传热学知识总结

传热学知识总结

绪 论

一、概念

1．在传热过程中，传热温差一定，如果希望系统传热量增大，则不能采用下述哪种手段？（ ）

A、增大导热系数B、增大传热系数C、增大系统热阻D增大对流换热系数

1．传热学：研究热量传递规律的科学。

2．热量传递的基本方式：热传导、热对流、热辐射。

3．热传导(导热)：物体的各部分之间不发生相对位移、依靠微观粒子的热运动产生的热量传递现象。（纯粹的导热只能发生在不透明的固体之中。） 4．热流密度：通过单位面积的热流量(W／m2)。

5．热对流：由于流体各部分之间发生相对位移而产生的热量传递现象。热对流只发生在流体之中，并伴随有导热现象。 6．自然对流：由于流体密度差引起的相对运功c

7．强制对流：出于机械作用或其他压差作用引起的相对运动。

8．对流换热：流体流过固体壁面时，由于对流和导热的联合作用，使流体与固体壁面间产生热量传递的过程。

9．辐射：物体通过电磁波传播能量的方式。

10．热辐射：由于热的原因，物体的内能转变成电磁波的能量而进行的辐射过程。 11．辐射换热：不直接接触的物体之间，出于各自辐射与吸收的综合结果所产生的热量传递现象。

12．传热过程；热流体通过固体壁而将热量传给另一侧冷流体的过程。 13．传热系数：表征传热过程强烈程度的标尺，数值上等于冷热流体温差1时所产生的热流密度W/(m2?k)。 14．单位面积上的传热热阻：Rk?单位面积上的导热热阻：R??1 k?。 ?1 h单位面积上的对流换热热阻：R??对比串联热阻大小就可以找到强化传热的主要环节。 15．导热系数?

是表征材料导热性能优劣的系数，是一种物性参数，不同材料的导热系数的数值不同，即使是同一种材料，其值还与温度等参数有关。对于各向异性的材料，还与方向有关。

常温下部分物质导热系数：银：427；纯铜：398；纯铝：236；普通钢：30-50；水：0.599；空气：0.0259；保温材料：<0.14；水垢：1-3；烟垢：0.1-0.3。 16．表面换热系数h

不是物性参数，它与流体物性参数、流动状态、换热表面的形状、大小和布置等因素都有关。

17．稳态传热过程（定常过程）：物体中各点温度不随时间而变。

例：各种热力设备在持续不变的工况下运行时的热传递过程属稳态传热过程； 非稳态传热过程（非定常过程）：物体中各点温度随时间的变化而变化。 例：各种热力设备在启动、停机、工况改变时的传热过程则属非稳态传热过程。

二、解答题和分析题

1、热量、热流量与热流密度有何联系与区别？

热能：物质所具有的内动能(广延量，物质的微观运动属性)。单位：焦耳J。 热量Q：系统与外界依靠温差传递的能量(过程量)。单位：焦耳J。 热流（量）φ：指单位时间所传递的热量。单位：瓦特w 。 热流密度q：通过单位传热面上的热流量。单位：W／m2。 相互关系： Q????qA? 其中?是时间

2、试用简练的话言说明导热、对流换热及辐射换热三种传递方式之间的联系与区别。

答：导热、对流换热及辐射换热是热量传递的三种方式。导热主要依靠微观粒子运动而传递热量；对流换热是流体与固体壁面之间的换热，依靠流体对流和导热的联合作用而产生热量传递；辐射换热是通过电磁波传播能量，是物体之间辐射和吸收的综合结果。一个传热现象往往是几种传热方式同时作用。 3、“热对流”与“对流换热”是否为同一现象?对流换热是否属于基本的传热方式?

答：热对流与对流换热是两个不同的概念．属于不同现象，其区别为：

①热对流是传热的三种基本方式之一，而对流换热不是传热的基本方式， ②对流换热是导热和热对流这两种基本传热方式的综合作用。由于流体质点间的紧密接触，热对流也同时伴随有导热现象；

