建筑物理 第三版（柳孝图）中国建筑工业出版社 课后习题答案 1.2章

建筑物理 第三版（柳孝图）中国建筑工业出版社 课后习题答案 1.2章

1.传热有哪几种方式？各自的机理是什么？

答：传热的基本方式分为导热、对流和辐射三种，其传热机理分别是： (1)导热是由温度不同的质点（分子、原子、自由电子）在热运动中引起的热能传递现象。固体导热是由

于相邻分子发生的碰撞和自由电子迁移所引起的热能传递；液体导热是通过平衡位置间歇着的分子振动引起；气 体导热是通过分子无规则运动时互相碰撞而导热。

(2) 对流是由于温度不同的各部分流体之间发生相对运动、互相掺合而传递热能。

(3) 辐射传热以电磁波传递热能。凡是温度髙于绝对零度的物体，由于物体原子中的电子振动或激动，就 会从表而向外界空间辐射出电磁波。

2.材料导热系数的物理意义是什么？其值受哪些因素的影响与制约？试列举一些建筑材料的例子说明。 答：（1)物理意义

材料导热系数是在稳定传热条件下，lm厚的材料，两侧表而的温差为1°C,在1秒钟内通过1平方米面积 传递的热量。它反映了壁体材料的导热能力。 (2)影响因素

材料导热系数的取值受到多种因素的制约与影响，大致包括以下几个方而：

①材质的影响。不同材料的组成成分或结构的不同，导热性能各不相同。矿棉、泡沫塑料等材料的导热系数 值较小，砖砌体、钢筋混凝土等材料的导热系数值较大，金属建筑材料如钢材、铝合金等的导热系数值更大。

②材料干密度的影响。材料干密度反映材料密实的程度，材料愈密实干密度愈大，材料内部孔隙愈少，导热 性能愈强。一般来说，干密度大的材料导热系数也大，尤其是像泡沫混凝土、加气混凝土等一类多孔材料，表现 得很明显；但是也有某些材料例外，如玻璃棉这类材料存在一个最佳干密度，即在该干密度时，其导热系数值最 小。 ③材料含湿量的影响。材料含湿量的增大必然使导热系数值增大。 3. 对流换热系数的物理意义是什么？其值与哪些因素有关？通常在工程中如何取值？ 答：（1)物理意义

对流是指温度不同的各部分流体之间发生相对运动、互相掺合所引起的传递热能。对流换热只发生在流体之 中或固体表面和与其紧邻的运动流体之间。 (2) 影响因素

对流换热的强弱主要取决于层流边界层内的换热与流体运动发生的原因、流体运动状况、流体与固体壁面温 差、流体的物性、固体壁面的形状、大小及位置等因素。

(3) 在工程中的取值

结合建筑围护结构实际情况并为简化计算起见，通常只考虑气流状况是自然对流还是受迫对流；构件是处于 垂直的、水平的或是倾斜的；壁面是有利于气流流动还是不利于流动；传热方向是由下而上或是由上而下等主要 影响因素。

①原本温度相同的流体或与流体紧邻的固体表而，因其中某一部分受热或冷却，温度发生了变化，使流体各 部分之间或者流体与紧邻的固体表面产生了温度差，形成了对流运动而传递热能。这种因温差而引起的对流换热 称为自然对流换热。其对流换热量仍可按式计算，其对流换热系数为： a. 当平壁处于垂直状态时： av =2.0 \\/(0 -t)

b. 当平壁处于水平状态时： 若热流由下而上 ac =2. 5 s/(d - 0 若热流由上而下 ac = 1. 3 7(0 -t)

②当流体各部分之间或者流体与紧邻的固体表而之间存在着温度差，但同时流体又受到外部因素如气流、泵 等的扰动而产生传热的现象，称为受迫对流换热。绝大多数建筑物是处于大气层内，建筑物与空气紧邻，风成为 主要的扰动因素。受迫对流换热主要取决于温差的大小、风速的大小与固体表而的粗糙度。对于中等粗糙度的固 体表面，

受迫对流换热时的对流换热系数可按下列近似公式计算： 围护结构外表面:ac= (2. 5?6.0) +4.2u 围护结构内表面：ac=2. 5+4. 2u

上两式中，1)表示风速（m/s),常数项反映了自然对流换热的影响，其值取决于温度差的大小。

4. 辐射换热系数的意义是什么？平均角系数的物理意义又是什么？它们各自受哪些因素的影响？ 答：（1)辐射换热系数的含义

辐射换热系数是指互相可见的两物体表面在单位温差，单位而积互相辐射从而交换热量的能力。 (2) 平均角系数的物理意义

表示单位时间内，物体1投射到物体2的辐射换热量与物体1或物体2向外界辐射的总热量的比值。 (3) 因素影响

①物体表面间的辐射换热量主要取决于各个表面的温度与相对位置、发射和吸收辐射热的能力。

②平均角系数的取值取决于两表面的相对位置、大小及形状等几何因素。

5. 何谓稳定传热状态？稳定传热状态有些什么特征？

答：“稳定传热状态”即在两个稳定温度场之间发生传热过程的状态，它的特征是温度场即空间中各点的温 度分布不随时间变化而变化。 6. 试分析封闭空气间层的传热特性，在围护结构设计中如何应用封

闭空气间层？

答：（1)封闭空气间层的传热特性

封闭空气间层的传热过程是在有限封闭空间内两个表面之间进行的热转移过程，是导热、对流和辐射三种传 热方式综合作用的结果。 (2)在设计中的应用

①在建筑围护结构中采用封闭空气间层可以增加热阻，并且材料省、重量轻，是一项有效而经济的技术措施。

②如果构造技术可行，在围护结构中用一个“厚”的空气间层不如用几个“薄”的空气间层。

③为了有效地减少空气间层的辐射传热量，可以在间层表而涂贴反射材料，一般在一个表面涂贴，并且是在 温度较高一侧的表面，以防止间层内结露。

7. 试求出用同一材料构成的5层厚度为20mm封闭空气间层的热阻值与1层厚度为100_的封闭空气间 层的热阻值各为多少？ 答：根据表2-3可列出下表（单位：m2*K/W) 位置、热流状况 及材料特性 冬季状况 夏季状况

5层20mm厚 封闭空气间层 的热阻值 1层100mm厚 封闭空气间层 的热阻值 5层20mm厚 封闭空气间层 的热阻值 1层100mm厚 封闭空气间层 的热阻值

般 热流向下 0.17X5=0. 85 0.20 0.15X5=0. 75 0.15 空

n 热流向上 0.15X5=0. 75 0.17 0-13X5=0. 65 0.13

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