第五章 对流换热分析 通过本章的学习，读者应熟练掌握对流换热的机理及其影响因素，边界层概念及其应用，以及在相似理论指导下的实验研究方法，进一步提出针对具体换热过程的强化传热措施。 5.1内容提要及要求 5.1.1 对流换热概述 1．定义及特性 对流换热指流体与固体壁直接接触时所发生的热量传递过程。在对流换热过程中，流体内部的导热与对流同时起作用。牛顿冷却公式w f ()q h t t =-是计算对流换热量的基本公式，但它仅仅是对流换热表面传热系数h 的定义式。研究对流换热的目的是揭示表面传热系数与影响对流换热过程相关因素之间的内在关系，并能定量计算不同形式对流换热问题的表面传热系数及对流换热量。 2．影响对流换热的因素 （1）流动的起因：流体因各部分温度不同而引起密度差异所产生的流动称为自然对流，而流体因外力作用所产生的流动称为受迫对流，通常其表面传热系数较高。 （2）流动的状态：流体在壁面上流动存在着层流和紊流两种流态。 （3）流体的热物理性质：流态的热物性主要指比热容、导热系数、密度、粘度等，它们因种类、温度、压力而变化。 （4）流体的相变：冷凝和沸腾是两种最常见的相变换热。 （5）换热表面几何因素：换热表面的形状、大小、相对位置及表面粗糙度直接影响着流体和壁面之间的对流换热。 综上所述，可知表面传热系数是如下参数的函数 ()w f p ,,,,,,,,h f u t t c l λραμ= 这说明表征对流换热的表面传热系数是一个复杂的过程量，不同的换热过程可能千差万别。 3．分析求解对流换热问题 分析求解对流换热问题的实质是获得流体内的温度分布和速度分布，尤其是近壁处流体内的温度分布和速度分布，因为在对流换热问题中“流动与换热是密不可分”的。同时，分析求解的前提是给出正确地描述问题的数学模型。在已知流体内的温度分布后，可按如下的对流换热微分方程获得壁面局部的表面传热系数 2x x w,x W/(m K)t h t y λ??? ?=- ? ? ??? 由上式可有 2x x w,x W/(m K)h y λθ?θ?? ?=- ? ? ??? 其中θ为过余温度，t t θ=-。
2007年华电研究生入学考试（传热学A） 一、选择填空（可多选）（每题5分，共75分） 1.靠得非常近的两个等面积平行大平板，可以近似认为它们之间的角系数是（） A.0.5 B. 1 C.0 D.0.25 2.某电缆外包裹导热系数是0.1W/（m-K）的绝缘层，绝缘层外表面与周围环境间表面传热系数是W/(m2.C)，则它的临界绝缘直径是（） A.11mm B.22mm C.27mm D.44mm 3.半径为R的钢球，与周围环境间的表面传热系数是h,自身导热系数为m，则可以采用集总参数法分析钢球非稳态温度场变化规律的条件是（） A.hR/m<0.1 B. hR/m<0.2 C. hR/m<0.05 D.hR/m<0.0333 4.管槽内流体层流流动与湍流流动分界点的临界Re数一般取做（） A.4500 B.10000 C.2300 D.1600 5.二氧化碳被称作温室效应气体，是因为二氧化碳（） A.具有辐射和吸收能力的光带均位与红外线的波长范围 B.具有辐射和吸收能力的光带均为与可见光的波长范围 C.具有在整个波长范围内连续吸收和辐射热量的能力 D.在整个波长范围内呈现透明体的性质 6.下列说法中正确的是（） A.测量非稳态温度场的温度，热电偶的时间常数越大越好 B.测量非稳态温度场的温度，热电偶的时间常数越小越好 C.热电偶的性能与其时间常数无关 D.热电偶只在测量稳态温度场时才考虑时间常数的影响 7.为了更好地起到削减辐射换热的作用，插入两个辐射换热表面间的遮热板，其发射率（） A.越大越好 B.越小越好 C.与辐射换热量无关 D.与其他换热表面发射率相等 8.采用肋片强化通过壁面的传热，肋片应该加在 A.热阻较大的一侧 B.热阻较小的一侧 C.温度较高的一侧 D.温度较低的一侧
一、 简答（30分） 1、 答：导热（热传导）、对流（热对流）、辐射（热辐射） （2分） 导热：dt q dx λ=- （1分） 热流：q h t =? （1分） 热辐射：4q T σ=或41T εσ= （1分） 2、 答：（1）p t c ρτ ??是非稳态项，代表单位体积物体的热力学能增量 （1分） t t t x x y y z z λλλ???????????? ++ ? ? ??????????? ??是扩散项，代表单位体积的物体通过导热方式获 得的净热流量； （1分） Φ是源项，代表单位体积内热源的生成热 （1分） （2）220d t dx = （1分） 方程中未出现导热系数，但不能说物理内温度分布与导热系数无关 （1分） 原因：导热微分方程是导热过程的通用方程，其具体的解还要依赖边界条件，如果两侧都是第一类边条，则的确无关，如果是第三类边条，则有关。 （1分） 3、 答：（a ）质量守恒定律、傅里叶定律和能量守恒定律 （2分） （b ）导入与导出的净热流量 + 对流传入的净热流量=单位时间热力学能的增量 （2分） 4、 传热学中引入相似原理的意义是什么？(4分) 答：可以解决对流传热的实验中遇到的三个问题：（1分） （1）测量那些数据； （1分） （2）如何整理实验数据； （1分） （3）指导模化实验 （1分） 5、 （6分） 答：膜状凝结：如果凝结液体能很好地润湿壁面，在壁面上铺展成膜，称之为膜状凝结 （2分） 珠状凝结：当凝结液体不能很好地润湿壁面时，凝结液体在壁面形成一个个小液珠，称之为珠状凝结 （2分） 由于实际工程只能够凝结传热过程的污染等诸多因素，使得珠状凝结无法长时间保持。（1分） 第三问可以根据学生自己的想法判断是否给分， （1分） 6、 表面间辐射传热过程中，经常用到角系数。请给引入角系数的意义、应用条件及其三个性质各是什么？
