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傳熱學(xué)問(wèn)答題答案

時(shí)間:2024-09-25 22:35:24 賽賽 專題 投訴 投稿
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傳熱學(xué)問(wèn)答題答案

  在學(xué)習(xí)和工作中,我們總免不了要接觸或使用練習(xí)題,通過(guò)這些形形色色的習(xí)題,使得我們得以有機(jī)會(huì)認(rèn)識(shí)事物的方方面面,認(rèn)識(shí)概括化圖式多樣化的具體變式,從而使我們對(duì)原理和規(guī)律的認(rèn)識(shí)更加的深入。大家知道什么樣的習(xí)題才是好習(xí)題嗎?下面是小編收集整理的傳熱學(xué)問(wèn)答題答案,歡迎大家借鑒與參考,希望對(duì)大家有所幫助。

  傳熱學(xué)問(wèn)答題答案 1

  第一章

  思考題

  1. 試用簡(jiǎn)練的語(yǔ)言說(shuō)明導(dǎo)熱、對(duì)流換熱及輻射換熱三種熱傳遞方式之間的聯(lián)系和區(qū)別。

  答:導(dǎo)熱和對(duì)流的區(qū)別在于:物體內(nèi)部依靠微觀粒子的熱運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的熱量傳遞現(xiàn)象,稱為導(dǎo)熱;對(duì)流則是流體各部分之間發(fā)生宏觀相對(duì)位移及冷熱流體的相互摻混。聯(lián)系是:在發(fā)生對(duì)流換熱的同時(shí)必然伴生有導(dǎo)熱。

  導(dǎo)熱、對(duì)流這兩種熱量傳遞方式,只有在物質(zhì)存在的條件下才能實(shí)現(xiàn),而輻射可以在真空中傳播,輻射換熱時(shí)不僅有能量的轉(zhuǎn)移還伴有能量形式的轉(zhuǎn)換。

  2. 以熱流密度表示的傅立葉定律、牛頓冷卻公式及斯忒藩-玻耳茲曼定律是應(yīng)當(dāng)熟記的傳熱學(xué)公式。試寫(xiě)出這三個(gè)公式并說(shuō)明其中每一個(gè)符號(hào)及其意義。

  答:① 傅立葉定律:

  向的溫度變化率,“-”表示熱量傳遞的方向是沿著溫度降低的方向。

 、 牛頓冷卻公式:

 。腆w表面溫度;qdtdtdx,其中,q-熱流密度;-導(dǎo)熱系數(shù);dx-沿x方,其中,q-熱流密度;h-表面?zhèn)鳠嵯禂?shù);

  4qh(twtf)twtf-流體的溫度。 ③ 斯忒藩-玻耳茲曼定律:qT,其中,q-熱流密度;-斯忒藩-玻耳

  茲曼常數(shù);T-輻射物體的熱力學(xué)溫度。

  3. 導(dǎo)熱系數(shù)、表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)及傳熱系數(shù)的單位各是什么?哪些是物性參數(shù),哪些與過(guò)程有關(guān)?

  2答:① 導(dǎo)熱系數(shù)的單位是:W/(m.K);② 表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的單位是:W/(m.K);③ 傳熱

  2系數(shù)的單位是:W/(m.K)。這三個(gè)參數(shù)中,只有導(dǎo)熱系數(shù)是物性參數(shù),其它均與過(guò)程有關(guān)。

  4. 當(dāng)熱量從壁面一側(cè)的流體穿過(guò)壁面?zhèn)鹘o另一側(cè)的流體時(shí),冷、熱流體之間的換熱量可以通過(guò)其中任何一個(gè)環(huán)節(jié)來(lái)計(jì)算(過(guò)程是穩(wěn)態(tài)的),但本章中又引入了傳熱方程式,并說(shuō)它是“換熱器熱工計(jì)算的基本公式”。試分析引入傳熱方程式的工程實(shí)用意義。

