第一篇：傳熱學(xué)論文

地球的溫室效應(yīng)分析：原因及其對(duì)策

內(nèi)燃1301趙坤

摘要：地球自有人類(lèi)出現(xiàn)至今，已為人類(lèi)的生存提供了維持生命所必須的條件,但人類(lèi)社會(huì)的發(fā)展和對(duì)地球的開(kāi)發(fā)利用，使得地球正遭受著毀滅性破壞。工業(yè)化革命以來(lái)，人類(lèi)的活動(dòng)增加了大氣中的溫室氣體，導(dǎo)致了地球升溫，全球氣候不斷惡化??

關(guān)鍵詞：全球變暖 溫室效應(yīng) 二氧化碳 對(duì)策

何為溫室效應(yīng)

溫室效應(yīng)，是指“大氣中的溫室氣體通過(guò)對(duì)長(zhǎng)波輻射的吸收而阻止地表熱能耗散，從而導(dǎo)致地表溫度增高的現(xiàn)象”。溫室效應(yīng)，又稱(chēng)“花房效應(yīng)”，是大氣保溫效應(yīng)的俗稱(chēng)。大氣中的二氧化碳濃度增加，阻止地球熱量的散失，使地球發(fā)生可感覺(jué)到的氣溫升高，這就是有名的“溫室效應(yīng)”。破壞大氣層與地面間紅外線輻射正常關(guān)系，吸收地球釋放出來(lái)的紅外線輻射，就像“溫室”一樣，促使地球氣溫升高的氣體稱(chēng)為“溫室氣體”。

溫室效應(yīng)的一般機(jī)理

溫室效應(yīng)是由太陽(yáng)——大氣——地球系的物理學(xué)相互作用造成的,包含以下關(guān)鍵因素。

（1）太陽(yáng)的溫度大約為5800K它外發(fā)射光線,產(chǎn)生許多波長(zhǎng)的光,波譜范圍從紫外線到紅外線,在550μm左右的可見(jiàn)光部分最大。

（2）這些光線的大部分通過(guò)大氣傳到地面,其中一部分被陸地或海洋表面吸收。

（3）地球表面也發(fā)射輻射,地球輻射的波長(zhǎng)范圍從接近紅外線區(qū)域到遠(yuǎn)離紅外線區(qū)域,峰值大約為10μm,比太陽(yáng)光的波長(zhǎng)長(zhǎng)得多。如果沒(méi)有大氣存在,這個(gè)通量將與太陽(yáng)入射通量平衡。

（4）無(wú)云的大氣層對(duì)太陽(yáng)光是相當(dāng)透明的,但對(duì)于地球的紅外輻射的透明程度則小得多,因此,大氣被加熱了,隨后地球表面也顯著增暖。

（5）大氣中含有吸收紅外輻射的所謂“溫室氣體”,包括水汽、二氧化碳、甲烷、氧化氮、臭氧和一些濃度更低但仍強(qiáng)烈吸引紅外輻射的氣體,如氯氟烴類(lèi)。所有這些溫室氣體都在一個(gè)或多個(gè)狹窄的波長(zhǎng)范圍內(nèi)吸收紅外輻射,形成紅外吸收帶。由于含有自然吸收紅外輻射氣體的大氣造成了大氣的整個(gè)較低部分變暖,升溫幅度超過(guò)30K,這一現(xiàn)象常常被稱(chēng)為自然溫室效應(yīng)。這種增溫還可以被認(rèn)為是由于發(fā)射紅外輻射的有效高度增加而產(chǎn)生的。大氣低層對(duì)于紅外輻射不再是透明的,所以地球向外輻射就從更高的高度上發(fā)射,結(jié)果使得地球表面變得更暖。

溫室效應(yīng)加劇的原因

人類(lèi)活動(dòng)使溫室氣體含量增加

大氣中的溫室氣體,主要有六種,包括:二氧化碳、一氧化二氟烴類(lèi)物質(zhì)。關(guān)于每種溫室氣體含量增加的原因,具體分析如下:（1）二氧化碳(CO2)。在對(duì)大氣釋放CO2方面,最重要的人類(lèi)活動(dòng)是交通、電力等部門(mén)對(duì)化石燃料的消耗,全球每年因此接受到的碳量19世紀(jì)中期為1億噸左右,到本世紀(jì)80年代已達(dá)57億噸。CO2增加的另一個(gè)原因是地球陸地植物系統(tǒng)的破壞,近幾十年來(lái),森林的砍伐和破壞日益嚴(yán)重,導(dǎo)致大氣中CO2濃度增加。

（2）一氧化二氮(N2O)。海洋是一氧化二氮的一個(gè)重要來(lái)源。無(wú)機(jī)氮肥的大量使用和石化燃料及生物體的燃燒也能釋放出一定量的一氧化二氮。工業(yè)革命前一氧化二氮的濃度為288cm3·m-3,目前已增加到310cm3·m-3。據(jù)以往的觀測(cè)結(jié)果進(jìn)行推斷,大氣中一氧化二氮的年增加率仍將保持在0.25%左右。

（3）甲烷最重要的來(lái)源是沼澤、稻田和反芻動(dòng)物,這三項(xiàng)占總排放量的60%左右。天然氣、煤的采掘和有機(jī)廢棄物的燃燒等人類(lèi)活動(dòng)也產(chǎn)生甲烷。

（4）臭氧(O3)臭氧在大氣層的上部濃度最高,并且形成我們所熟悉的臭氧層，其可以吸收大氣中過(guò)量的紫外輻射,使生物的免疫系統(tǒng)免受損害。然而,近年來(lái),在大氣層的下部,一定數(shù)量的人造物質(zhì)聚集起來(lái),生成了低空臭氧,并且還在不斷生成。

（5）氯氟烴(CFCS)氯氟烴完全是人工合成物質(zhì),因其無(wú)毒、有惰性,而被廣泛應(yīng)用于滅火劑、制冷劑等化工產(chǎn)品的制造。從上個(gè)世紀(jì)來(lái),人工合成的鹵素碳化物不斷大量排入大氣,使其在大氣中的濃度迅速上升, 它們不僅濃度高,保留時(shí)間也很長(zhǎng),因而其對(duì)環(huán)境的影響也是長(zhǎng)期的。

人類(lèi)活動(dòng)導(dǎo)致溫室氣體被吸收量的減少

大氣中任何氣體的含量,都是由其排放量與被吸收量之間的平衡來(lái)決定的。但是,人類(lèi)活動(dòng)破壞了這種平衡,導(dǎo)致溫室氣體含量增加。如對(duì)CO2氣體,自然界主要是通過(guò)植物的光合作用進(jìn)行吸收的。而人類(lèi)對(duì)森林的大規(guī)?？撤?卻降低了自然界對(duì)CO2的吸收能力,破壞了CO2的排放量與被吸收量之間的平衡,導(dǎo)致CO2大氣含量增加。

溫室效應(yīng)帶來(lái)的后果

自然災(zāi)害

溫室效應(yīng)加速，地球升溫，大氣惡化，必然氣候帶遷移，冰川消融，海面上漲，自然災(zāi)害頻頻發(fā)生。一系列變化，人類(lèi)和地球面臨嚴(yán)峻的威脅。溫室效應(yīng)帶來(lái)的自然災(zāi)害現(xiàn)總結(jié)為以下幾點(diǎn)：

(一)海平面上升今后50或100年內(nèi)，全球溫度升高幾攝氏度，海洋發(fā)生膨脹，山地冰川融化，和格林蘭冰原南緣可能后退，海平面會(huì)升高0.2一1.5米。海平面升高，嚴(yán)重危及沿海地區(qū)的居住條件和生態(tài)系統(tǒng)。

(二)颶風(fēng)和大風(fēng)暴頻繁 海洋升溫，使其逐漸增多的水蒸氣在大氣中產(chǎn)生更強(qiáng)烈的對(duì)流，其結(jié)果咫風(fēng)和大風(fēng)暴更為頻繁。已知太平洋周?chē)资芘_(tái)風(fēng)襲擊的地區(qū)在過(guò)去20年間大約增加了1/6。

（三）干旱地區(qū)增加 地球升溫加速水份蒸發(fā)而減少河流流量，也就是說(shuō)大氣中水蒸氣增多，意味著某些地區(qū)干早概率增加，預(yù)計(jì)2030年，低緯地區(qū)酷暑季節(jié)干早的概率增加到每3年一次，而50年代僅20年一次。