②对流换热必然具有流体与固体壁面间的相对运动（流体与壁面直接接触和宏观

运动）。工程中流体与温度不同的固体壁面因相对运动而发生的传热过程称为对流换热。

4、导热系数、表面换热系数及传热系数的单位分别是什么？哪些是物性参数，哪些与过程有关？

5、保温瓶散热过程分析。

热量从保温瓶内的热水散失到周围环境中去的过程包括以下各个环节：

(1)热量

q0由热水通过自然对流换热传递到内层瓶胆的内壁；

(2)通过内层瓶胆的导热，热量q1由内层瓶胆内壁传到其外壁； (3)由内层瓶胆的外壁通过辐射换热把热量q2传递到外层瓶胆的内壁； (4)热量

q3由外层瓶胆的内壁通过导热传到其外壁；

(5)外层瓶胆的外壁通过辐射换热把一部分热量q4传给外壳内侧； (6)外层瓶胆外壁通过自然对流换热把热量自然对流换热把热量(7)通过导热，热量

q6q5q5传给空气，空气又与外壳内侧发生

传递给外壳内侧；

由外壳内壁传递到其外壁；

(8)外壳外侧通过自然对流把一部分热量

q7传递给室内空气；

q8(9)外壳外侧与周围物体间进行辐射换热，换热量为。

这里要特别指出，保温瓶之所以可以保温的原因主要在于，制造保温瓶时在上述第3个环节上采取了以下削弱传热的措施：

1）瓶胆夹层中抽成真空，从而排除了夹层中空气的导热与对流；

2）在夹层的两壁上涂有一层辐射黑度ε很小的硝酸银层(即银白色涂层)，从而大大减少了夹层两壁面间的辐射换热。

使用保温瓶时，如果不小心破坏了瓶胆下部抽气封口的密封，空气进入夹层后将使保温性能大大下降。

6、用水壶将盛装的开水放在地面上慢慢冷却，开水以哪些方式散发热量?打开水壶盖和盖上水壶盖，开水的冷却速度有何区别?

答：水壶与地面间以导热方式传递热量；水壶与周围空气间以自然对流换热

方式传递热量，与周围环境以辐射换热方式传递热量；壶嘴以蒸发方式散发热量。打开壶盖后，开水的蒸发速度加快，开水由此冷却得更快。

7、冬天，经过在白天太阳底下晒过的棉被，晚上盖起来为什么感到很暖和？并且经过拍打以后，为什么效果更加明显？

答：棉被经过晾晒以后，可使棉花的空隙里进入更多的空气。而空气在狭小的棉絮空间里的热量传递方式主要是导热，由于空气的导热系数较小，具有良好的保温性能。而经过拍打的棉被可以让更多的空气进入，因而效果更明显。 8、冬天，在相同的室外温度条件下，为什么有风比无风时感到更冷些？

答：假定人体表面温度相同时，人体的散热在有风时相当于强制对流换热，而在无风时属自然对流换热（不考虑热辐射或假定辐射换热量相同时）。而空气的强制对流换热强度要比自然对流强烈。因而在有风时从人体带走的热量更多，所以感到更冷一些。

9、夏季在维持20℃室内工作，穿单衣感到舒适，而冬季保持在22℃的室内工作时，为什么必须穿绒衣才觉得舒服？

答：首先，冬季和夏季的最大区别是室外温度不同。夏季室外温度比室内温度高，因此通过墙壁的热量传递方向是由室外传向室内。而冬季室外气温比室内气温低，通过墙壁的热量传递方向是由室内传向室外。因此冬季和夏季墙壁内表面温度不同，夏季高而冬季低。因此，尽管冬季室内温度22℃比夏季略高20℃，但人体在冬季通过辐射与墙壁的散热比夏季高很多。根据上题人体对冷暖的感受主要是散热量的原理，在冬季散热量大，因此要穿厚一些的绒衣。

10．夏季在维持20℃的空调教室内听课，穿单衣感觉很舒适，而冬季在同样温

度的同一教室内听课却必须穿绒衣。假设湿度不是影响的因素，试从传热的观点分析这种反常的“舒适温度”现象。

答：夏季人体的散热量为：

11、利用同一冰箱储存相同的物质时，试问结霜的冰箱耗电量大还是未结霜的冰箱耗电量大？

回答：当其它条件相同时，冰箱的结霜相当于在冰箱蒸发器和冰箱冷冻室（或冷藏室）之间增加了一个附加热阻，因此，要达到相同的制冷室温度，必然要求蒸发器处于更低的温度。所以，结霜的冰箱耗电量更大。

12、有人将一碗热稀饭置于一盆凉水中进行冷却。为使稀饭凉得更快一些，你认为他应该搅拌碗中的稀饭还是盆中的凉水？为什么？

答：从稀饭到凉水是一个传热过程。显然，稀饭和水的换热在不搅动时属自然对流。而稀饭的换热比水要差。因此要强化传热增加散热量，应该用搅拌的方式强化稀饭侧的传热。

13、用铝制的水壶烧开水时，尽管炉火很旺，但水壶仍安然无恙。但一旦壶内的水烧干后，水壶很快就被烧坏。试从传热学的观点分析这一现象。

答：壶内有水时，水对壶壁起冷却作用，不致烧坏壶壁，水干后，壶壁得不到充分冷却，使壁温接近火焰温度，水壶就会被烧坏。

或：水侧（沸腾）的表面传热系数远大于火焰侧的表面传热系数，没烧干时，壶底更接近水的温度，所以一般不会达到铝的熔点。

14、用一只手握住盛有热水的杯子，另一只手用筷子快速搅拌热水，捏杯子的手会显著地感到热。试分析其原因。

答：杯中水由于被搅动而强化了与杯壁的传热，使杯壁温度接近水温，所以手会感到杯子变热。

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