对流传热与传质期末复习题 1(徐婷)、结合外掠平壁层流对流换热的求解，试述由边界层控制方程得到精确解和利用边界层积分方程式得到近似解两种方法的主要步骤、特点并比较其结果。 2（朱蕙）、同样是层流对流换热，为什么外掠平壁的Nu ～Re 1/2，而管内充分发展的则h X ＝常数？ 3（赖志燚）、以常压下20℃的空气在10 m/s 的速度外掠表面温度为45℃的平壁为例，计算离平壁前缘1mm 、2mm 、5mm 、10mm 、50mm 、100mm 、200mm 、300mm 、1000mm 、2000mm 、5000mm 、100000mm 处局部表面换热系数和平均换热系数（已知20℃的空气λ=0.0259W/(m.K)）。分析外掠平壁对流换热系数随距平壁前缘距离x 的变化规律，比较层流、过渡流、湍流时的对流换热系数并给以说明。 4（陈凯）、试说明管内充分发展的湍流换热和层流换热的本质区别，并分别简述其换热系数的计算方法及步骤。 5（梁志滔）、为什么当冷凝换热温差增大时，冷凝换热系数减小？说明冷凝器为何多采用横管结构，结合工程实际说明维持较大的冷凝换热系数应采取的措施。 6（杨帅）、试结合Rohsenow 的大容器核态沸腾换热关系式说明汽泡跃离加热面的运动是影响换热的最重要的因素。 7（邹伟）、一温度为120℃、高为1.2m 的竖壁，放置于温度为20℃的空气中，试计算离竖壁下端0.25m 处的局部表面换热系数。该壁面上是否会出现湍流边界层？如果出现的话，过渡为湍流边界层的位置在何处？已知20℃的空气ανv g m K 2 73114710=?--.。 8（钟世青）、3＃机油以1134 kg/h 的流量在直径为12.7 mm 的管内流动，油温从93 ℃被冷却到67 ℃，管内壁温度为20 ℃。已知t f =80 ℃时，ρ=857.4 kg/m 3，λ=0.138W/(m.K) ，p c =2131J/(kg.K) ，Pr=490,μ=114.7kg/(m.K), w t =20℃时w μ=2879kg/(m.h)。若不考虑物性随温度的变化，计算所需换热管长度。高Pr 数的油类在换热器管程内的常用流速为0.5～1.8 m/s ，试通过上述实例计算说明其流动形式和换热特性，并说明应如何计算其在换热器内的换热系数。 9（刘志成）、既然对流换热包含了流体中温度不同的各部分之间发生宏观相对运动和相互掺混所引起的热量传递，为什么管内流动和热充分发展段的对流换热系数仅具有导热的特征而没有对流的特征？
第八章 热量传递的基本概念 2．当铸件在砂型中冷却凝固时，由于铸件收缩导致铸件表面与砂型间产生气隙，气隙中的空气是停滞的，试问通过气隙有哪几种基本的热量传递方式？ 答：热传导、辐射。 注：无对流换热 3．在你所了解的导热现象中，试列举一维、多维温度场实例。 答：工程上许多的导热现象，可以归结为温度仅沿一个方向变化，而且与时间无关的一维稳态导热现象。 例，大平板、长圆筒和球壁。此外还有半无限大物体，如铸造时砂型的受热升温（砂型外侧未被升温波及） 多维温度场：有限长度的圆柱体、平行六面体等，如钢锭加热，焊接厚平板时热源传热过程。 4．假设在两小时内，通过152mm ×152mm ×13mm （厚度）实验板传导的热量为 837J ，实验板两个平面的温度分别为19℃和26℃，求实验板热导率。 解：由傅里叶定律可知两小时内通过面积为152×152mm 2的平面的热量为 t x T A t dx dT A Q ??-=-=λλ 873=-36002101326191015210152333???-? ????---λ 得 C m W 03/1034.9*?=-λ 第九章 导 热 1. 对正在凝固的铸件来说，其凝固成固体部分的两侧分别为砂型（无气隙）及固液分界面，试列出两侧的边界条件。 解：有砂型的一侧热流密度为 常数，故为第二类边界条件， 即τ＞0时),,,(n t z y x q T =??λ 固液界面处的边界温度为常数， 故为第一类边界条件，即 τ＞0时Τw =f(τ) 注：实际铸件凝固时有气隙形成，边界条件复杂，常采用第 三类边界条件 3. 用一平底锅烧开水，锅底已有厚度为3mm 的水垢，其热导率λ为1W/(m · ℃)。已知
2011年全国硕士研究生入学考试自主命题科目模拟试题 招生专业： 考试科目：传热学 考试时间：14:00-17:00 试题编号：824 2011年全国硕士研究生考试华北电力大学（北 京 ）自主命题模拟试题 姓名： 准考证号： 报考院校： 报考专业：