（四）地震 環(huán)境因子太陽(yáng)活動(dòng)和氣象與地震之間存在某些聯(lián)系，對(duì)地震的發(fā)生常常起有調(diào)制和觸發(fā)的作用。溫度效應(yīng)的加速，地溫升高大氣變化，以及太陽(yáng)表面劇烈活動(dòng)釋放的能量，無(wú)疑影響到地震發(fā)生的頻度和強(qiáng)度。

對(duì)生態(tài)的影響

有人曾經(jīng)說(shuō)過(guò),環(huán)境的污染和生態(tài)的破壞比戰(zhàn)爭(zhēng)給人類(lèi)帶來(lái)的威脅更大,而由溫室效應(yīng)引起的地球表面溫度上升正在破壞著地球上的生態(tài)平衡,這主要表現(xiàn)在植物、動(dòng)物和昆蟲(chóng)出現(xiàn)遷移現(xiàn)象,以適應(yīng)氣候變化;一些動(dòng)植物因不適應(yīng)環(huán)境而被毀滅，嚴(yán)重的影響著生物多樣性。另外，一些農(nóng)作物的產(chǎn)量由于氣溫上升而下降,甚至無(wú)收;沙漠地區(qū)由此不斷擴(kuò)大;森林面積不斷減小;干旱連年發(fā)生。這種生態(tài)平衡的破壞對(duì)人類(lèi)社會(huì)的發(fā)展勢(shì)必產(chǎn)生不良影響。

促進(jìn)疾病的蔓延

溫室效應(yīng)造成的氣溫升高和臭氧層變薄而引起的紫外線輻射加強(qiáng)會(huì)使某些疾病蔓延,同時(shí)也會(huì)損害人體自身對(duì)疾病的預(yù)防能力。紫外線的輻射不僅會(huì)導(dǎo)致癌癥,而且還會(huì)改變或消除免疫系統(tǒng),加劇了一些與皮膚有關(guān)的疾病的產(chǎn)生,如麻瘋病、天花、皮膚潰瘍和皰疹等。例如，由于氣溫升高,在南美洲和中美洲由吸血蝙蝠傳染的狂犬病、登萊熱和黃熱病有可能傳播到北美洲。例外據(jù)證實(shí),臭氧層的臭氧量減少1%,放射到地面的紫外線則增多2%,皮膚癌的發(fā)病率相應(yīng)增多4%—6%,過(guò)量的紫外線還可以加速艾滋病的發(fā)病率,甚至引起天然電磁場(chǎng)的變化,影響人類(lèi)的整個(gè)健康。

溫室效應(yīng)的應(yīng)對(duì)策略

溫室效應(yīng)已引起全世界的密切關(guān)注并就此展開(kāi)了熱烈討論。近年來(lái)各有關(guān)專(zhuān)家已相繼展開(kāi)了一系列的地區(qū)性和國(guó)際性會(huì)議，共同商討具體措施和對(duì)策?，F(xiàn)總結(jié)如下：

（1）減少CO2的排放量 此是最有生命力的預(yù)防，能措施、替代能源(太陽(yáng)能如光電池、生物質(zhì)能)，或從煤、石油改為天然氣和其他含碳量低的然料，停止焚燒和砍伐森林并大面植樹(shù)造林。提出并制定“空氣法”，即向每個(gè)國(guó)家規(guī)定污染權(quán)，使二氧化碳等的排放量保持在一個(gè)全球標(biāo)準(zhǔn)之下。

（2）改變交通工具,完善機(jī)動(dòng)車(chē)輛 汽車(chē)尾氣是大氣中CO2的主要來(lái)源,因而改變交通工具由機(jī)械代替機(jī)動(dòng)對(duì)控制溫室效應(yīng)將起重大作用；另外加速研究新的裝置安裝在各種機(jī)動(dòng)車(chē)輛上來(lái)吸收、凈化其所排放的廢氣也是控制溫室效應(yīng)的重要措施。

（3）限制氯氟烴的生產(chǎn),研制新的制冷劑,代替?zhèn)鹘y(tǒng)的氣霧劑,是緩解溫室效應(yīng)的途徑之一。另外，面對(duì)著如此嚴(yán)重的挑戰(zhàn)，僅僅是某一個(gè)個(gè)人或國(guó)家的努力是不可能取得成功的，它需要我們?nèi)澜缛祟?lèi)的共同努力，通力合作。溫室效應(yīng)和臭氧層的破壞是全球性的“災(zāi)難”,因此,各國(guó)有關(guān)的專(zhuān)家、學(xué)者應(yīng)通力合作,共同研究,并制定出科學(xué)的方法,緩解現(xiàn)存問(wèn)題,控制未來(lái)新的溫室效應(yīng)的再形成。（4）保護(hù)森林的對(duì)策方案

今日以熱帶雨林為生的全球森林，正在遭到人為持續(xù)不斷的急劇破壞。有效的因應(yīng)對(duì)策，便是趕快停止這種毫無(wú)節(jié)制的森林破壞，另一方面實(shí)施大規(guī)模的造林工作，努力促進(jìn)森林再生。目前由於森林破壞而被釋放到大氣中的二氧化碳，根據(jù)估計(jì)每年約在1～2gt.碳量左右。倘若各國(guó)認(rèn)真推動(dòng)節(jié)制砍伐與森林再生計(jì)劃，到了二○五○年，可能會(huì)使整個(gè)生物圈每年吸收相當(dāng)於0.7gt.碳量的二氧化碳。具結(jié)果得以降低七%左右的溫室效應(yīng)。

（5）改善其他各種場(chǎng)合的能源使用效率 是要改善其他各種場(chǎng)合的能源使用效率。今日人類(lèi)生活，到處都在大量使用能源，其中尤以住宅和辦公室的冷暖氣設(shè)備為最。因此，對(duì)於提升能源使用效率方面，仍然具有大幅改善余地，這對(duì)二○五○年為止的地球溫暖化，預(yù)計(jì)可以達(dá)到八%左右的抑制效果。

（6）鼓勵(lì)使用天然瓦斯作為當(dāng)前的主要能源 因?yàn)樘烊煌咚馆^少排放二氧化碳。最近日本都市也都普遍改用天然瓦斯取代液化瓦斯，此案則是希望更進(jìn)一步推廣這種運(yùn)動(dòng)。惟其抑制溫暖化的效果并不太大，頂多只有一%的程度左右。（7）鼓勵(lì)使用太陽(yáng)能

譬如推動(dòng)所謂「陽(yáng)光計(jì)劃」之類(lèi)。這方面的努力能使化石燃料用量相對(duì)減少，因此對(duì)於降低溫室效應(yīng)具備直接效果。不過(guò)，就算積極推動(dòng)此項(xiàng)方案，對(duì)於二○五○年為止的溫暖化，只具四%左右的抑制效果。其效果似乎未如人們的期待。

（8）開(kāi)發(fā)替代能源

利用生物能源(Biomass Energy)作為新的乾凈能源。亦即利用植物經(jīng)由光合作用制造出來(lái)的有機(jī)物充當(dāng)燃料，藉以取代石油等既有的高污染性能源。燃燒生物能源也會(huì)產(chǎn)生二氧化碳，這點(diǎn)固然是和化石燃料相同，不過(guò)生物能源系從大自然中不斷吸取二氧化碳作為原料，故可成為重覆循環(huán)的再生能源，達(dá)到抑制二氧化碳濃度增長(zhǎng)的效果。

結(jié)論

伴隨著人類(lèi)社會(huì)文明進(jìn)步而來(lái)的溫室效應(yīng)已在無(wú)聲無(wú)息地危及著人類(lèi)的生存環(huán)境，因此加速對(duì)其形成原因及后果的研究對(duì)實(shí)施合理的對(duì)策來(lái)緩和清除由此而產(chǎn)生的后果具有重要的實(shí)際意義?？刂茰厥覛怏w排放,保護(hù)大氣環(huán)境,不僅與我國(guó)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo)是一致，同時(shí)也是全世界人民的共同愿望。我們每個(gè)人的手里都緊握著珍貴的資源、能源,掌握著一份民族生息發(fā)展的“命脈”。已有52位諾貝爾獎(jiǎng)獲得者和700多名美國(guó)權(quán)威科學(xué)家簽名上書(shū)政府，力促聯(lián)合各國(guó)通力合作，采取對(duì)策，以“穩(wěn)定”全球的氣候，“遏住”地球的危機(jī)。成之毀之、愛(ài)損之在于我們的一舉一動(dòng)。為了我們的今天更為了我們后代的明天，為了地球的長(zhǎng)久，全世界人民更應(yīng)該團(tuán)結(jié)起來(lái)，共同應(yīng)對(duì)日益嚴(yán)重的溫室效應(yīng)。

