传热学思考题及答案82867

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1、第二章思考题「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。g=_A>grcidt=-n,答：傅立叶定律的一般形式为：dx,其中：Sradt为空间某点的温度梯度：斤是通过该点的等温线上的法向单位矢暈，指向温度升高的方向；$为该处的热流密度矢量。2己知导热物体小某点在x,y,z三个方向上的热流密度分别为q“q、及么，如何获得该点的热密度矢量？答:q=qx.~i+qy.j+qz.k其"'ijk分别为三个方向的单位矢量量。3试说明得出导热微分方程所依据的基木定律。答：导热微分方程式所依据的基本定律仃：傅立叶定律和能就守恒定律。4试分别川数学语言将传热学术语说明导热问题三种类型的边界

2、条件。答：①第-类边界条件：旷>°时&>0时②第二类边界条件：_2(¥)沖=h(t论_t"③第三类边界条件：dx5试说明串联热阻叠加原则的内容及其使用条件。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。使用条件是对于各个传热环节的传热面积必须相等。7•通过圆筒壁的导热量仅与内.外半径Z比冇关而与半径的绝对值无关，而通过球壳的导热量计算式却与半径的绝对值冇关，怎样理解？答：因为通过圆材壁的导热热阻仅和圆筒壁的内外半径比值冇关，而通过球壳的导热热阻却和球壳的绝对直径有关，所以绝对半径不同时，导热量不一样。6发生在一个短恻柱屮的导热

3、问题，在下列哪些情形下可以按一维问题來处理？答：当采用鬪柱坐标系，沿半径方向的导热就可以按一维问题來处理。8扩•展表面中的导热问题可以按一维问题来处理的条件是什么？有人认为，只要扩展表面细长，就可按一维问题来处理，你同意这种观点吗？答：只耍满足等截而的直肋，就可按一维问题来处理。不同意，因为当扩展表而的截而不均时，不同截而上的热流密度不均匀，不可看作一维问题。9肋片高度增加引起两种效果：肋效率下降及散热表面积增加。因而有人认为,随着肋片高度的增加会出现一个临界高度，超过这个高度后，肋片导热热数流量反而会下降。试分析这一观点的正确性。答：错谋，因为当肋片高度达到一定值时，通过该处截面的热流

4、密度为零。通过肋片的热流已达到故大值，不会因为高度的增加而发生变化。10在式(2-57)所给出的分析解中，不出现导热物体的导热系数，请你提供理论依据。答：山于式(2-57)所描述的问题为稳态导热，H物体的导热系数沿x方向和y方向的数值相等并为常数。11有人对二维矩形物体中的稳态无内热源常物性的导热问题进行了数值计算。矩形的一个边绝热，其余三个边均与温度为的流体发生对流换热。你能预测他所得的温度场的解吗？答：能，因为在一边绝热其余三边为相同边界条件时，矩形物体内部的温度分布应为关于绝热边的中心线对称分布。第三章思考题试说明集总参数法的物理概念及数学处理的特点答：当内外热阻之比趋于零时，影响

5、换热的主要环节是在边界上的换热能力。而内部山于热阻很小而温度趋丁•均匀，以至于不需耍关心温度在空间的分布，温度只是时间的函数，数学描述上山偏微分方程转化为常微分方程、大大降低了求解难度。在用热电偶测定气流的非稳态温度场时，怎么才能改善热电偶的温度响应特性？pcvT—答：要改善热电偶的温度响应特性，即般大限度降低热电偶的时间常数hA，形状上耍降低体而比，耍选择热容小的材料，耍强化热电偶表而的对流换热。试说明"无限大平板''物理概念，并举出一二个可以按无限大平板处理的非稳态导热问题答；所谓“无限人”平板，是指其长宽尺度远人丁其厚度，从边缘交换的热量可以忽略不计，当平板两侧换热均匀时，热量只乖

6、直于板而方向流动。如薄板两侧均匀加热或冷却、炉墙或冷库的保温层导热等情况可以按无限人平板处理。什么叫菲稳态导热的正规状态或充分发展阶段?这一阶段在物理过程及数学处理上都冇些什么特点？答：非稳态导热过程进行到一定程度，初始温度分布的影响就会消失,虽然各点温度仍随时间变化,但过余温度的比值已与时间无关，只是儿何位置（无/»）和边界条件（Bi数）的两数，亦即无量纲温度分布不变，这一•阶段称为正规状况阶段或充分发展阶段。这一阶段的数学处理十分便利,温度分布计算只需取无穷级数的首项进行计算。有人认为,当非稳态导热过程经历时间很长时採用图3-7记算所得的结果是错误的•理山是:这个图表明，物体中各点的

7、过余温度的比值与几何位蜀及Bi有关，而与时间无关•但当时间趙于无限大时，物体屮各点的温度应趋近流体温度，所以两者是有矛盾的。你是否同意这种看法,说明你的理曲。答：我不同意这种看法，因为随着时间的推移，虽然物体中各点过余温度的比值不变但各点温度的绝对值在无限接近。这与物体中各点温度趋近流体温度的事实并不矛盾。试说明Bi数的物理意义。BiTO及BiTco各代表什么样的换热条件?有人认为，Bi—co代表了绝热工况,你是否赞同这一观点，为什