考场注意事项： 一、考生参加考试必须按时进入考场，按指定座位就坐。将有关身份证件（准考证、身份证）放在桌面左上角，以备查对。 二、闭卷考试，考生进入考场，不得携带任何书刊、笔记、报纸和通讯工具（如手机、寻呼机等），或有存储、编程、查询功能的电子用品（如已携带，必须存放在监考老师指定的地方）。考生只准带必需的文具，如钢笔、圆珠笔、铅笔、橡皮、绘图仪器或根据考试所需携带的用具。能否使用计算器，及开卷考试时允许携带的书籍及用具等由任课教师决定。 三、考生迟到30分钟不得入场，逾时以旷考论；因特殊原因不能参加考试者，必须事前请假，并经研究生部批准，否则作旷考论。考试开始30分钟后才准交卷出场。答卷时，不得中途离场后再行返回。如有特殊原因需离场者，必须经监考教师准许并陪同。答卷一经考生带出考场，即行作废。 四、考生拿到试卷后，应先用钢笔填写好试卷封面各项，特别是学号、姓名、学院名称、课程名称等，不到规定的开考时间，考生不得答题。 五、考试期间，考生应将写好的有答卷文字的一面朝下放置，考生必须按时交卷，交卷时应将试卷、答卷纸和草稿纸整理好，等候监考老师收取，未经许可，不得将试卷、答卷纸和草稿纸带出场外。 六、考生在考场内必须保持安静。提前交卷的考生，应立即离开考场，不得在考场附近逗留。 七、考生答题必须用钢笔或圆珠笔（蓝、黑色）书写，字迹要工整、清楚。答案书写在草稿纸上的一律无效。 八、考生对试题内容有疑问的，不得向监考老师询问。但在试题分发错误或试卷字迹模糊时，可举手询问。
传热与传质习题库 目录 一、传热.................................................. 错误!未定义书签。 （一）选择题 .............................................. 错误!未定义书签。 （二）判断题 .............................................. 错误!未定义书签。 二、传质 .......................................................... 错误!未定义书签。 （一）选择题 .............................................. 错误!未定义书签。 （二）判断题 .............................................. 错误!未定义书签。 答案 .......................................................... 错误!未定义书签。
模块二热量传递 （一）选择题 1．导热系数的单位为（）。 A、W/(m℃)； B、W/(m2℃)； C、W/(kg℃)； D、W/(S℃)。 2．夏天电风扇之所以能解热是因为（）。 A、它降低了环境温度； B、产生强制对流带走了人体表面的热量； C、增强了自然对流； D、产生了导热。 3．有一种30℃流体需加热到80℃，下列三种热流体的热量都能满足要求，应选（）有利于节能。A、400℃的蒸汽；B、300℃的蒸汽；C、200℃的蒸汽；D、150℃的热流体。 4．工业生产中，沸腾传热应设法保持在（）。 A、自然对流区； B、核状沸腾区； C、膜状沸腾区； D、过渡区。 5．用120℃的饱和蒸汽加热原油，换热后蒸汽冷凝成同温度的冷凝水，此时两流体的平均温度差之间的关系为(t m)并流（）(t m)逆流。 A、小于； B、大于； C、等于； D、不定 6．物质导热系数的顺序是（）。 A、金属＞一般固体＞液体＞气体； B、金属＞液体＞一般固体＞气体； C、金属＞气体＞液体＞一般固体； D、金属＞液体＞气体＞一般固体。 7．下列四种不同的对流给热过程：空气自然对流α1，空气强制对流α2（流速为3m/s）,水强制对流α3（流速为3 m/s），水蒸汽冷凝α4。α值的大小关系为（）。 A、α3>α4>α1 >α2； B、α4>α3>α2>α1； C、α4>α2>α1>α3； D、α3>α2>α1>α4 8．换热器中冷物料出口温度升高，可能引起的有原因多个，除了（）。 A、冷物料流量下降； B、热物料流量下降； C、热物料进口温度升高； D、冷物料进口温度升高 9．用120℃的饱和水蒸汽加热常温空气。蒸汽的冷凝膜系数约为2000W/(m2K),空气的膜系数约为60W/(m2K)，其过程的传热系数K及传热面壁温接近于（）。 A、2000W/(m2K)，120℃； B、2000W/(m2K)，40℃； C、60W/(m2K)，120℃； D、60W/(m2K)，40℃。 10．双层平壁定态热传导，两层壁厚相同，各层的导热系数分别为λ1和λ2，其对应的温度差为t1和t2,若t1>t2,则λ1和λ2的关系为（）。 A、λ1 <λ2； B、λ1>λ2； C、λ1=λ2； D、无法确定。 11．水在无相变时在圆形管内强制湍流，对流传热系数i为1000W/（m2.℃）若将水的流量增加1倍，而其他条件不变，则i为（）。 A、2000； B、1741； C、不变； D、500。 12．有一套管换热器，环隙中有℃的蒸气冷凝，管内的空气从20℃被加热到50℃，管壁温度应接近（）。 A、20℃； B、50℃； C、℃； D、℃。 13．套管冷凝器的内管走空气，管间走饱和水蒸气，如果蒸汽压力一定，空气进口温度一定，当空气流量增加时传热系数K应（）。 A、增大； B、减小； C、基本不变； D、无法判断。 14．套管冷凝器的内管走空气，管间走饱和水蒸气，如果蒸汽压力一定，空气进口温度一定，当空气流量增加时空气出口温度（）。 A、增大； B、减小； C、基本不变； D、无法判断。 15．利用水在逆流操作的套管换热器中冷却某物料。要求热流体的温度T1，T2及流量Ｗ1不变。今因冷却水进口温度t1增高，为保证完成生产任务，提高冷却水的流量Ｗ2，其结果（）。