參考文獻(xiàn)：

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第二篇：傳熱學(xué)試題

傳熱學(xué)

（二）本試題分兩部分，第一部分為選擇題，1 頁(yè)至 2 頁(yè)，每二部分為非選擇題，3 頁(yè)至 7 頁(yè)，共 7 頁(yè)；選擇題 20 分，非選擇題 80 分，滿(mǎn)分 100 分?？荚嚂r(shí)間 150 分鐘。

第一部分 選擇題

一、單項(xiàng)選擇題（本大題共 10 小題，每小題 2 分，共 20 分）在每小題列出的四個(gè)選項(xiàng)中只有一個(gè)選項(xiàng)是符合題目要求的，請(qǐng)將正確選項(xiàng)前的字母填在題后的括號(hào)內(nèi)。

．對(duì)于過(guò)熱器中：高溫?zé)煔狻獗凇鷥?nèi)壁→過(guò)熱的傳熱過(guò)程次序?yàn)椋ǎ粒〢 ．復(fù)合換熱、導(dǎo)熱、對(duì)流換熱 B ．導(dǎo)熱、對(duì)流換熱、復(fù)合換熱 C ．對(duì)流換熱、復(fù)合換熱、導(dǎo)熱 D ．復(fù)合換熱、對(duì)流換熱、導(dǎo)熱

．溫度對(duì)輻射換熱的影響 對(duì)對(duì)流換熱的影響。（Ｂ）

A ．等于

B ．大于

C ．小于

D ．可能大于、小于

．對(duì)充換熱系數(shù)為 1000W/(m 2 · K)、溫度為 77 ℃的水流經(jīng) 27 ℃的壁面，其對(duì)流換熱的熱流密度為（Ｄ）

A ． 8 × 10 4 W/m 2 B ． 6 × 10 4 W/m 2 C ． 7 × 10 4 W/m 2 D ． 5 × 10 4 W/m 2 4 ．流體流過(guò)管內(nèi)進(jìn)行對(duì)流換熱時(shí)，當(dāng) l/d 時(shí)，要進(jìn)行入口效應(yīng)的修正。（Ｃ）A ．＞ 50 B ．＝ 80 C ．＜ 50 D ．＝ 100 5 ．爐墻內(nèi)壁到外壁的熱傳遞過(guò)程為（Ｄ）A ．熱對(duì)流 B ．復(fù)合換熱 C ．對(duì)流換熱 D ．導(dǎo)熱 6 ．下述哪個(gè)參數(shù)表示傳熱過(guò)程的強(qiáng)烈程度？（Ａ）A ． k B ．λ C ．α c D ．α

．雷諾準(zhǔn)則反映了 的對(duì)比關(guān)系？（Ｂ）A ．重力和慣性力 B ．慣性和粘性力 C ．重力和粘性力 D ．浮升力和粘性力 8 ．下列何種材料表面的法向黑度為最大？ Ｃ A ．磨光的銀 B ．無(wú)光澤的黃銅 C ．各種顏色的油漆 D ．粗糙的沿

．在熱平衡的條件下，任何物體對(duì)黑體輻射的吸收率 同溫度下該物體的黑度。（Ｃ）A ．大于 B ．小于 C ．恒等于 D ．無(wú)法比較

．五種具有實(shí)際意義的換熱過(guò)程為：導(dǎo)熱、對(duì)流換熱、復(fù)合換熱、傳熱過(guò)程和（Ａ）A ．輻射換熱 B ．熱輻射 C ．熱對(duì)流 D ．無(wú)法確定

第二部分 非選擇題

二、填空題（本大題共 10 小題，每小題 2 分，共 20 分）

．已知某大平壁的厚度為 10mm，材料導(dǎo)熱系數(shù)為 45W/(m · K)，則通過(guò)該平壁單位導(dǎo)熱面積的導(dǎo)熱熱阻為。

．已知某換熱壁面的污垢熱阻為 0.0003（m 2 · K），若該換熱壁面剛投入運(yùn)行時(shí)的傳熱系數(shù)為 340W（m 2 · K），則該換熱壁面有污垢時(shí)的傳熱系數(shù)為。13 ．采用小管徑的管子是 對(duì)流換熱的一種措施。14 ．壁溫接近換熱系數(shù) 一側(cè)流體的溫度。

．研究對(duì)流換熱的主要任務(wù)是求解，進(jìn)而確定對(duì)流換熱的熱流量。16 ．熱對(duì)流時(shí)，能量與 同時(shí)轉(zhuǎn)移。

．導(dǎo)熱系數(shù)的大小表征物質(zhì) 能力的強(qiáng)弱。

．一般情況下氣體的對(duì)流換熱系數(shù) 液體的對(duì)流換熱系數(shù)。19 ．在一定的進(jìn)出口溫度條件下，的平均溫差最大。20 ． 是在相同溫度下輻射能力最強(qiáng)的物體。

三、名詞解釋?zhuān)ū敬箢}共 5 小題，每小題 4 分，共 20 分）

．穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱 22 ．穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng) 23 ．熱對(duì)流 24 ．傳熱過(guò)程 25 ．肋壁總效率

四、簡(jiǎn)答題（本大題共 2 小題，每小題 8 分，共 16 分）

．不凝結(jié)氣體含量如何影響了蒸汽凝結(jié)時(shí)的對(duì)流換熱系數(shù)值？其影響程度如何？凝汽器如何解決這個(gè)問(wèn)題？

．寫(xiě)出直角坐標(biāo)系中導(dǎo)熱微分方程的一般表達(dá)式，它是根據(jù)什么原理建立起來(lái)的？它在導(dǎo)熱問(wèn)題的分析計(jì)算中有何作用？

五、計(jì)算題（本大題共 2 小題，每小題 12 分，共 24 分）

．兩塊平行放置的平板 1 和 2，相關(guān)尺寸如圖示。已知： t 1 =177 ℃、t 2 =27 ℃、ε 1 =0.8、ε 2 =0.4、X 1，2 ＝ 0.2。試用網(wǎng)絡(luò)法求：

? 兩平板之間的輻射換熱量；

? 若兩平板均為黑體表面，輻射換熱量又等于多少？

．一臺(tái)逆流式換熱器用水來(lái)冷卻潤(rùn)滑油。流量為 2.5kg /s 的冷卻水在管內(nèi)流動(dòng)，其進(jìn)出口溫度分別為 15 ℃ 和 60 ℃，比熱為 4174J/(kg · k)；熱油進(jìn)出口溫度分別為 110 和 70，比熱為 2190 J/(kg · k)。傳熱系數(shù)為 400W（m 2 · k）。試計(jì)算所需的傳熱面積。

傳熱學(xué)

（二）參考答案

一、單項(xiàng)選擇題（本大題共 10 小題，每小題 2 分，共 20 分）

1? A 2 ． B 3 ． D 4 ． C 5 ． D 6 ． A 7 ． B 8 ． C 9 ． C 10 ． A

二、填空題（本大題共 10 小題，每小題 2 分，共 20 分）

． 2.22 × 10 － 4（m 2 · k）/W（若沒(méi)寫(xiě)單位，扣 0.5 分。）

． 308.5W/（m 2 · k）[ 或 309W/（m 2 · k）或 308W/（m 2 · k）]（若不寫(xiě)單位，扣 0.5 分）13 ．強(qiáng)化 14 ．較大

．對(duì)流換熱系數(shù)（或α c 均可）16 ．質(zhì)量（或物質(zhì)）17 ．導(dǎo)熱 18 ．小于 19 ．逆流 20 ．黑體

三、名詞解釋?zhuān)ū敬箢}共 5 小題，每小題 4 分，共 20 分）

． 【參考答案】

發(fā)生在穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng)內(nèi)的導(dǎo)熱過(guò)程稱(chēng)為穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱。

（或：物體中的溫度分布不隨時(shí)間而變化的導(dǎo)熱稱(chēng)為穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱。）22 ．【參考答案】

