传热学基础一、填空题1、传热的基本方式有热传导、热对流和热辐射三种。

热传导、热对流、热辐射2、传热过程可分为不随时间变化的和随时间变化的。

稳态传热、非稳态传热3、对流换热实质是和两种传热机理共同作用的结果。

热对流、导热4、某瞬时物体内部各点温度的集合称为该物体的，其同温度各点连成的面称为，其法线方向上温度的变化率用表示。

温度场、等温面、温度梯度5、当物质的种类一定时，影响导热系数大小的外因主要是和。

6、表示物体的蓄热量与界面上换热量的比值称为。

时间常数7、在湍流传热时，热阻主要集中在，因此，减薄该层的厚度是强化的重要途径。

层流内层、对流传热8、对流传热系数的主要影响因素有（1）（2）（3）（4）（5）。

流体的种类和相变化的情况；流体的性质；流体流动的状态；流体流动的原因；穿热面的形状、分布和大小9、无相变时流体在圆形直管中作强制湍流传热，在α=λ/公式中，n 是为校正 的影响。

当流体被加热时，n 取 ，被冷却时n 取 。

热流方向、、10、努塞尔特准数Nu 表示 的准数，其表达式为 ，普兰特准数Pr 表示 的准数，其表达式为 。

对流传热系数、λαl Nu =、物性影响、λμP C =Pr 11、蒸汽冷凝有 和 两种方式。

膜状冷凝、滴状冷凝12、双层平壁定态热传导，两层壁厚面积均相等，各层的导热系数分别为1λ和2λ，其对应的温度差为1t ∆和2t ∆，若1t ∆>2t ∆，则1λ和2λ的关系为 。

1λ<2λ二、简答题1、何谓热对流何谓对流传热对流换热又可分为哪两大类答：热对流是指流体中质点发生相对位移而引起的热量传递。

通常，对流传热是指流体与固体壁面间的传热过程，它是热对流和热传导的结合。

它又可分为强制对流和自然对流两类。

2、请简述辐射换热区别于导热和热对流方式最主要的特征。

它是唯一一种非接触的传热方式；它不仅产生能量转移，而且还伴随着能量形式的转换，即发射时从热能转换为辐射能，而被吸收时又从辐射能转换为热能。

3、请简述在非稳态导热过程中物体中温度分布存在的两个阶段。

（1）在第一阶段内，温度分布主要受初始温度分布的控制，此阶段称为非正规状况的阶段。

（2）当过程进行到一定的深度，物体中不同时刻的温度分布主要取决于边界条件及物性，此时为第二阶段，即正规状况阶段。

4、若热流体走管内，冷流体走管外，两流体通过间壁的传热包括那几个过程 答：包括以下三个过程：（1）热流体以对流传热方式将热量传给管内壁（2）热量由内壁面以热传导方式传给外壁面（3）热量由外壁面以对流传热的方式传给冷流体三、计算题1、一红砖平面墙厚度为500mm ，一侧壁面温度为200℃，另一侧壁面温度为30℃，红砖的导热系数可取为/W （m ℃）。

求：（1）通过平壁的热传导通量q 。

（2）平壁内距离高温侧350mm 处的温度，℃。

解：（1）求q已知2001=t ℃，302=t ℃，mm b 5.0=，57.0=λ/W （m ℃）单层平壁热传导通量221/19457.05.030200m W b t t q =-=-=λ （2）设平壁内距离350mm 处的温度为t ，则有：19457.035.0200=-=t q 解得：81℃57.035.0194200=⨯-=t 2、用平板法测定固的导热系数。

在平板一侧用电热器加热，另一侧用冷却器冷却，同时在板的两侧用热电偶测量其表面温度。

若所测固体的表面积为2m ，厚度为20mm 。

实验测得电流表读数为A ，伏特计读数为100V ，两侧表面的温度分别为180℃和30℃。

求：该材料的导热系数λ。

（1）由实验测得的电流和电压可求出导热量QW IV Q 58.0==（2）由单层平壁热传导方程可求出λ 由s bt t Q λ21-=可得： ()()()℃./773.03018001.002.058221m W t t s Qb =-⨯=-=λ 3、某炉壁由下列三种材料组成，内层是耐火砖，()℃./4.11m W =λ，mm b 2301=；中间是保温砖，()℃./15.02m W =λ，mm b 1152=；最外层是建筑砖，()℃./8.03m W =λ，mm b 2303=。

今测得其内壁温度℃9001=t ，外壁温度℃804=t 。

求（1）通过炉墙单位面积的热损失2/m W 。

（2）各层的温差。

（3）各层接触面的温度。

（假设各层接触良好）解：设2t 为耐火砖和保温砖之间接触面的温度。

3t 为保温砖和建筑砖之间接触面的温度。

（1） 由多层平壁定态热传导公式可以导出q ：233221141673288.0767.0164.08208.023.015.0115.04.123.080900m W b b b t t S Q q =++=++-=++-==λλλ （2）1t ∆、2t ∆、3t ∆分别为耐火砖层，保温砖层和建筑砖层的温差。

因是多层平壁的定态热传导，故q q q q ===321 由111λb t q ∆=可得，℃6.1104.123.0673111=⨯==∆λb q t ℃0.51615.0115.0673.222=⨯==∆λb q t ℃5.1938.023.0673.333=⨯==∆λb q t （3）℃4.7896.110900112=-=∆-=t t t℃4.2730.5164.789223=-=∆-=t t t4、平壁炉的炉壁由三种材料所组成，内层是耐火砖，()℃./07.11m W =λ，mm b 2001=；中间是绝缘砖，()℃./14.02m W =λ，mm b 1002=；最外层是钢板，()℃./453m W =λ，mm b 63=。