  答:因?yàn)樵谠S多工業(yè)換熱設(shè)備中,進(jìn)行熱量交換的冷、熱流體也常處于固體壁面的兩側(cè),是工程技術(shù)中經(jīng)常遇到的一種典型熱量傳遞過(guò)程。

  5. 用鋁制的水壺?zé)_(kāi)水時(shí),盡管爐火很旺,但水壺仍然安然無(wú)恙。而一旦壺內(nèi)的水燒干后,水壺很快就燒壞。試從傳熱學(xué)的觀點(diǎn)分析這一現(xiàn)象。

  答:當(dāng)壺內(nèi)有水時(shí),可以對(duì)壺底進(jìn)行很好的冷卻(水對(duì)壺底的對(duì)流換熱系數(shù)大),壺底的熱量被很快傳走而不至于溫度升得很高;當(dāng)沒(méi)有水時(shí),和壺底發(fā)生對(duì)流換熱的是氣體,因?yàn)闅怏w發(fā)生對(duì)流換熱的表面換熱系數(shù)小,壺底的熱量不能很快被傳走,故此壺底升溫很快,容易被燒壞。

  6. 用一只手握住盛有熱水的杯子,另一只手用筷子快速攪拌熱水,握杯子的手會(huì)顯著地感到熱。試分析其原因。

  答:當(dāng)沒(méi)有攪拌時(shí),杯內(nèi)的水的流速幾乎為零,杯內(nèi)的水和杯壁之間為自然對(duì)流換熱,自熱對(duì)流換熱的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)小,當(dāng)快速攪拌時(shí),杯內(nèi)的水和杯壁之間為強(qiáng)制對(duì)流換熱,表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)大,熱水有更多的熱量被傳遞到杯壁的外側(cè),因此會(huì)顯著地感覺(jué)到熱。

  7. 什么是串聯(lián)熱阻疊加原則,它在什么前提下成立?以固體中的導(dǎo)熱為例,試討論有哪些情況可能使熱量傳遞方向上不同截面的熱流量不相等。

  答:在一個(gè)串聯(lián)的熱量傳遞過(guò)程中,如果通過(guò)每個(gè)環(huán)節(jié)的熱流量都相同,則各串聯(lián)環(huán)節(jié)的總熱阻等于各串聯(lián)環(huán)節(jié)熱阻的和。例如:三塊無(wú)限大平板疊加構(gòu)成的平壁。例如通過(guò)圓筒壁,對(duì)于各個(gè)傳熱環(huán)節(jié)的傳熱面積不相等,可能造成熱量傳遞方向上不同截面的熱流量不相等。

  8.有兩個(gè)外形相同的保溫杯A與B,注入同樣溫度、同樣體積的熱水后不久,A杯的外表面就可以感覺(jué)到熱,而B(niǎo)杯的外表面則感覺(jué)不到溫度的變化,試問(wèn)哪個(gè)保溫杯的質(zhì)量較好?

  答:B:杯子的保溫質(zhì)量好。因?yàn)楸睾玫谋訜崃繌谋觾?nèi)部傳出的熱量少,經(jīng)外部散熱以后,溫度變化很小,因此幾乎感覺(jué)不到熱。

  第二章

  思考題

  1 試寫(xiě)出導(dǎo)熱傅里葉定律的一般形式,并說(shuō)明其中各個(gè)符號(hào)的意義。

  tq=-gradtnx,其中:gradt為空間某點(diǎn)的溫答:傅立葉定律的一般形式為:qn度梯度;是通過(guò)該點(diǎn)的等溫線上的法向單位矢量,指向溫度升高的方向;為該處的熱流密度矢量。

  2 已知導(dǎo)熱物體中某點(diǎn)在x,y,z三個(gè)方向上的熱流密度分別為的 熱密度矢量? qx,qy及qz,如何獲得該點(diǎn)qqiqjqkxyz答:,其中i,j,k分別為三個(gè)方向的單位矢量量。