溫度場(chǎng)內(nèi)各點(diǎn)的溫度不隨時(shí)間變化。（或溫度場(chǎng)不隨時(shí)間變化。）23 ．【參考答案】

依靠流體各部分之間的宏觀運(yùn)行，把熱量由一處帶到另一處的熱傳遞現(xiàn)象。24 ．【參考答案】

熱量由固體壁面一側(cè)的熱流體通過(guò)固體壁面?zhèn)鬟f給另一側(cè)冷流體的過(guò)程。25 ．【參考答案】 肋側(cè)表面總的實(shí)際散熱量與肋壁 測(cè)溫度均為肋基溫度的理想散熱量之比。

四、簡(jiǎn)答題）本大題共 2 小題，每小題 8 分，共 16 分）

．【參考答案及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)】

（1）因在工業(yè)凝汽器設(shè)備的凝結(jié)溫度下，蒸汽中所含有的空氣等氣體是不會(huì)凝結(jié)的，故稱(chēng)這些氣體成分為不凝結(jié)氣體。當(dāng)蒸汽凝結(jié)時(shí)，不凝結(jié)氣體聚積在液膜附近，形成不凝結(jié)氣體層，遠(yuǎn)處的蒸汽在抵達(dá)液膜表面進(jìn)行凝結(jié)前，必須以擴(kuò)散方式穿過(guò)這個(gè)氣體層，這就使凝結(jié)換熱過(guò)程增加了一個(gè)熱阻，即氣相熱阻，所以 α c 降低。（3 分）

（2）在一般冷凝溫差下，當(dāng)不凝結(jié)氣體含量為 1% 時(shí)，換熱系數(shù)將只達(dá)純凈蒸汽的 40% 左右，后果是很?chē)?yán)重的。（3 分，答 50% 左右也可）

（3）這是凝汽器必須裝設(shè)抽氣器的主要原因之一。（2 分）27 ． 【參考答案及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)】

（1）直角坐標(biāo)系中導(dǎo)熱微分方程的一般表達(dá)式為：（3 分）

（2）它是根據(jù)導(dǎo)熱基本定律（或傅里葉定律）和能量守恒定律建立起來(lái)的。（2 分）

（3）作用：確定導(dǎo)熱體內(nèi)的溫度分布（或溫度場(chǎng)）。（3 分）

五、計(jì)算題（本大題共 2 小題，每小題 12，共 24 分）

． 【參考答案及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)】

（1）(3 分)(2 分)=1105.65W（1 分）

? 若兩表面為黑體表面，則（3 分）

（2 分）

=1492.63W（1 分）

若不寫(xiě)單位，扣 0.5 分若直接把值代入而沒(méi)寫(xiě)出公式，也可給分。29 ． 【參考答案及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)】

已知： q m2 =2.5kg/s

? 計(jì)算平均溫差

（2）計(jì)算水所吸收的熱量

（3 分）

（3）計(jì)算傳熱面積

由 得

（5 分）

(4 分)若不寫(xiě)單位，扣 0.5 分若沒(méi)寫(xiě)公式，直接把值代入，也可給分。

傳熱學(xué)

（三）本試題分兩部分，第一部分為選擇題，1 頁(yè)至 2 頁(yè)，第二部分為非選擇題，3 頁(yè)至 7 頁(yè)。本試題共 7 頁(yè)；選擇題 20 分，非選擇題 80 分，滿(mǎn)分 100 分?？荚嚂r(shí)間 150 分鐘。

第一部分 選擇題

一、單項(xiàng)選擇題（本大題 10 小題，每小題 2 分，共 20 分）

在每小題列出的四個(gè)選項(xiàng)中只有一個(gè)選項(xiàng)是符合題目要求的，請(qǐng)將正確項(xiàng)前的字母填在題后的括號(hào)內(nèi)。1.在鍋爐的爐墻中：煙氣 內(nèi)壁 外壁 大氣的熱過(guò)和序?yàn)?: 【 】 A.輻射換熱 , 導(dǎo)熱 , 復(fù)合換熱 B.導(dǎo)熱，對(duì)流換熱，輻射換熱 C.對(duì)流換熱淚盈眶，復(fù)合換熱，導(dǎo)熱 D.復(fù)合換熱，對(duì)流換熱，導(dǎo)熱

2.由表面 1 和表面 2 組成的封閉系統(tǒng)中： X 1,2 _____ X 2,1。A.等于 B.小于 C.可能大于，等于，小于 D.大于 3.流體流過(guò)短管內(nèi)進(jìn)行對(duì)流換熱時(shí)其入口效應(yīng)修正系數(shù) 【 】 A.=1 B.>1 C.<1 D.=0 4.在其他條件相同的情況下 , 下列哪種物質(zhì)的導(dǎo)熱能力最差 ? 【 】 A.空氣 B.水 C.氫氣 D.油 5.下列哪種物質(zhì)中不可能產(chǎn)生熱對(duì)流 ? A.空氣 B.水 C.油 D.鋼板 6.Gr 準(zhǔn)則反映了 ________ 的對(duì)比關(guān)系。A.重力和慣性力 B.慣性力和粘性力 C.重力和粘性力 D.角系數(shù) 7.表面輻射熱阻與 ________ 無(wú)關(guān)。A.表面粗糙度 B.表面溫度 C.表面積 D.角系數(shù)

8.氣體的導(dǎo)熱系數(shù)隨溫度的升高而 【 】 A.減小 B.不變

C.套管式換熱器 D.無(wú)法確定

9.下列哪種設(shè)備不屬于間壁式換熱器 ? 【 】 A.1-2 型管殼式換熱器 ? B.2-4 型管殼式換熱器 C.套管式換熱器 D.回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器 10.熱傳遞的三種基本方式為 【 】 A.導(dǎo)熱、熱對(duì)流和傳熱過(guò)熱 B.導(dǎo)熱、熱對(duì)流和輻射換熱 C.導(dǎo)熱、熱對(duì)流和熱輻射 D.導(dǎo)熱、輻射換熱和對(duì)流換熱

第二部分 非選擇題

二、填空題（本大題共 10 小題，每小題 2 分，共 20 分）

11.在一臺(tái)順流式的換熱器中，已知熱流體的進(jìn)出口溫度分別為 180 和 100，冷流體的進(jìn)出口溫度分別為 40 和 80，則對(duì)數(shù)平均溫差為 ___________。

12.已知一灰體表面的溫度為 127，黑度為 0.5，則其車(chē)輛射力為 ____________。13.為了達(dá)到降低壁溫的目的，肋片應(yīng)裝在 ________ 一側(cè)。14.灰體就是吸收率與 ________ 無(wú)關(guān)的物體。

15.冬季室內(nèi)暖氣壁面與附近空氣之間的換熱屬于 ________ 換熱。16.傳熱系數(shù)的物理意義是指 _________ 間溫度差為１時(shí)的傳熱熱流密度。17.黑度是表明物體 ________ 能力強(qiáng)弱的一個(gè)物理量。

18.肋壁總效率為 _______ 與肋壁側(cè)溫度均為肋基溫度時(shí)的理想散熱量之比。

19.在一個(gè)傳熱過(guò)程中，當(dāng)壁面兩側(cè)換熱熱阻相差較多時(shí)，增大換熱熱阻 _______ 一側(cè)的換熱系數(shù)對(duì)于提高傳熱系數(shù)最有效。20.１－２型管殼式換熱器型號(hào)中的“２”表示 _________。

三、名詞解釋?zhuān)ū敬箢}５小題，每小題４分，共２０分）

21.換熱器的效能（有效度）22.大容器沸騰 23.準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱 24.黑體 25.復(fù)合換熱

四、簡(jiǎn)答題（本大題共２小題，每小題８分，共１６分）

26.氣體輻射有哪些特點(diǎn)？

27.為什么高溫過(guò)熱器一般采用順流式和逆流式混合布置的方式？

五、計(jì)算題（本大題２小題，每小題１２分，共２４分）

28.某爐墻由耐火磚和保溫板組成，厚度分別為 200mm 和 80mm，導(dǎo)熱系數(shù)分別為 0.8W/(m.K)和 0.11W/(m.K)，爐墻內(nèi)外側(cè)壁溫分別為 600。C 和 70。C。求爐墻單位面積的熱損失和兩層材料間的溫度。