考试形式 闭卷，时间120分钟，包括简答、分析和计算。带计算器、作图工具。 简答和分析主要涉及基本概念、表达式、简单问题的推导原理等。 计算题请重视课程中布置的习题、PPT中的例题等。 考试重点 第一章 1、三种传热方式的概念、基本表达式 2、能量守恒的原理，并会利用能量守恒进行简单计算 3、物理量单位及换算 第二章 1、温度场（等温面、等温线）的概念、温度梯度、热流线 2、热导率的定性大小关系（固体、液体、气体） 3、热扩散系数 4、重点掌握三维直角坐标、圆柱坐标、球坐标下的导热微分方程推导过程与原理，及简化条件 5、三种边界条件的物理意义与表达形式 第三章 1、重点掌握三种坐标下导热、对流、辐射热阻的意义与表达式，会利用热阻分析法计算复合壁导热问题 2、接触热阻的定义与消除接触热阻的方法 3、熟悉有内热源情况下的一维稳态平壁导热问题并做简单分析 第四章不做考试要求 第五章 1、重点掌握集总热容法原理和使用条件，会利用集总热容法对瞬态导热问题进行计算 2、掌握无量纲数Bi、Fo（中英文名、物理意义和表达式） 第六章 1、边界层（速度、温度、浓度）的含义、流体流态的转变 2、影响对流换热系数的相关物理因素、对流换热系数的相对大小关系（自然/
受迫，相变/非相变）、平均对流换热系数和局部对流换热系数的区别与联系 3、重点掌握各类常用的无量纲数（中英文名、物理意义和表达式，表6.2） 4、会利用相似性原理进行简单计算 第七章——第九章 1、重点掌握给定Nu计算公式条件下的简单对流换热计算（外掠平板、通过圆管的内部流动、平板附近的自然对流） 2、等温平板和等热流密度平板边界条件的区别、对数平均温差的意义 第十章——第十一章不做考试要求 第十二章 1、黑体辐射的三大定律 2、漫发射体（反射体）的概念、灰体的概念 3、吸收率、反射率、透过率的定义，及基尔霍夫定律的表达意义 4、有效辐射密度的概念 第十三章 1、会使用代数方法简单计算表面间的视角系数 2、掌握表面辐射热阻、空间辐射热阻的定义，会画辐射热网络图，并利用辐射 热网络图分析漫射灰表面之间的辐射换热 第十四章 1、扩散传质、对流传质的物理机制与斐克定律 2、传质与传热相关物理量的类比关系。
5-1 如附图所示，用裸露的热电偶测量管道中气体的温度，稳定后，热电偶所指示的温度为170 ℃。已知管道内侧壁温度维持为90℃，高温气流与热电偶触点的对流传热系数为50 W/（m 2·K ），热电偶接点的表面发射率为0.6。试求高温气体的真实温度及测量误差。 解： ()()44101f w h t t T T εσ-=- ()44 440110.6 5.67 170 4.43 3.6310010050 w f C T T t t h ε?? ?????=+ -=+?-?? ? ????????? 17014.4184.4=+=℃ 测温误差： 184.4170 1007.8184.4-?=％％ 5.2在某一产品的制造过程中，在厚度δs =1.0mm 的基板上紧贴了一层透明的薄膜，其厚度为δf =0.2mm 。薄膜表面有一冷却气流流过，其温度为t f =20℃，对流传热的表面传热系数为h =40 W/(m 2·K) 。同时，有一股辐射能q 透过薄膜投射到薄膜与基板的结合面上，如图所示。已知，基板的另一面维持在温度t 1=30℃,生产工艺要求薄膜与基板结合面的温度t 0为60℃，薄膜的导热系数为λf =0.02 W/(m·K)，基板的导热系数为λs =0.06 W/(m·K)。投射到结合面上的辐射热流全部可全部被结合面吸收，薄膜对60℃的辐射是不透明的。试确定辐射密度应为多大。 解：结合面到基板另一侧的热阻：601==S S S R λδ 薄膜和对流侧的总热阻：20071=+=h R f f f λδ 辐射热流密度：J R t R t q f f s s 7.2085=?+?= 5.3一单层玻璃窗，高1.5m ，宽1m ，玻璃厚3mm ，玻璃的导热系数为051.=λ W/(m·K)，室内外的空气温度分别为20℃和5℃，室内、外空气与玻璃窗之间对流传热的表面传热系数分别为51=h W/(m 2·K)和202=h W/(m 2·K)，试求玻璃窗的散热损失及玻璃的导热热阻、两侧的对流传热热阻。 解：室内对流侧的热阻：5.71)(111=?=A h R 室外对流侧的换热热阻：()301122=?=A h R 玻璃的导热热阻：()13==A R λδ 玻璃窗的散热：()J R R R t Q 98.88321=++?= 图5-14 习题5-2附图