  3 試說(shuō)明得出導(dǎo)熱微分方程所依據(jù)的基本定律。

  答:導(dǎo)熱微分方程式所依據(jù)的基本定律有:傅立葉定律和能量守恒定律。

  4 試分別用數(shù)學(xué)語(yǔ)言將傳熱學(xué)術(shù)語(yǔ)說(shuō)明導(dǎo)熱問(wèn)題三種類型的邊界條件。

  答:① 第一類邊界條件:0時(shí),twf1()0時(shí)((t)wf2()x

 、 第二類邊界條件:

  ③ 第三類邊界條件:

  5 試說(shuō)明串聯(lián)熱阻疊加原則的內(nèi)容及其使用條件。

  答:在一個(gè)串聯(lián)的熱量傳遞過(guò)程中,如果通過(guò)每個(gè)環(huán)節(jié)的熱流量都相同,則各串聯(lián)環(huán)節(jié)的總熱阻等于各串聯(lián)環(huán)節(jié)熱阻的和。使用條件是對(duì)于各個(gè)傳熱環(huán)節(jié)的傳熱面積必須相等。

  7.通過(guò)圓筒壁的導(dǎo)熱量?jī)H與內(nèi)、外半徑之比有關(guān)而與半徑的絕對(duì)值無(wú)關(guān),而通過(guò)球殼的導(dǎo)熱量計(jì)算式卻與半徑的絕對(duì)值有關(guān),怎樣理解?

  答:因?yàn)橥ㄟ^(guò)圓筒壁的導(dǎo)熱熱阻僅和圓筒壁的內(nèi)外半徑比值有關(guān),而通過(guò)球殼的導(dǎo)熱熱阻卻和球殼的絕對(duì)直徑有關(guān),所以絕對(duì)半徑不同時(shí),導(dǎo)熱量不一樣。

  6 發(fā)生在一個(gè)短圓柱中的導(dǎo)熱問(wèn)題,在下列哪些情形下可以按一維問(wèn)題來(lái)處理? 答:當(dāng)采用圓柱坐標(biāo)系,沿半徑方向的導(dǎo)熱就可以按一維問(wèn)題來(lái)處理。

  8 擴(kuò)展表面中的導(dǎo)熱問(wèn)題可以按一維問(wèn)題來(lái)處理的條件是什么?有人認(rèn)為,只要擴(kuò)展表面細(xì)長(zhǎng),就可按一維問(wèn)題來(lái)處理,你同意這種觀點(diǎn)嗎?

  答:只要滿足等截面的直肋,就可按一維問(wèn)題來(lái)處理。不同意,因?yàn)楫?dāng)擴(kuò)展表面的'截面不均時(shí),不同截面上的熱流密度不均勻,不可看作一維問(wèn)題。

  9 肋片高度增加引起兩種效果:肋效率下降及散熱表面積增加。因而有人認(rèn)為,隨著肋片高度的增加會(huì)出現(xiàn)一個(gè)臨界高度,超過(guò)這個(gè)高度后,肋片導(dǎo)熱熱數(shù)流量反而會(huì)下降。試分析這一觀點(diǎn)的正確性。

  答:錯(cuò)誤,因?yàn)楫?dāng)肋片高度達(dá)到一定值時(shí),通過(guò)該處截面的熱流密度為零。通過(guò)肋片的熱流已達(dá)到最大值,不會(huì)因?yàn)楦叨鹊脑黾佣l(fā)生變化。

  10 在式(2-57)所給出的分析解中,不出現(xiàn)導(dǎo)熱物體的導(dǎo)熱系數(shù),請(qǐng)你提供理論依據(jù)。 答:由于式(2-57)所描述的問(wèn)題為穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱,且物體的導(dǎo)熱系數(shù)沿x方向和y方向的數(shù)值相等并為常數(shù)。