29.以 0.8m/s 的流速在內(nèi)徑為 2.5cm 的直管內(nèi)流動(dòng)，管子內(nèi)表面溫度為 60。C，水的平均溫度為 30。管長(zhǎng)２ m。試求水所吸收的熱量。（已知 30。C 時(shí) , 水的物性參數(shù)為： C p =4.17KJ/(kg.K), λ =61.8 × 10-2 W/(m.K), ρ =995.7kg/m 3 , μ =0.805 × 10-6 m 2 /s,）Pr=5.42, 水 60。C 時(shí)的 υ =469.9 × 10-6 kg/(m.s))。已知水在管內(nèi)流動(dòng)時(shí)的準(zhǔn)則方程式為

（１）Nu f =0.027Re f 0.8 Pr f 0.4 ε 1 ε R 適用條件： Re f =10 4 — 1.2 × 10 5 , Rr f =0.6-120, 水與壁面間的換熱溫差 t ≤ 30C °

（２）Nu f =0.027Re f 0.2 Pr f 1/3(μ f / μ w)0.11 ε 1 ε R 適用條件： Re f =10 4 ~ 1.75 × 10 6 , Pr f = 0.6 ~ 700, 水與壁面間的換熱溫差 t > ３０ 以上兩個(gè)準(zhǔn)則方程式的定性溫度均為流體的平均溫度（μ w 的定性溫度為管內(nèi)壁溫度）, 特性尺度為管內(nèi)徑。

傳熱學(xué)

（三）參考答案

一、單項(xiàng)選擇題（本大題共 10 小題，每小題 2 分，共 20 分）

． A 2.C 3.B 4.A 5.D 6.D 7.D 8.C 9.D 10.C

二、填空題（本大題共 10 小題，每小 2 分，共 20 分）

． 61.7 ° C 或 61.7 ° C(若不寫(xiě)單位 , 扣 0.5 分)12 ． 725.76W/m 2 或 726W/m 2(若不寫(xiě)單位 , 扣 0.5 分)13 ．冷流體

．波長(zhǎng)或 “ λ ” 復(fù)合 15.復(fù)合

．熱冷流體(或＂冷熱流體＂也可，＂熱流體和冷流體)也可)17.輻射 18.肋壁實(shí)際散熱量

19.較大或 “ 大＂、“較高” 20.管程數(shù)

三、名詞解釋?zhuān)ū敬箢}共 5 小題，每小題 4 分，共 20 分）

．【參考答案及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)】

換熱器的實(shí)際傳熱量與最大可能傳熱量之比。或

．【參考答案及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)】

高于液體飽和溫度的熱壁面沉浸在具有自由表面的液體中所發(fā)生的沸騰。

? 【參考答案及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)】

物體內(nèi)各點(diǎn)溫升速度不變的導(dǎo)熱過(guò)程。

? 【參考答案及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)】

吸收率等于 1 的物體。

? 【參考答案及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)】

對(duì)流換熱與輻射換熱同時(shí)存在的綜合熱傳遞過(guò)程。

四、簡(jiǎn)答題（本大題共 2 小題，每小題 8 分，共 16 分）

．【參考答案及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)】

（1）氣體的輻射（和吸收）對(duì)波長(zhǎng)有強(qiáng)烈的選擇性，即它只能輻射和吸收某些波長(zhǎng)范圍內(nèi)的能量。

（2）氣體的輻射（和吸收）是在整個(gè)容積中進(jìn)行的。固體和液體不能穿透熱射線，所以它們的輻射（和吸收）只在表面進(jìn)行。

評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)：（1）答出 4 分：（2）答出 4 分。27 ．【參考答案及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)】

（1）因?yàn)樵谝欢ǖ倪M(jìn)出口溫度條件下，逆流的平均溫差最大，順流的平均溫差最小，即采用逆流方式有利于設(shè)備的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

（2）但逆流式換熱器也有缺點(diǎn)，其熱流體和冷流體的最高溫度集中在換熱器的同一端，使得該處的壁溫較高，即這一端金屬材料要承受的溫度高于順流型換熱器，不利于設(shè)備的安全運(yùn)行。

（3）所以高溫過(guò)熱器一般采用順流式和逆流式混合布置的方式，即在煙溫較高區(qū)域采用順流布置，在煙溫較低區(qū)域采用逆流布置。

評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)：（1）答出 2 分；（2）答出 2 分；

（3）答出 3 分。

五、計(jì)算題（本大題共 2 小題，每小題 12 分，共 24 分）

? 28 ．【參考答案及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)】 29 ．【參考答案及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)】

第三篇：傳熱學(xué)思考題

第1章 《緒論》思考題

1、一維大平壁穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱傅里葉定律的形式與牛頓冷卻公式頗相似，那么為什么導(dǎo)熱系數(shù)?是物性，表面

傳熱系數(shù)h卻不是物性？

2、導(dǎo)熱傅里葉定律的寫(xiě)法（指負(fù)號(hào)）與問(wèn)題中坐標(biāo)的方位有沒(méi)有什么關(guān)系？思考題1.1附圖中兩種情形

所對(duì)應(yīng)的熱流方程是否相同？

3、試分析一只普通白熾燈泡點(diǎn)亮?xí)r的熱量傳遞過(guò)程。

4、試分析一個(gè)灌滿(mǎn)熱水的暖水瓶的散熱全過(guò)程中所有環(huán)節(jié)，應(yīng)如何提高它的保溫性能？

5、請(qǐng)說(shuō)明“傳熱過(guò)程”和“復(fù)合換熱過(guò)程”這兩個(gè)概念的不同點(diǎn)和相同點(diǎn)？

6、對(duì)導(dǎo)熱熱流密度q和對(duì)對(duì)流換熱時(shí)熱流密度q的正負(fù)規(guī)定是否相同？為什么？

7、你能正確區(qū)別熱量，熱流量，熱流密度（或稱(chēng)熱流通量）幾個(gè)不同稱(chēng)呼的準(zhǔn)確含義嗎？它們哪些是矢

量？在針對(duì)控制體積求和時(shí)，上述三個(gè)量是否處理方法相同？

8、把q寫(xiě)成 ?/A，需要附加什么條件，還是無(wú)條件？

9、你認(rèn)為100 ℃的水和100 ℃的空氣，哪個(gè)引起的燙傷更嚴(yán)重？為什么？

10、酷熱的夏天，用打開(kāi)冰箱門(mén)的方法能不能使室內(nèi)溫度有明顯的下降？

11、熱對(duì)流與對(duì)流換熱有何根本的區(qū)別？

12、列舉你所了解的生活中或工程領(lǐng)域中傳熱的若干應(yīng)用實(shí)例，并分析他們的基本傳熱原理。

13、為什么針對(duì)控制容積和針對(duì)表面的能量平衡關(guān)系有根本的差別？

14、你認(rèn)為傳熱學(xué)與熱力學(xué)的研究對(duì)象和研究?jī)?nèi)容有什么相同和不同？

15、三十多年以前，一名叫姆貝巴（Mpemba）的非洲學(xué)生曾經(jīng)發(fā)現(xiàn)，同等條件下放在冰箱中的熱冰琪淋

汁反而比冷冰琪淋汁先開(kāi)始結(jié)冰。他請(qǐng)一位物理系的教授解釋這個(gè)現(xiàn)象。教授作了實(shí)測(cè)：用直徑45 mm，容積 100 cm3 的玻璃杯放入溫度不同的水在冰箱中凍結(jié)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，在初始溫度30℃～80℃范圍內(nèi)，溫度越高，結(jié)冰越早。你對(duì)這個(gè)問(wèn)題如何認(rèn)識(shí)？

16、一位家庭主婦告訴她的工程師丈夫說(shuō)，站在打開(kāi)門(mén)的冰箱前會(huì)感覺(jué)很冷。丈夫說(shuō)不可能，理由是冰箱

內(nèi)沒(méi)有風(fēng)扇，不會(huì)將冷風(fēng)吹到她的身上。你覺(jué)得是妻子說(shuō)得對(duì)，還是丈夫說(shuō)得對(duì)？

17、夏季會(huì)議室中的空調(diào)把室溫定在24℃，同一個(gè)房間在冬天供暖季內(nèi)將室溫也調(diào)到24℃。但是夏季室

內(nèi)人們穿短褲、裙子感覺(jué)舒適，冬天則必須穿長(zhǎng)袖長(zhǎng)褲甚至毛衣。請(qǐng)問(wèn)這是為什么？

第四篇：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)傳熱學(xué)

