《传热学》是工程热力学领域的一门重要学科,主要研究热量传递的规律和机制。复习题中涉及了传热学的多个核心概念和理论,包括导热、对流换热、辐射换热以及相关的热阻、换热系数、努尔特准那么等。
1. **导热**:是指在固体、液体或气体内部,由于温度梯度的存在导致热量从高温区域向低温区域自发传递的过程。在固体中,热量通过晶格振动传播;在流体中,热量由分子间的碰撞传递。
2. **对流换热**:是由于流体运动引起的热量传递现象,分为自然对流和强迫对流。自然对流是由于温度差异引起的流体密度变化导致的流体自然流动;强迫对流则是通过外部机械力(如泵、风扇)驱动流体流动。
3. **肋片效率**:在强化传热中,肋片用于增加传热面积,提高传热效率。肋片效率是实际由肋片传递的热量与假设所有表面都是肋片表面时可传递热量的比例。
4. **膜状凝结**:在固体表面形成液膜的凝结现象,通常发生在蒸汽与固体表面接触时,液滴无法立即附着,而是形成一层连续的液膜,热量通过液膜传递。
5. **灰体**:灰体是一种理想化的模型,它能吸收、发射和反射所有波长的辐射能量,且吸收率等于发射率。在工程计算中,灰体假设简化了辐射换热的计算。
复习题的填空部分涉及了辐射热阻的表达、热量传递的动力、热传导微分方程、角系数的确定方法以及温度场的定义。
1. **辐射热阻**:是描述辐射传热过程中的阻碍因素,可以用1/σT^4表示,其中σ是斯蒂芬-玻尔兹曼常数,T是绝对温度。
2. **热量传递的动力**:温度差,由第二定律的克劳修斯表述可知,热量总是从高温区域流向低温区域。
3. **二维、常物性、无热源、直角坐标系中的稳态导热微分方程式**:通常写作∇²T = -κ/ρcp∇T,κ是热导率,ρ是密度,cp是比热容。
4. **角系数**的确定方法:实验测定和解析法,前者通过实验测量,后者则利用几何关系推导。
5. **温度场**:是指空间中各点温度分布的图形,可以用来描述热状态。
判断题涉及了漫反射、辐射换热基本方式、吸收率与绝热效果的关系、弯曲管与直管的换热特性以及有效辐射的概念。
简答题涵盖了对流换热的影响因素、热辐射的特性、大气层温室效应的解释、努尔特准那么(Nu)及其物理意义。
1. **对流换热的影响因素**:流体性质(如粘度、密度、比热容)、流动状态(自然对流或强迫对流)、速度、流体温度和压力、流体与固体表面的相对形状和位置、湍流程度等。
2. **热辐射的三个特点**:不依赖媒介,与光速相当,服从斯蒂芬-玻尔兹曼定律和基尔霍夫定律。
3. **大气层的温室效应**:地球表面吸收太阳短波辐射后发热,以长波辐射形式向外散发,但部分被大气中的温室气体吸收后再辐射回地面,使得地表温度高于没有大气时的温度。
4. **努尔特准那么 (Nu)**:Nu=hl/Dh,是表征对流换热强化程度的无量纲数,h为对流换热系数,l为特征长度,Dh为努尔特数关联式中的特征热扩散长度。Nu值越大,换热效果越好。
计算题涉及了具体的传热问题,包括传热热阻计算、加热炉散热量的估算、换热器面积的确定等。
这些复习题和计算题全面检验了学生对传热学基本概念、理论及应用的理解和掌握,对于进一步学习和工程实践具有重要意义。