  11 有人對(duì)二維矩形物體中的穩(wěn)態(tài)無(wú)內(nèi)熱源常物性的導(dǎo)熱問(wèn)題進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算。矩形的一個(gè)邊絕熱,其余三個(gè)邊均與溫度為f的流體發(fā)生對(duì)流換熱。你能預(yù)測(cè)他所得的溫度場(chǎng)的解嗎? 答:能,因?yàn)樵谝贿吔^熱其余三邊為相同邊界條件時(shí),矩形物體內(nèi)部的溫度分布應(yīng)為關(guān)于絕熱邊的中心線對(duì)稱分布。

  第三章

  思考題

  1. 試說(shuō)明集總參數(shù)法的物理概念及數(shù)學(xué)處理的特點(diǎn)

  答:當(dāng)內(nèi)外熱阻之比趨于零時(shí),影響換熱的主要環(huán)節(jié)是在邊界上的換熱能力。而內(nèi)部由于熱阻很小而溫度趨于均勻,以至于不需要關(guān)心溫度在空間的分布,溫度只是時(shí)間的函數(shù), 數(shù)學(xué)描述上由偏微分方程轉(zhuǎn)化為常微分方程、大大降低了求解難度。

  2. 在用熱電偶測(cè)定氣流的非穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng)時(shí),怎么才能改善熱電偶的溫度響應(yīng)特性

  答:要改善熱電偶的溫度響應(yīng)特性,即最大限度降低熱電偶的時(shí)間常數(shù)上要降低體面比,要選擇熱容小的材料,要強(qiáng)化熱電偶表面的對(duì)流換熱。 ccvhA,形狀

  3. 試說(shuō)明”無(wú)限大平板”物理概念,并舉出一二個(gè)可以按無(wú)限大平板處理的非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱問(wèn)題

  答;所謂“無(wú)限大”平板,是指其長(zhǎng)寬尺度遠(yuǎn)大于其厚度,從邊緣交換的熱量可以忽略 不計(jì),當(dāng)平板兩側(cè)換熱均勻時(shí),熱量只垂直于板面方向流動(dòng)。如薄板兩側(cè)均勻加熱或冷卻、 爐墻或冷庫(kù)的保溫層導(dǎo)熱等情況可以按無(wú)限大平板處理。

  4. 什么叫非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱的正規(guī)狀態(tài)或充分發(fā)展階段這一階段在物理過(guò)程及數(shù)學(xué)處理上都有些什么特點(diǎn)

  答:非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱過(guò)程進(jìn)行到一定程度,初始溫度分布的影響就會(huì)消失,雖然各點(diǎn)溫度仍 隨時(shí)間變化,但過(guò)余溫度的比值已與時(shí)間無(wú)關(guān),只是幾何位置(x/)和邊界條件(Bi數(shù)) 的函數(shù),亦即無(wú)量綱溫度分布不變,這一階段稱為正規(guī)狀況階段或充分發(fā)展階段。這一階段的數(shù)學(xué)處理十分便利,溫度分布計(jì)算只需取無(wú)窮級(jí)數(shù)的首項(xiàng)進(jìn)行計(jì)算。

  5. 有人認(rèn)為,當(dāng)非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱過(guò)程經(jīng)歷時(shí)間很長(zhǎng)時(shí),采用圖3-7記算所得的結(jié)果是錯(cuò)誤的理由是: 這個(gè)圖表明,物體中各點(diǎn)的過(guò)余溫度的比值與幾何位置及Bi有關(guān),而與時(shí)間無(wú)關(guān).但當(dāng)時(shí)間趨于無(wú)限大時(shí),物體中各點(diǎn)的溫度應(yīng)趨近流體溫度,所以兩者是有矛盾的。你是否同意這種看法,說(shuō)明你的理由。

  答:我不同意這種看法,因?yàn)殡S著時(shí)間的推移,雖然物體中各點(diǎn)過(guò)余溫度的比值不變 但各點(diǎn)溫度的絕對(duì)值在無(wú)限接近。這與物體中各點(diǎn)溫度趨近流體溫度的事實(shí)并不矛盾。