中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)2000年傳熱學(xué)

d2t

一、已知一根一維均質(zhì)棒，在穩(wěn)態(tài)、無(wú)內(nèi)熱源條件下，試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)2?0（式中T為溫

dx度，x為空間坐標(biāo)），試判斷棒材的導(dǎo)熱系數(shù)??t?隨T增大呢，還是減小？（10分）

解：q???dtdtdtq???0(1?bt)?(1?bt)?? dxdxdx?0??dt?2?d2tdtdtd2t(1?bt)2?b??0?2??b???/?1?bt??

dxdxdxdx??dx????兩邊對(duì)x求導(dǎo)：

?dt?因?yàn)?/p>

1+bt>0，???0

?dx?d2t所以2?0?b?0，即導(dǎo)熱系數(shù)??t?隨T增大。

dx

二、將直徑為D，初始均溫Ti的金屬圓球懸掛在四周壁溫為T(mén)w，空氣溫度為T(mén)?的大房間內(nèi)。已知圓球表面發(fā)射率?，空氣對(duì)流系數(shù)h。如果對(duì)流換熱和輻射換熱兩者數(shù)量級(jí)相同，1能應(yīng)用集總熱容法（即集總參數(shù)法）的準(zhǔn)則；○2在上述準(zhǔn)則下，圓球溫度T隨時(shí)試建立○間?變化的微分方程。（10分）

解：（1）純對(duì)流換熱條件下應(yīng)用集總參數(shù)法的條件：Bi?2hr??0.1。

本題中物體的熱交換有對(duì)流換熱和輻射換熱，且兩者數(shù)量級(jí)相同，所以考慮輻射后的當(dāng)量換熱系數(shù)是原換熱系數(shù)的2倍，則反映內(nèi)外熱阻之比的準(zhǔn)則條件為Bi'?2hr??0.1?Bi?0.05

（2）在符合上述準(zhǔn)則條件下，內(nèi)熱阻可以忽略，溫度與空間位置無(wú)關(guān)，只是時(shí)間的函數(shù)，由此得導(dǎo)熱微分方程

?cVdT?hA?T??T????ATw4?T4 d???對(duì)于球體：

V/A=D/6 微分方程

?cDdT?h?T??T?????Tw4?T4?

6d?初始條件

??0，T?Ti 三、一無(wú)限大平壁厚?，導(dǎo)熱系數(shù)?=常量，內(nèi)熱源產(chǎn)熱率?均勻，且為常數(shù)，已知兩

1出現(xiàn)在平壁內(nèi)部的最高溫度t2壁面溫度分別保持t1、t2（t1>t2）。求○max；○從兩壁面?zhèn)鞒?/p>

?的熱流密度值（或熱流量）。（10分）解：由題意可列出微分方程如下：

dt??2??0?t??x?c1x?c2 2dx?2?邊界條件與積分常數(shù)

????1??2????x?0,t?t1?c1??t2?t1?????2??? ????x??,t?t2???c2?t12??溫度分布的無(wú)量綱參數(shù)方程

???t?t1???2?1?x/???x?1? t2?t1?2??t2?t1?????（1）平壁內(nèi)部的最高溫度tmax出現(xiàn)在dt?0處，解得 dxx??2??????t2?t1?

代入上式得

???1????2?2tmax?t1?t2???t2?t1??

2?4??????（2）熱流密度

dtt1?t2????q????????x??

dx?2??x?0,q1???t1?t2???????2 x??,q2???t1?t2?????

2四、何謂管內(nèi)層流流動(dòng)的入口段及充分發(fā)展段？求出密度?，常物性的流體在半徑r0的圓管內(nèi)，進(jìn)行穩(wěn)定不可壓流動(dòng)的平均速度um及平均溫度Tm的表達(dá)式；回答管內(nèi)流動(dòng)的短管換熱器效率是否高于同管徑的長(zhǎng)管換熱器？為什么？（10分）

答：（1）當(dāng)流體與管壁之間有熱交換時(shí)，管子壁面上的熱邊界層有一個(gè)從零開(kāi)始增長(zhǎng)，直到匯合于管子中心線的過(guò)程，當(dāng)流動(dòng)邊界層及熱邊界層匯合于管子中心線后稱(chēng)流動(dòng)及換熱已經(jīng)充分發(fā)展，此后的換熱強(qiáng)度將保持不變，從進(jìn)口到邊界層匯合點(diǎn)稱(chēng)為入口段，其后稱(chēng)為充分發(fā)展段。

（2）平均速度um?qm??r02（qm為質(zhì)量流量）平均溫度Tm?T1?T2（T1為進(jìn)口溫度，T2為出口溫度）

（3）管內(nèi)流動(dòng)的短管換熱器效率高于同管徑的長(zhǎng)管換熱器，這是因?yàn)樵诙坦軗Q熱器中，入口段的影響相對(duì)較大，而入口段邊界層較薄使得平均表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)較大。

五、假定不可壓，牛頓型流體，常物性，無(wú)內(nèi)熱源，忽略摩擦產(chǎn)生的耗散熱，試寫(xiě)出二維、穩(wěn)態(tài)對(duì)流換熱方程組，并說(shuō)明其中各項(xiàng)的物理意義。（10）

解：換熱微分方程h????t?t?y|y?0（對(duì)流換熱量等于壁面處的導(dǎo)熱量）

?t?t?2t?2t能量方程

u???a(2?)2?x?y?x?y（微元體的內(nèi)能變化量等于其邊界的導(dǎo)熱量）連續(xù)性方程?u????0（進(jìn)出微元體的質(zhì)量守恒）?x?y??u?u?P?2u?2u??)?Fx???(2?2)??(u?x?y?x?x?y?動(dòng)量方程? 22??(u??????)?F??p??(?????)y??x?y?y?2x?y2?(慣性力=體積力+壓力+粘滯力)

六、畫(huà)出如下各加熱表面的自然對(duì)流流動(dòng)示意圖：（1）兩平板傾斜，熱面在下，冷面在上；

（2）兩傾斜平板，上下面等溫Ts，置于大氣溫度T?（Ts>T?）中；

（3）兩豎壁組成的封閉有限矩形空間（上下表面絕熱）。（10分）答：見(jiàn)附錄B10圖1。

七、寫(xiě)出黑體輻射能的光譜分布表達(dá)式，寫(xiě)出輻射強(qiáng)度L的定義式，并證明L與方向無(wú)關(guān)的表面（即蘭貝特表面），其輻射力（即發(fā)射功率）E為πL。（10分）

答：黑體光譜輻射力Eb,??c1??5c2

e(?T)?1d?(?)輻射強(qiáng)度定義式L(?)?

dAd?cos?蘭內(nèi)特表面：半球空間各個(gè)方向上的定向輻射強(qiáng)度相等。

E?? ??2?E(?)d???Lcos?d??L???2???2?cos?sin?d?d??L?2???0d??2cos?sin?d??L?2????0?1?L?

2八、在一個(gè)晴朗初冬也夜晚，有效天空溫度Tsky??70℃，微風(fēng)引起的對(duì)流換熱系數(shù)h=28/(m?K),發(fā)現(xiàn)湖面上有一層薄冰出現(xiàn)，但檢測(cè)空氣溫度T?高于0℃，[假定為干空氣，水的長(zhǎng)波發(fā)射率為1，水與大地絕熱，不計(jì)水蒸發(fā)，??5.67?10W/(m?K)]，試?yán)碚?/p>

?8242估算T?。（10分）

解：由題意知湖面與空氣的對(duì)流換熱量和湖面與天空的輻射換熱量相等。

44h?T??Tice???(Tice?Tsky)

28?(T??273)?5.67?10?8?2734?2034?T??280.8K

九、兩種不透明的漫射涂層，其光譜吸收率分布a?(?)如附錄B10圖2所示。試從中選擇屋頂材料，問(wèn)那種涂層適合用夏天？那種適合用冬天？并示出理想的a?(?)的分布。

答：a?(?)為水平線的涂層適合冬天用，a?(?)為折線的涂層適合夏天用。理想分布：冬天a?(?)=1，夏天a?(?)=0。

十、相距很小，平行放置的兩塊很大的漫射一灰表面，如果發(fā)射率是0.8，為使兩塊表面的輻射傳熱速率減小到原來(lái)的1/10，需要放入一個(gè)薄防輻射層（遮熱板），其發(fā)射率應(yīng)為多少？

