传热学典型简答题 - 下载本文

相似准则数的定义与物理解释(按准则数名称的字母排序)

6、掠过平板的强迫对流换热

应注意区分层流和湍流两种流态(一般忽略过渡流段),恒壁温与恒热流两种典型的边界条件,以及局部Nu数和平均Nu数。具有末加热起始段的换热对某些工程问题有重要的应用价值。

凝结与沸腾部分

一、基本概念

主要包括主要包括:凝结换热的基本特点、影响因素及其强化;沸腾换热的基本特点等。 1、当蒸汽在竖壁上发生膜状凝结时,分析竖壁高度h对放热系数的影响。

答:当蒸汽在竖壁上发生膜状凝结时,随着竖壁高度的不同可能发生层流凝结放热和紊流凝结放热。

(A)对层流来说:,可见,当l增加时,放热系数h减小,h∝1/l.从理论上分析,

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层流凝结放热总以导热方式为主.当l=0时,膜层厚度为0,这时的放热达到最大值,随着l的增加,膜层厚度δ也加厚,也即增加了导热热阻,所以放热系数随l增加而减小。

(B)对紊流而言:平均换热系数 ,而Re与l也成正比,可见随着l

增加,放热加强,从理论上分析,在紊流中紊流传递方式成为重要因素,因此,随l增加紊流换热得到加强。 2、为什么蒸气中含有不凝结气体会影响凝结换热的强度?

答:不凝结气体的存在,一方面使凝结表面附近蒸气的分压力降低,从而蒸气饱和温度降低,使传热驱动力即温差(ts-tw)减小;另一方面凝结蒸气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。上述两方面的原因使不凝结气体存在大大降低了表面传热系数,使换热量降低。所以实际冷凝器中要尽量降低并排除不凝结气体。

3、空气横掠管束时,沿流动方向管徘数越多,换热越强,而蒸气在水平管束外凝结时,沿液膜流动方向管束排数越多,换热强度降低。试对上述现象做出解释。

答:空气外掠管束时,沿流动方向管徘数越多,气流扰动增加,换热越强。而蒸气在管束外凝结时,沿液膜流动方向排数越多,凝结液膜越来越厚,凝结传热热阻越来越大,因而换热强度降低。 4、试述沸腾换热过程中热量传递的途径。

答:半径R≥Rmin的汽泡在核心处形成之后,随着进一步地的加热,它的体积将不断增大,此时的热量是以导热方式输入, 其途径一是由汽泡周围的过热液体通过汽液界面输入, 另一是直接由汽泡下面的汽固界面输入,由于液体的导热系数远大于蒸汽,故热量传递的主要途径为前者。 当汽泡离开壁面升入液体后,周围过热液体继续对它进行加热,直到逸出液面,进入蒸汽空间。

5、两滴完全相同的水滴在大气压下分别滴在表面温度为120℃和400℃的铁板上,试问滴在哪块板上的水滴先被烧干,为什么?

答:在大气压下发生沸腾换热时,上述两水滴的过热度分别是℃和℃,由

大容器饱和沸腾曲线,前者表面发生的是核态沸腾,后者发生膜态沸腾。虽然前者传热温差小,但其表面传热系数大,从而表面热流反而大于后者。所以水滴滴在120℃的铁板上先被烧干。

热辐射基本定律部分

一、基本概念

主要包括热辐射基本概念及名词解释、黑体辐射基本定律、实际物体辐射特性及其应用。 1、北方深秋季节的清晨,树叶叶面上常常结霜。试问树叶上、下去面的哪一面结箱?为什么?

答:霜会结在树叶的上表面。因为清晨,上表面朝向太空,下表面朝向地面。而太空表回的温度低于摄氏零度,而地球表面温度一般在零度以上。由于相对树叶下表面来说,其上表面需要向太空辐射更多的能量,所以树叶下表面温度较高,而上表面温度较低且可能低于零度,因而容易结霜。

2、如图所示的真空辐射炉,球心处有一黑体加热元件,试指出①,②,③3处中何处定向辐射强度最大?何处辐射热流最大?假设①,②,②处对球心所张立体角相同。

答:由黑体辐射的兰贝特定律知,定向辐射强度与方向无关。故Il=I2=I3。而三处对球心立体角相当,但与法线方向夹角不同,θ1>θ2>θ3。所以①处辐射热流最大,③处最小。

3、有—台放置于室外的冷库,从减小冷库冷量损失的角度出发,冷库外壳颜色应涂成深色还是浅色? 答:要减少冷库冷损,须尽可能少地吸收外界热量,而尽可能多地向外释放热量。因此冷库败取较浅的颜色,从而使吸收的可见光能量较少,而向外发射的红外线较多。 4、何谓“漫─灰表面”?有何实际意义?

答:“漫─灰表面”是研究实际物体表面时建立的理想体模型.漫辐射、漫反射指物体表面在辐射、反射时各方向相同. 灰表面是指在同一温度下表面的辐射光谱与黑体辐射光谱相似,吸收率也取定值.“漫─灰表面”的实际意义在于将物体的辐射、反射、吸收等性质理想化,可应用热辐射的基本定律了。大部分工程材料可作为漫辐射表面,并在红外线波长范围内近似看作灰体.从而可将基尔霍夫定律应用于辐射换热计算中。 5、你以为下述说法:“常温下呈红色的物体表示此物体在常温下红色光的单色发射率较其它色光(黄、绿、兰)的单色发射率为高。”对吗?为什么?(注:指无加热源条件下)

答:这一说法不对。因为常温下我们所见到的物体的颜色,是由于物体对可见光的反射造成的.红色物体正是由于它对可见光中的黄、绿、蓝等色光的吸收率较大,对红光的吸收率较小,反射率较大形成的. 根据基而霍夫定律ε小。

6、某楼房室内是用白灰粉刷的, 但即使在晴朗的白天, 远眺该楼房的窗口时, 总觉得里面黑洞洞的, 这是为什么?

答:窗口相对于室内面积来说较小, 当射线(可见光射线等)从窗口进入室内时在室内经过多次反复吸收、反射, 只有极少的可见光射线从窗口反射出来, 由于观察点距离窗口很远, 故从窗口反射出来的可见光到达观察点的份额很小, 因而就很难反射到远眺人的眼里, 所以我们就觉得窗口里面黑洞洞的.

7、实际物体表面在某一温度T下的单色辐射力随波长的变化曲线与它的单色吸收率的变化曲线有何联系?如巳知其单色辐射力变化曲线如图所示,试定性地画出它的单色吸收率变化曲线。 答:从图中可以分析出,该物体表面为非灰体,

λ

=αλ,故常温下呈红色的物体,其常温下的红色光单色发射率较其他色光的单色光发射率要

根据基尔霍夫定律,αλ=ελ

,即为同一波长线②与线①之比。

该物体单色吸收率变化曲线如图所示。