写出Nu、Re、Pr、Bi、Fo数的表达式,并说明其物理意义。答:(1)努谢尔特数,,它表示壁面法向无量纲过余温度梯度的大小,或反映对流换热的强弱。(2)雷诺数,,它表示流体流动时惯性力与粘性力的相对大小。(3)普朗特
2、数,,它反映了流体的动量传递能力与热量传递能力的相对大小。(4)毕渥数,,它表示物体内部导热热阻与物体表面对流换热热阻的比值。(5)傅立叶数,,是非稳态导热过程的无量纲时间,它表示非稳态导热过程进行的深度。3、热扩散系数是表征什么的物理量?它与导热系数的区别是什么?答:热扩散率,与导热系数一样都是物性参数,它是表征物体被加热或冷却时,物体内各部分温度趋向均匀一致的能力。热扩散率取决于导热系数和的综合影响;而导热系数λ是反映物体的导热能力大小的物性参数。一般情况下,稳态导热的温度分布取决于物体的导热系数,但非稳
3、态导热的温度分布不仅取决于物体的导热系数,还取决于物体的导温系数。 4、集总参数法的适用条件是什么?满足集总参数法的物体,其内部温度分布有何特点?答:集总参数法的适用条件是Bi<0.1,其特点是当物体内部导热热阻远小于外部对流换热热阻时,物体内部在同一时刻均处于同一温度,物体内部的温度仅是时间的函数,而与位置无关8、影响强制对流换热的表面换热系数的因素有哪些?答:影响强制对流换热的表面换热系数的因素有流态、流体的物性、换热表面的几何因素等,用函数表示为:9、沸腾换热的临界热流密度的含义是什么?答:在泡态沸腾阶
4、段时,液体温度与壁面温度之差若进一步增大,汽泡在表面上生成、长大,随后引因浮力作用而离开表面。沸腾的液体主体温度这时有一定的过热度,故汽泡通过液体层时还会继续被加热、膨胀,直到逸出液面,由于气泡的大量迅速生成和它的剧烈运动,换热强度剧增,热流密度随的提高而急剧增大,直到达到热流密度的峰值,此时的热流密度称为临界热流密度。当进一步增大时,热流密度又开始下降。14、不凝结气体对表面凝结换热强弱有何影响?答:不凝结气体的存在,一方面使凝结表面附近蒸汽的分压力降低,从而蒸汽饱和温度降低,使得传热驱动力即温差减小;另一
5、方面,凝结蒸汽穿过不凝结气体层到达壁面依靠的是扩散,从而增加了阻力。因此,上述两方面原因导致凝结换热时的表面传热系数降低。15、空气横掠垂直管束时,沿流动方向管排数越多,换热越强,而蒸汽在水平管束外凝结时,沿液膜流动方向管排数越多,换热强度降低,为什么?答:空气横掠垂直管束时,沿流动方向管排数越多,气流扰动越强,换热越强,而蒸汽在水平管束外凝结时,沿液膜流动方向管排数越多,凝结液膜越厚,凝结换热热阻越大,换热强度降低。16、写出时间常数的表达式,时间常数是从什么导热问题中定义出来的?它与哪些因素有关?答:时间
6、常数的表达式为,是从非稳态导热问题中定义出来的,它不仅取决于几何参数V/A,物性参数PC,还取决于换热条件h。8、其它条件相同时,同一根管子横向冲刷与纵向冲刷相比,哪个的表面换热系数大?为什么?答:同一根管子横向冲刷比纵向冲刷相比的表面换热系数大。因为纵向冲刷时相当于外掠平板的流动,热边界层较厚,热阻较大;而横向冲刷时热边界层较薄且在边界层由于分离而产生的旋涡,增加了流体扰动,因而换热增强。23、在寒冷的北方地区,建房用砖采用实心砖还是多孔的空心砖好?为什么?答:采用空心砖较好,因为空心砖内部充满着空气,而空
7、气的导热系数相对较小,热阻较大,空心砖导热性较之实心砖差,同一条件下空心砖的房间的散热量小保温性好。25、北方深秋季节的清晨,树叶叶面上常常结霜。试问树叶上、下表面的哪一面上容易结霜?为什么?答:霜会容易结在树叶的上表面,因为树叶上表面朝向太空,而太空表面的温度会低于摄氏零度;下表面朝向地面,而地球表面的温度一般在零度以上。相对于下表面来说,树叶上表面向外辐射热量较多,温度下降的快,一旦低于零度时便会结霜。27、窗玻璃对红外线几乎是不透过的,但为什么隔着玻璃晒太阳却使人感到暖和?答:窗玻璃对红外线几乎不透过,
8、但对可见光则是可透过的,当隔着玻璃晒太阳时,太阳光可以穿过玻璃进入室内,而室内物体发出的红外线却被阻隔在室内,因房间内温度越来越高,从而感到暖和。29、用热电偶监测气流温度随时间变化规律时,应如何选择热电偶节点的大小?答:在其它条件相同时,热电偶节点越大,它的温度变化一定幅度所需要吸收(或放出)的热量越多,此时虽然节点换热表面积也有所增大,但其增大的幅度小于体积增大的幅度。故综合地讲,节点大的热电偶
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