  6. 試說(shuō)明Bi數(shù)的物理意義。Bio及Bi各代表什么樣的換熱條件有人認(rèn)為,Bi代表了絕熱工況,你是否贊同這一觀點(diǎn),為什么

  答;Bi數(shù)是物體內(nèi)外熱阻之比的相對(duì)值。Bio時(shí)說(shuō)明傳熱熱阻主要在邊界,內(nèi)部溫度趨于均勻,可以用集總參數(shù)法進(jìn)行分析求解;Bi時(shí),說(shuō)明傳熱熱阻主要在內(nèi)部,可以近似認(rèn)為壁溫就是流體溫度。認(rèn)為Bio代表絕熱工況是不正確的,該工況是指邊界熱阻相對(duì)于內(nèi)部熱阻較大,而絕熱工況下邊界熱阻無(wú)限大。

  7. 什么是分非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱問(wèn)題的乘積解法,他的使用條件是什么

  答;對(duì)于二維或三維非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱問(wèn)題的解等于對(duì)應(yīng)幾個(gè)一維問(wèn)題解的乘積,其解的形式是無(wú)量綱過(guò)余溫度,這就是非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱問(wèn)題的乘積解法,其使用條件是恒溫介質(zhì),第三類邊 界條件或邊界溫度為定值、初始溫度為常數(shù)的情況。

  8.什么是”半無(wú)限大”的物體半無(wú)限大物體的非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱存在正規(guī)階段嗎

  答:所謂“半大限大”物體是指平面一側(cè)空間無(wú)限延伸的物體:因?yàn)槲矬w向縱深無(wú)限延 伸,初臉溫度的影響永遠(yuǎn)不會(huì)消除,所以半死限大物體的非穩(wěn)念導(dǎo)熱不存在正規(guī)狀況階段。

  10.本章的討論都是對(duì)物性為常數(shù)的情形作出的,對(duì)物性溫度函數(shù)的情形,你認(rèn)為怎樣獲得其非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱的溫度場(chǎng)

  答:從分析解形式可見(jiàn),物體的無(wú)量綱過(guò)余溫度是傅立葉數(shù)(/l)的負(fù)指數(shù)函數(shù), 即表示在相同尺寸及換熱條件下,導(dǎo)溫系數(shù)越大的物體到達(dá)指定溫度所需的時(shí)間越短、這正 說(shuō)明導(dǎo)溫系數(shù)所代表的物理含義。

  第五章

  復(fù)習(xí)題

  1、試用簡(jiǎn)明的語(yǔ)言說(shuō)明熱邊界層的概念。

  答:在壁面附近的一個(gè)薄層內(nèi),流體溫度在壁面的法線方向上發(fā)生劇烈變化,而在此薄層之外,流體的溫度梯度幾乎為零,固體表面附近流體溫度發(fā)生劇烈變化的這一薄層稱為溫度邊界層或熱邊界層。

  2、與完全的能量方程相比,邊界層能量方程最重要的特點(diǎn)是什么? 2A答:與完全的能量方程相比,它忽略了主流方向溫度的次變化率2x2,因此僅適用于邊界層內(nèi),不適用整個(gè)流體。

  3、式(5—4)與導(dǎo)熱問(wèn)題的第三類邊界條件式(2—17)有什么區(qū)別? httyy0答:(5—4)(t)h(twtf)h (2—11)

  式(5—4)中的h是未知量,而式(2—17)中的h是作為已知的邊界條件給出,此外(2—17)中的為固體導(dǎo)熱系數(shù)而此式為流體導(dǎo)熱系數(shù),式(5—4)將用來(lái)導(dǎo)出一個(gè)包括h的無(wú)量綱數(shù),只是局部表面?zhèn)鳠嵯禂?shù),而整個(gè)換熱表面的表面系數(shù)應(yīng)該把牛頓冷卻公式應(yīng)用到整個(gè)表面而得出。

  4、式(5—4)表面,在邊界上垂直壁面的熱量傳遞完全依靠導(dǎo)熱,那么在對(duì)流換熱中,流體的流動(dòng)起什么作用?