传热部分习题答案 1-7 热电偶常用来测量气流温度。如附图所示，用热电偶来测量管道中高温气流的温度T f ,壁管温度f w T T <。试分析热电偶结点的换热方式。 解：具有管道内流体对节点的对流换热，沿偶丝到节点的导热和管道内壁到节点的热辐 射 1-21 有一台气体冷却器，气侧表面传热系数1h ＝95W/2 ，壁面厚δ＝2.5mm ， )./(5.46K m W =λ水侧表面传热系数58002=h W/2。设传热壁可以看成平壁，试计算各 个环节单位面积的热阻及从气到水的总传热系数。你能否指出，为了强化这一传热过程，应首先从哪一环节着手 解： ;010526.0111== h R ;10376.55.460025.052-?===λδR ; 10724.1580011423-?===h R 则 λδ+ += 21111 h h K ＝)./(2K m W ，应强化气体侧表面传热。 1-22 在上题中，如果气侧结了一层厚为2mm 的灰，)./(116.0K m W =λ;水侧结了一层 厚为1mm 的水垢)./(15.1K m W =λ。其他条件不变。试问此时的总传热系数为多少 解：由题意得 5800115.1001.05.460025.0116.0002.09511 111 2 3322111++++= ++++= h h K λδλδλδ ＝)./(2 K m W 1-32 一玻璃窗，尺寸为60cm cm 30?，厚为4mm 。冬天，室内及室外温度分别为20℃ 及-20℃，内表面的自然对流换热表面系数为W ，外表面强制对流换热表面系数为50)./(K m W 。玻璃的导热系数)./(78.0K m W =λ。试确定通过玻璃的热损失。 解： λδA Ah A h T + +?= Φ2111 ＝ -2 一冷藏室的墙由钢皮矿渣棉及石棉板三层叠合构成，各层的厚度依次为0.794mm.,152mm 及9.5mm ，导热系数分别为45)./(K m W ,0. 07)./(K m W 及)./(K m W 。冷藏室的有效换热面积为2 m ，室内外气温分别为-2℃及30℃，室内外壁面的表面传热系数 可分别按)./(2K m W 及 )./(2 K m W 计算。为维持冷藏室温度恒定，试确定冷藏室内的冷却排管每小时需带走的热量。 解：由题意得 3 3 2211212 111λδλδλδ++++-? =Φh h t t A ＝
对流换热分析 通过本章的学习，读者应熟练掌握对流换热的机理及其影响因素，边界层概念及其应用，以及在相似理论指导下的实验研究方法，进一 步提出针对具体换热过程的强化传热措施。 1. 对流换热概述 1.1. 定义及特性 对流换热指流体与固体壁直接接触时所发生的热量传递过程。在对流换热过程中，流体内部的导热与对流同时起作用。牛顿冷却公式 q=?×(t w?t f) 是计算对流换热量的基本公式，但它仅仅是对流换热表面传热系数h 的定义式。研究对流换热的目的是揭示表面传热系数与影响对流换热过程相关因素之间的内在关系，并能定量计算不同形式对流换热问题的表面传热系数及对流换热量。 1.2. 影响对流换热的因素 (1)流动的起因：流体因各部分温度不同而引起密度差异所产生的流动称为自然对流，而流体因外力作用所产生的流动称为受迫对流，通常其表面传热系数较高。 (2)流动的状态：流体在壁面上流动存在着层流和紊流两种流态。 (3)流体的热物理性质：流态的热物性主要指比热容、导热系数、密度、粘度等，它们因种类、温度、压力而变化。 (4)流体的相变：冷凝和沸腾是两种最常见的相变换热。 (5)换热表面几何因素：换热表面的形状、大小、相对位置及表面粗糙度直接影响着流体和壁面之间的对流换热。 综上所述，可知表面传热系数是如下参数的函数 ?=f u,t w,t f,c P,ρ,α,μ,l 这说明表征对流换热的表面传热系数是一个复杂的过程量，不同的换热过程可能千差万别。
1.3. 分析求解对流换热问题 分析求解对流换热问题的实质是获得流体内的温度分布和速度分布，尤其是近壁处流体内的温度分布和速度分布，因为在对流换热问题中“流动与换热是密不可分”的。同时，分析求解的前提是给出正确地描述问题的数学模型。在已知流体内的温度分布后，可按如下的对流换热微分方程获得壁面局部的表面传热系数 ?x=λ Δt x et ey w,x W/(m2·K) 由上式可有 ?x=λ Δθx eθ ey w,x W/(m2·K) 其中θ为过余温度，θ=t w?t f。 对流换热问题的边界条件有两类，第一类为壁温边界条件，即壁温分布为已知，待求的是流体的壁面法向温度梯度；第二类为热流边界条件，即已知壁面热流密度，待求的是壁温。 由于对流换热问题的分析求解常常要求解包括连续性方程、动量微分方程和能量微分方程在内的一系列方程，因此它的求解过程比导热问题要困难得多。 2. 对流换热微分方程组 2.1. 连续性方程 二维常物性不可压缩流体稳态流动连续性方程： eu ex +ev ey =0 2.2. 动量微分方程式 动量微分方程式描述流体速度场，可从分析微元体的动量守恒中建立。它又称纳斯－斯托克斯方程，简称N·S方程。 ρeu eτ+ueu ex +veu ey =X?ep ex +μ(e2u ex2 +e2u ey2 ) ρev eτ+uev ex +vev ey =Y?ep ey +μ(e2v ex2 +e2v ey2 )
①Nu准则数的表达式为（A ） ② ③根据流体流动的起因不同，把对流换热分为（ A） ④A．强制对流换热和自然对流换热B．沸腾换热和凝结换热 ⑤C．紊流换热和层流换热D．核态沸腾换热和膜态沸腾换热 ⑥雷诺准则反映了（ A） ⑦A．流体运动时所受惯性力和粘性力的相对大小 ⑧B．流体的速度分布与温度分布这两者之间的内在联系 ⑨C．对流换热强度的准则 ⑩D．浮升力与粘滞力的相对大小 ?彼此相似的物理现象，它们的（ D）必定相等。 ?A．温度B．速度 ?C．惯性力D．同名准则数 ?高温换热器采用下述哪种布置方式更安全（ D） ?A．逆流B．顺流和逆流均可 ?C．无法确定D．顺流