若耐火砖层内表面温度℃11501=t ，钢板外表面温度℃304=t 。

求（1）导热的热通量q 。

（2）若计算结果与实验的热损失（2/300m W ）不符，分析原因并计算附加热阻附R 。

解：（1）由三层平壁的定态热传导公式求q000133.0714.0187.0112045006.014.01.007.12.030115033221141++=++-=++-==λλλb b b t t S Q q 2/1242901.01120m W ==（1） 计算结果：2/300m W q >，分析原因是：说明平壁层间接触不良，有空气层存在，产生了附加热阻附R 。

即30033221141=+++-=附R b b b t t q λλλ代入数据得： 300901.01120＝附R q += 解出Wm R ℃＝－＝附⋅283.2901.03001120 5、某平壁炉是由一耐火砖与一层普通砖砌成，两层得厚度均为100mm ，其导热系数分别为()℃./9.0m W 及()℃./7.0m W 。

待操作稳定后，测得炉壁得内表面温度为700℃，外表面温度为130℃。

为减少热损失，在普通砖的外表面砌一层厚度为40mm ，导热系数为()℃./06.0m W 的保温层，待操作稳定后，又测得炉内表面温度为740℃，外表面温度为90℃。

今设原来的两层材料导热系数不变。

求：加上保温层后单位面1积炉壁的热损失比原来减少的百分数。

解：（1）加保温层前，单位面积炉壁的热损失1q 。

此时，为两层平壁的热传导： 22211311/22407.01.09.01.0130700m W b b t t q =+-=+-=λλ （2）加保温后，单位面积炉壁的热损失为2q ，此时为三层平壁的热传导：232211412/76006.004.07.01.09.01.0907403m W b b b t t q =++-=++-=λλλ （3）增加保温层后，热损失比原来减少的百分数为：%5.68%10022407062240%100121=⨯-=⨯-q q q 6、 有一直径为mm 5.332⨯φ的钢管，其长度为3m ，已知管内壁温度为100℃，外壁温度为90℃。

求该管的热损失为多少KW 。

（已知钢管的导热系数为45()℃./m W ）解：本题为单层圆筒壁的热传导，求热损失可用式：()1221ln 12r r t t L Q λπ-= 式中各量为：m r 0125.01=，m r 016.02=，m L 3=，℃1001=t ，℃902=t代入上式可得()KW W Q 34.34343400125.0016.0ln 4519010032==-⨯⨯=π 7、有一蒸汽管外径为25mm ，管外包以两层保温材料，每层厚度均为25mm ，外层与内层保温材料的导热系数之比为4/12=λλ，此时的热损失为L Q 。

今将内外两层材料互换位置，且设管外壁与保温层外表面的温度均不变，则热损失为LQ '。

求L L Q Q /'，并说明何种材料放在里层为好。

解： （1）蒸汽管外半径 mm r 5.122251== 内层保温层外半径mm r 5.37255.122=+=外层保温层外半径mm r 5.62255.373=+=已知4/12=λλ，故124λλ=（2）当导热系数小的材料包在里层时，热损失L Q 为：()()()91.485.375.62ln 415.125.37ln 12ln 1ln 12131113123212131λπλλπλλπt t L t t L r r r r t t L Q L -=+-=+-= W （3）当导热系数大的材料包在里层时，热损失LQ '为： ()()()14.385.375.62ln 15.125.37ln 412ln 1ln 12131113123112231λπλλπλλπt t L t t L r r r r t t L Q L -=+-=+-=' W （4）可求出：L LQ Q /'56.114.391.4==，说明在圆筒壁当采用两种以上材料保温时，为减少热损失，应将λ小的材料包在里层为好。

8、在一个mm 5.360⨯φ的钢管外包有两层绝热材料,里面为mm 40的氧化镁粉,平均导热系数为()℃./m W ；外层为20mm 的石棉层，其平均导热系数为()℃./m W ，钢的导热系数为45()℃./m W ，现测出管内壁温度为500℃，最外层温度为80℃。

求（1）每米管长的热损失。

（2）两层保温层界面的温度。

（假设层间接触良好）（1） 求每米管长的热损失LQ ，此为三层圆筒壁的热传导。

已知：℃，℃，，，8050009.002.007.007.004.003.003.00035.00265.00265.02053.0414321===+==+==+===t t m r m r m r m r ()℃./451m W =λ，()℃./07.02m W =λ，()℃./15.03m W =λ代入下式：()()m W r r r r r r t t LQ /4.19168.11.120027.0263807.009.0ln 15.0103.007.0ln 07.010265.003.0ln 451805002ln 1ln 1ln 1234323212141=++=++-=++-=πλλλπ（2） 保温层界面温度3t ,可按两层圆筒壁导热来计算：()()4.19103.007.0ln 07.010265.003.0ln 4515002ln 1ln 12323212131=+-=+-=t r r r r t t L Q πλλπ 可解出()℃1.131,21.120027.04.19150033=+⨯=-t t π9、求绝压为140KPa ，流量为1000h kg /的饱和水蒸汽冷凝后并降温到60℃时所放出的热量。