  答:固體表面所形成的邊界層的厚度除了與流體的粘性有關(guān)外還與主流區(qū)的速度有關(guān),流動(dòng)速度越大,邊界層越薄,因此導(dǎo)熱的熱阻也就越小,因此起到影響傳熱大小

  5、對(duì)流換熱問(wèn)題完整的數(shù)字描述應(yīng)包括什么內(nèi)容?既然對(duì)大多數(shù)實(shí)際對(duì)流傳熱問(wèn)題尚無(wú)法求得其精確解,那么建立對(duì)流換熱問(wèn)題的數(shù)字描述有什么意義?

  答:對(duì)流換熱問(wèn)題完整的數(shù)字描述應(yīng)包括:對(duì)流換熱微分方程組及定解條件,定解條件包括,(1)初始條件 (2)邊界條件 (速度、壓力及溫度)建立對(duì)流換熱問(wèn)題的數(shù)字描述目的在于找出影響對(duì)流換熱中各物理量之間的相互制約關(guān)系,每一種關(guān)系都必須滿足動(dòng)量,能量和質(zhì)量守恒關(guān)系,避免在研究遺漏某種物理因素。

  第六章

  復(fù)習(xí)題

  1、什么叫做兩個(gè)現(xiàn)象相似,它們有什么共性?

  答:指那些用相同形式并具有相同內(nèi)容的微分方程式所描述的現(xiàn)象,如果在相應(yīng)的時(shí)刻與相應(yīng)的地點(diǎn)上與現(xiàn)象有關(guān)的物理量一一對(duì)于成比例,則稱為兩個(gè)現(xiàn)象相似。

  凡相似的現(xiàn)象,都有一個(gè)十分重要的特性,即描述該現(xiàn)象的同名特征數(shù)(準(zhǔn)則)對(duì)應(yīng)相等。

  (1) 初始條件。指非穩(wěn)態(tài)問(wèn)題中初始時(shí)刻的物理量分布。

  (2) 邊界條件。所研究系統(tǒng)邊界上的溫度(或熱六密度)、速度分布等條件。

  (3) 幾何條件。換熱表面的幾何形狀、位置、以及表面的粗糙度等。

  (4) 物理?xiàng)l件。物體的種類與物性。

  5、對(duì)于外接管束的換熱,整個(gè)管束的平均表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)只有在流動(dòng)方向管排數(shù)大于一定值后才與排數(shù)無(wú)關(guān),試分析原因。

  答:因后排管受到前排管尾流的影響(擾動(dòng))作用對(duì)平均表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的影響直到10排管子以上的管子才能消失。

  6、試簡(jiǎn)述充分發(fā)展的管內(nèi)流動(dòng)與換熱這一概念的含義。

  答:由于流體由大空間進(jìn)入管內(nèi)時(shí),管內(nèi)形成的邊界層由零開(kāi)始發(fā)展直到管子的中心線位置,這種影響才不發(fā)生變法,同樣在此時(shí)對(duì)流換熱系數(shù)才不受局部對(duì)流換熱系數(shù)的影響。

  7、什么叫大空間自然對(duì)流換熱?什么叫有限自然對(duì)流換熱?這與強(qiáng)制對(duì)流中的外部流動(dòng)和內(nèi)部流動(dòng)有什么異同?