?顺流式换热器的热流体进出口温度分别为100℃和70℃，冷流体进出口温度分别为20℃和40℃，则其对数平均温差等于（） A．60.98℃B．50.98℃ C．44.98℃D．40.98℃ ?7．为了达到降低壁温的目的，肋片应装在（ D） ?A．热流体一侧B．换热系数较大一侧 ?C．冷流体一侧D．换热系数较小一侧 21黑体表面的有效辐射（ D）对应温度下黑体的辐射力。 22A．大于B．小于 C．无法比较D．等于 23通过单位长度圆筒壁的热流密度的单位为（ D） 24A．W B．W／m2 C．W／m D．W／m3 25格拉晓夫准则数的表达式为（D ） 26 27.由炉膛火焰向水冷壁传热的主要方式是( A ) 28 A.热辐射 B.热对流 C.导 热 D.都不是 29准则方程式Nu=f(Gr,Pr)反映了( C )的变化规律。 30A.强制对流换热 B.凝结对流换热
31 C.自然对流换热 D.核态沸腾换热 32下列各种方法中，属于削弱传热的方法是( D ) 33A.增加流体流度 B.设置肋片 34 C.管内加插入物增加流体扰动 D.采用导热系数较小的材 料使导热热阻增加 35冷热流体的温度给定，换热器热流体侧结垢会使传热壁面的温度( A ) 36 A.增加 B.减小 C.不变 D.有时增 加，有时减小 37将保温瓶的双层玻璃中间抽成真空，其目的是( D ) 38A.减少导热 B.减小对流换热 39 C.减少对流与辐射换热 D.减少导热与对流换热 40下列参数中属于物性参数的是( B ) 41A.传热系数 B.导热系数 42 C.换热系数 D.角系数 43已知一顺流布置换热器的热流体进出口温度分别为300°C和150°C，冷流体进出口温度分别为50°C和100°C，则其对数平均温差约为( )
真冰溜冰场冷负荷计算 发表时间：2019-08-05T15:55:21.877Z 来源：《基层建设》2019年第15期作者：刘剑平 [导读] 摘要：本文通过一个项目实例，详细介绍了真冰溜冰场冷负荷的计算过程，并对计算过程进行分析。 上海城凯建筑设计有限公司上海杨浦区 摘要：本文通过一个项目实例，详细介绍了真冰溜冰场冷负荷的计算过程，并对计算过程进行分析。 关键词：真冰溜冰场详细负荷计算 0.引言 笔者最近在做一个真冰溜冰场的暖通设计，在设计过程中发现，对于真冰溜冰场在现有的规范及设计手册中没有具体的负荷计算实例。设计手册中仅仅有负荷估算值及负荷分项计算表。因此，通过这个案例和相关的研究，笔者试图给出一个具体的真冰溜冰场的冷负荷详细计算。 1.真冰溜冰场方案介绍 项目位于河北邢台，为新建体育场馆内的一部分，室内冰场规格为61米x30米。采用乙二醇作为载冷剂的采用大流量间接制冰系统。乙二醇水溶液的供回水温度为-11.7 ℃ / -14.2 ℃，供回水温差取2.5℃。排管材料采用DN25的不锈钢管，外径32mm，间距80mm。排管平行于冰场长边，总供、回液管布置在冰场中间，采用三联箱中分式交叉供液方式。冰场使用用途：满足全年不同公众娱乐性滑冰。冰层表面积S 约1738平方米（60米x 30米，圆角半径8.5米），冰层厚度40mm，凝结厚度为40毫米冰层所需的时间：48小时。 2.制冷负荷计算 制冷量的计算必须考虑三个不同的操作情况，即保持冰块的制冷负荷，初次注水凝成冰块的制冷负荷和扫冰后再凝结冰块的制冷负荷。 2.1 保持冰块情况下，制冷负荷主要包括： A.地面（楼板）传热冷负荷，由下层穿过楼板及保温传至冰场的热量； B.对流传热与传质冷负荷，与冰场上空气的热交换量； C.辐射传热冷负荷； D.室内人员冷负荷，溜冰人员所产生的热量； E.水泵及管道的热损失，取所有其他冷负荷的15%。 其中A，B，C，D都是经由冰面传至制冷系统，但E是不经冰面传导的热量，所以计算冰场制冷负荷不需计算Ｃ，但计算制冷机组制冷负量时就要包括E。 A.地面（楼板）传热冷负荷 热量会由三楼顶板、保温等，传至冰场，计算的方法如下： B.对流传热与传质冷负荷 对流传热与传质冷负荷受空气的温度、湿度与冰场上空气的流动速度所影响，计算方法如下： C.辐射传热冷负荷； 根据热辐射理论，一切温度高于绝对零度的物体都能产生热辐射。由于冰场表面的温度低，所以冰场周围的其他物体对冰面产生热辐
华北电力大学(1999) 一、名词解释 1、2 δ ατ= O F 称为傅里叶准则，它是非稳态导热过程的无量纲时间。 2、对大空间沸腾，泡态沸腾和过渡态沸腾之间的峰值。 3、单位时间内，单位可见辐射面积内向半球空间所发射全部波长的总能量称为辐射强度。 4、地球周围的大气层对地面起保温作用，大气层能让大部分太阳辐射透过到达地面，而地面辐射中95％以上的能量分布的波，它们被大气层中的温室气体如二氧化碳等所吸收，主要以二氧化碳为主。这就减少了地面向太空的辐射。随着空气中二氧化碳的增加，地球表面的温度会增加 。 5、NTU 代表传热单元数。在换热器计算时用方传热单元数法（ε-NUT 法），简称NUT 法。 二、导热系数小的耐火砖放在外层效果好。因为此过程主要是导热过程，由傅里叶公式：A ??T ?= Φδ λ 可得：在其他条件一定的条件下，λ越小，Φ越小，则保温效果就 越好。 三、该导热为一维稳态导热。 导热微分方程： 10d dt Q r r dr dr λ ??+ = ??? 边界条件：第一类边界条件：x l t T == 第二类边界条件： 0x dt dx == 第三类边界条件：( )r R r R f dt H t t dr λ==-=- 轴对称： 0r dt dr == 四、解：假定条件：流体的热物性均认为常量，导热量按傅里叶导热定律计算，热对流传递 的能量按c p 计算。 微分方程式：2 2t t t u a x y y υ ???+=??? t