解：設(shè)遮熱板的發(fā)射率為?2。在未放防輻射層前系統(tǒng)黑度

???s1?1?1?11??1?11

11??11.50.80.8?1放入防輻射層后系統(tǒng)黑度

?s2?11 ??11??2?2?0.5??????1???????1??1?1??2??2由

?s21???2?0.138 ?s110

第五篇：傳熱學(xué)答案

2-4 一烘箱的爐門(mén)由兩種保溫材料A及B組成，且?A?2?B(見(jiàn)附圖)。已知?A?0.1W/(m.K),?B?0.06W/(m.K),烘箱內(nèi)空氣溫度tf1?400℃，內(nèi)壁面的總表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)h1?50W/(m.K)。為安全起見(jiàn)，希望烘箱爐門(mén)的 外表面溫度不得高于50℃。設(shè)可把爐門(mén)導(dǎo)熱作為一維問(wèn)題處理，試決定所需保溫材料的厚度。環(huán)境溫度tf2?25℃，外表面總傳熱系數(shù)h2?9.5W/(m.K)。

q?tf1?tfw2?A?A??B?B?h1?tf1?t??h2?t?tf2?解：熱損失為又tfw?50

℃；?A??B

?3聯(lián)立得?A?0.078m;?B?0.039m

2-16 一根直徑為3mm的銅導(dǎo)線，每米長(zhǎng)的電阻為2.22?10?。導(dǎo)線外包有厚為1mm導(dǎo)熱系數(shù)為0.15W/(m.K)的絕緣層。限定絕緣層的最高溫度為65℃，最低溫度為0℃。試確定在這種條件下導(dǎo)線中允許通過(guò)的最大電流。

Q?2?l?q?2??l(t1?t2)ln(r2/r1)?2??1?0.15?65?0?ln?2.5/1.5??119.8W解：根據(jù)題意有：

119.86?IR 解得：I?232.36A

-40 試由導(dǎo)熱微分方程出發(fā)，導(dǎo)出通過(guò)有內(nèi)熱源的空心柱體的穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱熱量計(jì)算式及壁中的溫度分布。?為常數(shù)。

解：有內(nèi)熱源空心圓柱體導(dǎo)熱系數(shù)為常數(shù)的導(dǎo)熱微分方程式為

1???t????r????0r?r??r?

2經(jīng)過(guò)積分得

t?c1lnr?c2?r?r??

?r3/?t0?tw??0lnr0?1?r3?因?yàn)樗缘?t?r?r0,t?tw;r?0,t?t0?r3/?t0?tw??0lnr0?1lnr?t0???對(duì)其求導(dǎo)得

2-53 過(guò)熱蒸氣在外徑為127mm的鋼管內(nèi)流過(guò)，測(cè)蒸氣溫度套管的布置如附圖所示。已知套管外徑d=15mm，壁厚?＝0.9mm，導(dǎo)熱系數(shù)??49.1W/(m.K)。蒸氣與套管間的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)h=105有的長(zhǎng)度。W/(m.K)2。為使測(cè)溫誤差小于蒸氣與鋼管壁溫度差的0.6％，試確定套管應(yīng)

?h?0?1ch?mh??0.6100, 解：按題意應(yīng)使?h?0?0.6%，ch?mh??166.7，查附錄得：mh?arc?ch(166.7)??5.81，m?hU。

3－7 如圖所示，一容器中裝有質(zhì)量為m、比熱容為c的流體，初始溫度為tO。另一流體在管內(nèi)凝結(jié)放熱，凝結(jié)溫度為t?。容器外殼絕熱良好。容器中的流體因有攪拌器的作用而可認(rèn)為任一時(shí)刻整個(gè)流體的溫度都是均勻的。管內(nèi)流體與容器中流體間的總傳熱系數(shù)k及傳熱面積A均為以知，k為常數(shù)。試導(dǎo)出開(kāi)始加熱后任一時(shí)刻t時(shí)容器中流體溫度的計(jì)算式。

解：按集總參數(shù)處理，容器中流體溫度由下面的微分方程式描述 ?A??10549.1?0.9?10?3?48.75，?H?5.8148.75?0.119mhA(T?T1)???cvt?t1dtd?

kA此方程的解為 t0?t1?exp(??c?)

0

03－10 一熱電偶熱接點(diǎn)可近似地看成為球形，初始溫度為25C，后被置于溫度為200C地氣流中。問(wèn)欲使熱電偶的時(shí)間常數(shù)?c?1s熱接點(diǎn)的直徑應(yīng)為多大？以知熱接點(diǎn)與氣流間的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為35W/(m?K)，熱接點(diǎn)的物性為：??20W/(m?k)，c?400J/(kg?k)，??8500kg/m32，如果氣流與熱接點(diǎn)之間還有輻射換熱，對(duì)所需的熱接點(diǎn)直徑有何影響？熱電偶引線的影響忽略不計(jì)。

解：由于熱電偶的直徑很小，一般滿(mǎn)足集總參數(shù)法，時(shí)間常數(shù)為：V/A?R/3?tch?1?3508500?400?10.29?10?5?c??cvhA

?5 故?cm

?0.617m 熱電偶的直徑： d?2R?2?3?10.29?10 驗(yàn)證Bi數(shù)是否滿(mǎn)足集總參數(shù)法 Biv?h(V/A)?350?10.29?1020?5 ??0.0018??0.0333

故滿(mǎn)足集總參數(shù)法條件。

若熱接點(diǎn)與氣流間存在輻射換熱，則總表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)h（包括對(duì)流和輻射）增加，由?c??cvhA知，保持?c不變，可使V/A增加，即熱接點(diǎn)直徑增加。

3－12 一塊單側(cè)表面積為A、初溫為t0的平板，一側(cè)表面突然受到恒定熱流密度q0的加熱，另一側(cè)表面受到初溫為t?的氣流冷卻，表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為h。試列出物體溫度隨時(shí)間變化的微分方程式并求解之。設(shè)內(nèi)阻可以不計(jì)，其他的幾何、物性參數(shù)均以知。解：由題意，物體內(nèi)部熱阻可以忽略，溫度只是時(shí)間的函數(shù)，一側(cè)的對(duì)流換熱和另一側(cè)恒熱流加熱作為內(nèi)熱源處理，根據(jù)熱平衡方程可得控制方程為: dt??cv?hA(t?t?)?Aqw?0?d??? ?t/t?0?t0

引入過(guò)余溫度??t?t?則: ?cvd?d??hA??Aqw?0 ?/t?0??0

?hA??Be?cv??qwh 上述控制方程的解為:B??0?qw 由初始條件有：

h，故溫度分布為: ??t?t???0exp(?hA?cv?)?qwh(1?exp(?hA?cv?))

3－13 一塊厚20mm的鋼板，加熱到5000C后置于200C的空氣中冷卻。設(shè)冷卻過(guò)程中鋼板兩側(cè)面的平均表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為35W/(m?K),鋼板的導(dǎo)熱系數(shù)為45W/(m?K)，若擴(kuò)散率為1.375?10?522m/s。試確定使鋼板冷卻到空氣相差100C時(shí)所需的時(shí)間。2 解：由題意知Bi?hA??0.0078?0.1

故可采用集總參數(shù)法處理。由平板兩邊對(duì)稱(chēng)受熱，板內(nèi)溫度分布必以其中心對(duì)稱(chēng)，建立微分方程，引入過(guò)余溫度，則得： d???cv?hA??0?d????(0)?t?t???0

?? 解之得：?00?exp(?hA?cv?)?exp(?h??c(V/A)?)?exp(?h????)