  答:大空間作自然對(duì)流時(shí),流體的冷卻過(guò)程與加熱過(guò)程互不影響,當(dāng)其流動(dòng)時(shí)形成的邊界層相互干擾時(shí),稱為有限空間自然對(duì)流。

  這與外部流動(dòng)和內(nèi)部流動(dòng)的劃分有類似的地方,但流動(dòng)的動(dòng)因不同,一個(gè)由外在因素引起的流動(dòng),一個(gè)是由流體的溫度不同而引起的流動(dòng)。

  傳熱學(xué)問(wèn)答題答案 2

  1. 傳熱方式及其聯(lián)系與區(qū)別

  傳熱學(xué)中的基本傳熱方式包括導(dǎo)熱、對(duì)流換熱和輻射換熱。

  導(dǎo)熱:是物體內(nèi)部依靠微觀粒子的熱運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的熱量傳遞現(xiàn)象,它不需要介質(zhì),可以在固體中發(fā)生。

  對(duì)流換熱:是流體各部分之間發(fā)生宏觀相對(duì)位移及冷熱流體的相互摻混,從而實(shí)現(xiàn)的熱量傳遞。對(duì)流換熱必然伴隨有導(dǎo)熱。

  輻射換熱:是通過(guò)電磁波的形式傳遞熱量,它可以在真空中傳播,并且傳遞過(guò)程中伴有能量形式的轉(zhuǎn)換。

  聯(lián)系與區(qū)別:導(dǎo)熱和對(duì)流換熱都需要物質(zhì)存在才能實(shí)現(xiàn),而輻射換熱可以在真空中進(jìn)行。在發(fā)生對(duì)流換熱的同時(shí),必然伴隨有導(dǎo)熱現(xiàn)象。

  2. 傳熱學(xué)基本公式

  傅立葉定律:描述了導(dǎo)熱過(guò)程中的熱流密度與溫度梯度的關(guān)系,公式為q=λT,其中q為熱流密度,λ為導(dǎo)熱系數(shù),T為溫度梯度。

  牛頓冷卻公式:用于描述對(duì)流換熱過(guò)程中的熱量傳遞,公式為q=h(TwTf),其中q為熱流密度,h為表面?zhèn)鳠嵯禂?shù),Tw和Tf分別為壁面和流體的溫度。

  斯忒藩-玻耳茲曼定律:描述了輻射換熱過(guò)程中的熱流密度與輻射物體溫度的關(guān)系,公式為q=σT4,其中q為熱流密度,σ為斯忒藩-玻耳茲曼常數(shù),T為輻射物體的熱力學(xué)溫度。

  3. 傳熱系數(shù)與物性參數(shù)

  導(dǎo)熱系數(shù):是物質(zhì)的固有屬性,用于描述物質(zhì)導(dǎo)熱能力的強(qiáng)弱,單位是W/(mK)。

  表面?zhèn)鳠嵯禂?shù):與對(duì)流換熱過(guò)程有關(guān),受流體性質(zhì)、流速、溫度差等多種因素影響,單位也是W/(mK)。

  傳熱系數(shù):通常用于描述換熱器等設(shè)備的'整體傳熱性能,單位同樣是W/(mK)。

  4. 傳熱學(xué)應(yīng)用實(shí)例分析

  鋁制水壺?zé)寒?dāng)壺內(nèi)有水時(shí),水對(duì)壺底的對(duì)流換熱系數(shù)大,壺底熱量被迅速傳走;當(dāng)水燒干后,氣體對(duì)流換熱系數(shù)小,壺底熱量無(wú)法迅速傳走,導(dǎo)致壺底升溫快,容易燒壞。

  攪拌熱水杯子:攪拌使杯內(nèi)水和杯壁之間從自然對(duì)流換熱變?yōu)閺?qiáng)制對(duì)流換熱,表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)增大,熱量傳遞加快,因此握杯子的手會(huì)顯著感到熱。

  5. 傳熱學(xué)問(wèn)題求解

  對(duì)于具體的傳熱學(xué)問(wèn)題,如計(jì)算某磚墻向外界散失的熱量、估算木門(mén)的導(dǎo)熱系數(shù)等,需要根據(jù)題目給出的條件,利用傅立葉定律、牛頓冷卻公式等傳熱學(xué)公式進(jìn)行求解。

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