物理意义：t u x ??→X 方向热对流传热的净热量。 t y υ ??→Y 方向热对流传热的净热量。 2 2t a y ??→Y 方向导入的净热量。 方程物理意义：导热量+热对流热量=总能量增加。 五、解：（1）管内常壁温换热。 1001090w f t t t '''?=-=-=℃ 1006634w f t t t ''''''?=-=-=℃ 恒壁温条件下，9034 57.5390ln ln 34 m t t t t t '''?-?-?= =='?''?℃ 全管长流体平均温度10057.5342.47f w m t t t =-?=-=℃ 查附录3得：()6 2 42.47,4174,0.63410f p f t c J kg k m s υ-==?=?℃ () () 3 3 324710 0.357.53 0.5310 6610m p p f f h dl t M kg s c c t t ππ--???????= = =??-''' ?- （2）() 32 2 2 3 0.5310 1.3910710 991 4 4 m M u m s d π π ρ ---?= = =?????? 2 3 4 6 1.3910710 153.47100.63410 m ef f u d R υ---????= = =>? 故是层流。 六、解:由几何形状知:1,31,13,13,30x x x x ==== 1,23,21x x == 由相对性得：1,212,12x A x A ?=? 则2 1 2,11,22,32 23 410.37532R A x x x A R ππ= ?=?== 则得:2,30.125x = 角系数完整性得：2,12,33,31x x x ++= 所以2,20.5x = 由于1,30x =，所以表面1,3间的总辐射热阻等于表面1,2和表面3,2间的阻之和。
Nu准则数的表达式为（A ） 根据流体流动的起因不同，把对流换热分为（ A） A．强制对流换热和自然对流换热B．沸腾换热和凝结换热 C．紊流换热和层流换热D．核态沸腾换热和膜态沸腾换热 雷诺准则反映了（ A） A．流体运动时所受惯性力和粘性力的相对大小 B．流体的速度分布与温度分布这两者之间的内在联系 C．对流换热强度的准则 D．浮升力与粘滞力的相对大小 彼此相似的物理现象，它们的（ D）必定相等。 A．温度B．速度 C．惯性力D．同名准则数 高温换热器采用下述哪种布置方式更安全？（ D） A．逆流B．顺流和逆流均可 C．无法确定D．顺流 顺流式换热器的热流体进出口温度分别为100℃和70℃，冷流体进出口温度分别为20℃和40℃，则其对数平均温差等于（） A．60.98℃B．50.98℃ C．44.98℃D．40.98℃ 7．为了达到降低壁温的目的，肋片应装在（ D） A．热流体一侧B．换热系数较大一侧 C．冷流体一侧D．换热系数较小一侧 黑体表面的有效辐射（ D）对应温度下黑体的辐射力。 A．大于B．小于 C．无法比较D．等于 通过单位长度圆筒壁的热流密度的单位为（ D） A．W B．W／m2 C．W／m D．W／m3 格拉晓夫准则数的表达式为（D ） .由炉膛火焰向水冷壁传热的主要方式是( A ) A.热辐射 B.热对流 C.导热 D.都不是 准则方程式Nu=f(Gr,Pr)反映了( C )的变化规律。 A.强制对流换热 B.凝结对流换热 C.自然对流换热 D.核态沸腾换热 下列各种方法中，属于削弱传热的方法是( D ) A.增加流体流度 B.设置肋片 C.管内加插入物增加流体扰动 D.采用导热系数较小的材料使导热热阻增加 冷热流体的温度给定，换热器热流体侧结垢会使传热壁面的温度( A ) A.增加 B.减小 C.不变 D.有时增加，有时减小 将保温瓶的双层玻璃中间抽成真空，其目的是( D )
1. 外径为100 mm 的蒸汽管，外面包有一层50 mm 厚的绝缘材料A ，λA = W/(m.℃)，其外再包一层25 mm 厚的绝缘材料B ，λB = W/(m.℃)。若绝缘层A 的内表面及绝缘层B 的外表面温度各为170 ℃及38℃，试求：（1）每米管长的热损失量；（2）A 、B 两种材料的界面温度；（3）若将两种材料保持各自厚度，但对调一下位置，比较其保温效果。假设传热推动力保持不变。 解：以下标1表示绝缘层A 的内表面，2表示绝缘层A 与B 的交界面，3表示绝缘层B 的外表面。 （1）每米管长的热损失 2 31231ln 1 ln 1) (2r r r r t t l Q B A λλπ+-= ∴ m W r r r r t t l Q B A /3.495050255050ln 075.01505050ln 05 .01)38170(2ln 1ln 1)(223 1231=+++++-=+-=πλλπ (2)A 、B 界面温度t2 因系定态热传导，故 3.4921===l Q l Q l Q ∴ 3.4950 5050ln 05.01) 170(22=+-t π 解得 t 2= （3）两种材料互换后每米管长的热损失 同理 1.5350 5025 5050ln 05.01505050ln 075.01) 38170(2' =+++++-=πl Q W/m 由上面的计算可看到，一般说，导热系数小的材料包扎在内层能够获得较好的保温效果。 1、欲将一容器中的溶液进行加热，使其从30℃加热至60℃，容器中的液量为6000 ，用