當(dāng)??10C時(shí)，將數(shù)據(jù)代入得，?＝3633s

3－24 一高H＝0.4m的圓柱體，初始溫度均勻，然后將其四周曲面完全絕熱，而上、下底面暴露于氣流中，氣流與兩端面間的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)均為50W/(m?K)。圓柱體導(dǎo)熱系數(shù)??20W/(m?k)，熱擴(kuò)散率??5.6?10?6m2/s。試確定圓柱體中心過(guò)余溫度下降到初值

2一半時(shí)間所需的時(shí)間。解：因四周表面絕熱，這相當(dāng)于一個(gè)厚為2??0.4m的無(wú)限大平壁的非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱問(wèn)題，?m?0?0.5,Bi?h??50?0.220?0.5 ?F0?1.7,???F0由圖3-6查得

?2a?1.7?0.22?65.6?10?12142s?3.37h6－

11、已知：平均溫度為100℃、壓力為120kPa的空氣，以1.5m/s的流速流經(jīng)內(nèi)徑為25mm電加熱管子。均勻熱流邊界條件下在管內(nèi)層流充分發(fā)展對(duì)流換熱區(qū)Nu=4.36。

求：估計(jì)在換熱充分發(fā)展區(qū)的對(duì)流換熱表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)。

??pRT?120000287?373?1.121kg/m3解：空氣密度按理想氣體公式計(jì)算，空氣的?與壓力關(guān)系甚小，仍可按一物理大氣壓下之值取用，100℃時(shí)：

??21.9?10?6

kg/?m?s?,?Re?1.121?1.521.9?0.025?100.03210.0256?1919?2300，故為層流。按給定條件得：

h?4.36??d?4.36??5.6W/m?K?2?。

6－

13、已知：一直管內(nèi)徑為16cm，流體流速為1.5m/s，平均溫度為10℃，換熱進(jìn)入充分發(fā)展階段。管壁平均溫度與液體平均溫度的差值小于10℃，流體被加熱。

求：試比較當(dāng)流體分別為氟利昂134a及水時(shí)對(duì)流換熱表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的相對(duì)大小。解：由附錄10及13，10℃下水及R134a的物性參數(shù)各為：

R134a：??0.0888W/?m?K?,??0.2018?10水：??0.574W/?m?K?,??1.306?10對(duì)R134a：

Re?1.5?0.0160.2018?100.86?62?6m/s,Pr?3.915；

2m/s,Pr?9.52；

?1.1893?100.45,?2531.3W/m?Kh?0.023?118930?3.915?0.08880.016?2?

對(duì)水：

Re?1.5?0.0161.306?100.86?18376,0.4h?0.023?18376?9.52?0.5740.016?5241W/m?K?2?

對(duì)此情形，R134a的對(duì)流換熱系數(shù)僅為水的38.2%。

25、已知：冷空氣溫度為0℃，以6m/s的流速平行的吹過(guò)一太陽(yáng)能集熱器的表面。該表面尺寸為1m?1m，其中一個(gè)邊與來(lái)流方向垂直。表面平均溫度為20℃。

求：由于對(duì)流散熱而散失的熱量。

tf?0?202?10解：℃

?610℃空氣的物性 ??14.16?10Re?ul?6?1.014.16?10112,??2.51?105?2,Pr?0.705

x??6?4.23728?10

Nu?0.664Reh?Pr3?384.68

?2384.68?2.51?101.0

2?9.655w(m?k)2

s?1?1?1.0m

??h?s(tw?t0)?9.655?(20?0)?193.1

6-27、已知：一個(gè)亞音速風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)段的最大風(fēng)速可達(dá)40m/s。設(shè)來(lái)流溫度為30℃，平板壁溫為70℃，風(fēng)洞的壓力可取1.013?10Pa。

求：為了時(shí)外掠平板的流動(dòng)達(dá)到5?10的Rex數(shù)，平板需多長(zhǎng)。如果平板溫度系用低

55壓水蒸氣在夾層中凝結(jié)來(lái)維持，平板垂直于流動(dòng)方向的寬度為20cm時(shí)。試確定水蒸氣的凝結(jié)量。

tm?70?302?50解：℃，查附錄8得：

?6

??0.0283W/?m?K?,??17.95?10Re?40x17.95?100.5?6m/s,Pr?0.698，?1 x?5?105,x?17.95?104050.50.224m，?416.5，Nu?0.664RePr1/3?0.664??5?10??0.6981/h?416.5?0,0283/0.224?52.62W/?m?K?, ??2hA?t?52.62?0.2?0.224??70?30??94.3W，在t?70℃時(shí)，氣化潛熱r?2334.1?10J/?kg?，?凝結(jié)水量G?94.3?36002334.1?103?0.1454kg/h。

6-33、已知：直徑為0.1mm的電熱絲與氣流方向垂直的放置，來(lái)流溫度為20℃，電熱絲溫度為40℃，加熱功率為17.8W/m。略去其它的熱損失。

求：此時(shí)的流速。

解：

ql?h?d?tw?tf?,h??d?tw?tf?30ql??17.8??0.1?10?5??40?20??2833W/m?K?2?

定性溫度tm?20?402℃，?6??0.0267W/?m?K?,??16?10Nu?28330.0267?0.1?101/0.466?3m/s,Pr?0.701

2?10.61。先按表5-5中的第三種情況計(jì)算，?10.61????0.683???6?Nu?Re???0.683??側(cè)u?2.1459?360，符合第二種情形的適用范圍。

?57.6m/s?d故得：Re?16?10?360?30.1?10。

34、已知：可以把人看成是高1.75m、直徑為0.35m的圓柱體。表面溫度為31℃，一個(gè)馬拉松運(yùn)動(dòng)員在2.5h內(nèi)跑完全程（41842.8m），空氣是靜止的，溫度為15℃。不計(jì)柱體兩端面的散熱，不計(jì)出汗散失的部分。

求：此運(yùn)動(dòng)員跑完全程后的散熱量。

u?41842.842.5?3600?4.649m/s

解：平均速度，定性溫度

?62tm?31?152?23℃，空氣的物性為：??0.0261W/?m?K?,??15.34?10Re?4.649?0.3515.34?1?6m/s,Pr?0.702，?106072??4?104，按表5-5.有：

?0.0266?1060720.805 Nu?0.0266Re0.805?295.5，h?295.5?0.0261/0.35?22W/m?K, ??Ah?t?3.1416?0.35?1.75?22??31?15??677.3W

在兩個(gè)半小時(shí)內(nèi)共散熱2.5?3600?677.3?6095960?6.096?10J6-

37、已知：如圖，最小截面處的空氣流速為3.8m/s，tf?2?6?35℃，肋片的平均表面溫度為65℃，??98W/?m?K?,肋根溫度維持定值:s1/d?s2/d?2,d?10mm,規(guī)定肋片的mH值不應(yīng)大于1.5.在流動(dòng)方向上排數(shù)大于10.求：肋片應(yīng)多高

解：采用外掠管束的公式來(lái)計(jì)算肋束與氣流間的對(duì)流換熱，定性溫度“

tm?35?652?50℃，??0.0283W/?m?K?,??17.95?10?2117?6m/s，Re?3.8?0.0117.95?10?6，由表（5-7）查得C?0.482,m?0.556，34.05?0.02830.01?96.4W/?m?KNu?0.482?21170.556?34.05,h?

?，?d98?0.018-

15、已知材料AB的光譜發(fā)射率????與波長(zhǎng)的關(guān)系如附圖所示，試估計(jì)這兩種材料的發(fā)射率?m?4h?4?96.4?19.83,?H?1.隨溫度變化的特性，并說(shuō)明理由。

解：A隨穩(wěn)定的降低而降低；B隨溫度的降低而升高。理由：溫度升高，熱輻射中的短波比例增加。9—30、已知：如圖，（1）所有內(nèi)表面均是500K的黑體；（2）所有內(nèi)表面均是?＝0.6的漫射體，溫度均為500K。求：從小孔向外輻射的能量。解：設(shè)小孔面積為2A2，內(nèi)腔總表面壁為

2A1，則：

2A2??r1?3.1416?0.016?8.04?10m?1，A1??r2??d1H???r2?r12222?22?3.1416?0.02?0.04?0.04??0.02?0.016?x1,2?A2A1?8.04?10?4?3?6.736?10????3m，42

4x2,1?1，6.736?10?0.1194?1,2?A2?0?T1?T2?。，?441??1/?2?1?x2,1??1/?1?1?x1,2???2?1??1,2?8.04?10（1）1,??1,2??5.67?5?2.85W?4；

8.04?10?5.67?54（2）?2?1，?1?0.6，1?0.1194?1/0.6?1??2.64W9-

45、已知：用裸露的熱電偶測(cè)定圓管氣流的溫度，熱電偶的指示值為t1＝170℃。管壁溫度tw＝90℃，氣流對(duì)熱節(jié)點(diǎn)的對(duì)流換熱系數(shù)為h＝50W/（m·K），熱節(jié)點(diǎn)表面發(fā)射率為?＝0.6。求：氣流的真實(shí)溫度及測(cè)溫誤差。解：h?tf?t1????0?T1?Tw442

?，tf?t1?4?C0??T1?h40.6?5.67?Tw??44??170???4.43?3.63???????50?100??????100?

184.4?1704

?170?14.?1℃84，測(cè)溫誤差：.4184.4?100％?7.8％