夹套加热，传热面积为，容器内有搅拌器，因此器内液体各处的温度可视为均匀的， 加热蒸气为的饱和水蒸气，传热系数为℃，求将溶液由30℃加热至60℃所需要 的时间 已知溶液比热为 ℃，热损失忽略不计。 解：溶液从30℃被加热到60℃所需的热量： 而夹套的传热效率： 其中，对于 的饱和水蒸气， ℃ ℃ 则 ∴ 所需加热时间为： 2、解：（1）甲苯蒸气冷凝放热量为：h kJ r W Q /726000363200011=?== 冷却水吸收热量：h kJ t t t Cp W Q Q /726000)16(19.45000)(212212=-??=-== C t ο65.502=∴ (3分) (2)传热平均温差为C t T t T t T t T t m ο35.7565.5011016 110ln 16 65.50ln )(2 121=---=-----= ? (2分) 总传热系数： W K m h d h d K /1075.510000150240057112421122??=+?=+=- ∴K 2= W//(m 2·K) (2分)
传热学习题_建工版V 0-14 一大平板，高3m ，宽2m ，厚0.2m ，导热系数为45W/(m.K), 两侧表面温度分别为w1t 150C =?及w1t 285C =? ，试求热流密度计热流量。 解：根据付立叶定律热流密度为： 2 w2w121t t 285150q gradt=-4530375(w/m )x x 0.2λλ??--??=-=-=- ? ?-???? 负号表示传热方向与x 轴的方向相反。 通过整个导热面的热流量为： q A 30375(32)182250(W)Φ=?=-??= 0-15 空气在一根内经50mm ，长2.5米的管子内流动并被加热，已知空气的平均温度为85℃，管壁对空气的h=73(W/m 2.k)，热流密度q=5110w/ m 2, 是确定管壁温度及热流量?。 解：热流量 qA=q(dl)=5110(3.140.05 2.5) =2005.675(W) πΦ=?? 又根据牛顿冷却公式 w f hA t=h A(t t )qA Φ=??-= 管内壁温度为： w f q 5110t t 85155(C)h 73 =+ =+=? 1-1．按20℃时，铜、碳钢（1.5%C ）、铝和黄铜导热系数的大小，排列它们的顺序；隔热保温材料导热系数的数值最大为多少？列举膨胀珍珠岩散料、矿渣棉和软泡沫塑料导热系数的数值。 解： (1)由附录7可知，在温度为20℃的情况下， λ 铜 =398 W/(m ·K)，λ 碳钢 ＝36W/(m ·K)， λ 铝 ＝237W/(m ·K)，λ 黄铜 ＝109W/(m ·K). 所以,按导热系数大小排列为: λ 铜 >λ 铝 >λ 黄铜 >λ钢 (2) 隔热保温材料定义为导热系数最大不超过0.12 W/(m ·K). (3) 由附录8得知，当材料的平均温度为20℃时的导热系数为: 膨胀珍珠岩散料:λ=0.0424+0.000137t W/(m ·K) =0.0424+0.000137×20=0.04514 W/(m ·K); 矿渣棉: λ=0.0674+0.000215t W/(m ·K) =0.0674+0.000215×20=0.0717 W/(m ·K);
对流传热与传质 第一章导论 第二章守恒原理 §2.1质量守恒原理 §2.2动量定理 §2.3能量守恒原理 第三章流体应力与通量定律 §3.1粘性流体应力 §3.2傅立叶热传导定律 §3.3费克扩散定律 §3.4输运性质的无量纲组合 §3.5湍流输运系数 第四章边界层的微分方程 §4.1边界层概念 §4.2连续方程 §4.3动量方程 §4.4质量扩散方程 §4.5能量方程 §4.6湍流边界层方程 第五章边界层的积分方程 §5.1动量积分方程 §5.2排量厚度与动量厚度 §5.3动量积分方程的其它形式 §5.4能量积分方程 §5.5焓厚度与传导厚度 §5.6能量积分方程的其它形式 第六章动量传递：外部层流边界层 §6.1相似性解：常物性和恒定自由流速度时的层流不可压缩边界层 §6.2时的层流不可压缩边界层的相似性解 §6.3时的层流不可压缩边界层的相似性解 §6.4非相似动量边界层 §6.5由动量积分方程导得的恒定自由流速度时的层流边界层近似解 §6.6旋成体上自由流速度任意变化时的层流边界层近似解 第七章传热：外部层流边界层 §7.1沿定温半无限大平板的恒定自由流速度时的流动 §7.2沿定温半无限大平板的流动 §7.3沿具有吹出或吸入的定温半无限大平板的流动 §7.4非相似热边界层 §7.5沿具有未加热起始长度的半无限大平板的恒定自由流速度的流动 §7.6沿具有任意指定的表面温度的半无限大平板的恒定自由流速度的流动§7.7沿具有任意指定的表面热通量的半无限大平板的恒定自由流速度的流动§7.8任意形状的定温物体上的流动 §7.9任意形状且具有任意指定的表面温度的物体上的流动 §7.10具有边界层分离的物体上的流动
