传热复习

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dudy??0，t?ts。

求解的思路是：先从简化的微分方程组获得包括液膜厚度?在内的流速u及温度t的分布表达式，再利用dx一段距离上凝结液体的质量平衡关系获得液膜厚度的表达式，最后利用导热公式和牛顿冷却公式的联系解出表面传热系数h的表达式。

4．对于单根管子，有那些因素影响层流膜状凝结换热？它们起什么作用？

对于单根管子，影响膜状凝结换热的因素主要有： （1）不凝结气体

在靠近液膜表面的蒸气侧，随着蒸气的凝结，蒸气分压力减小而不凝结气体的分压力增大。蒸气在抵达液膜表面进行凝结前，必须以扩散方式穿过聚积在界面附近的不凝结气体层。因此，不凝结气体层的存在增加了传递过程的阻力。同时蒸气分压力的下降，使相应的饱和温度下降，减小了凝结的驱动力?t，也使凝结过程削弱。

（2）蒸气流速 蒸气流速高时，蒸气流对液膜表面会产生明显的粘滞应力。其影响又随蒸气流向与重力场同向或异向、流速大小以及是否撕破液膜等而不同。一般来说，当蒸气流动方向与液膜向下的流动同方向时，使液膜拉薄，h增大；反方向时则会阻滞液膜的流动使其增厚，从而使h减小。

（3）过热蒸气

对于过热蒸气，只要把计算式中的潜热改用过热蒸气与饱和液的焓差，亦可用饱和蒸气的实验关联式计算过热蒸气的凝结换热。

（4）液膜过冷度及温度分布的非线性

只要用r?代替计算公式中的r，就可以照顾到这两个因素的影响：r??r?0.68cp?ts?tw?。 （5）管内冷凝

以水平管中的凝结为例，当蒸气流速低时，凝结液主要积聚在管子的底部，蒸气则位于管子上半部。如果蒸气流速比较高，则形成所谓环状流动，凝结液较均匀地展布在管子四周，而中心则为蒸气核。随着流动的进行，液膜厚度不断增厚以致凝结完时占据了整个截面。

（6）凝结表面的几何形状

用各种带有尖峰的表面使在其上冷凝的液膜减薄，以及使已凝结的液体尽快从换热表面上排泄掉。这样可以强化膜状凝结换热。

5．对于实际凝结换热器，有那些方法可以提高膜状凝结换热系数？

（1）排除不凝结气体

（2）使蒸气流动方向与液膜向下的流动同方向 （3）管外侧强化凝结的表面结构

（4）管内侧采用扰动避免液膜厚度不断增厚

6．池内饱和沸腾曲线可以分成几个区域？有那些特性点？各个区域在换热原理上有何特点?

分为4个区域。

壁面过热度小时沸腾尚未开始，换热服从单相自然对流规律。

从起始沸腾点开始，至热流密度的峰值点，为核态沸腾，分为孤立气泡区和汽块区。这两区中，换热系数和热流密度都急剧增大。

从峰值点进一步提高过热度，至热流密度的最低点，为过度沸腾。热流密度不仅不随过热度的升高而提高，反而越来越低。

从热流密度最低点进一步调高过热度，为稳定膜态沸腾。换热系数较凝结小得多。

7．简述汽化核心的概念及沸腾气泡产生的物理条件。

在加热面上产生气泡得某些特定点称为汽化核心。 在一定壁面过热度条件下，壁面上只有满足R?汽液界面的表面张力。

2?pv?ps条件的地点才能成为工作的汽化核心。?为

8．画出水的池内饱和沸腾曲线并标出特性点的基本数值范围。 9．什么是临界热流密度？什么是烧毁点？如果是定壁温加热条件，还会有烧毁现象出现吗？

大容器饱和沸腾中热流密度的峰值qmax被称为临界热流密度。对于依靠控制热流密度来改变工况的加热设备，一旦热流密度超过峰值，工况将沿qmax跳至膜态沸腾线，?t将猛升至近1000℃，可能导致设备的烧毁。因此qmax亦称烧毁点。

10．为什么对于不同的表面粗糙度，核态沸腾换热系数有很大的不同？

影响核态沸腾的因素主要是壁面过热度和汽化核心数，而汽化核心数又受到壁面材料及其表面状况、压力、物性的支配。因此，对于不同的表面粗糙度，核态沸腾换热系数有很大的不同。

11．影响核态沸腾换热的因素有哪些？

影响核态沸腾的因素主要是壁面过热度和汽化核心数，而汽化核心数又受到壁面材料及其表面状况、压力、物性的支配。

12．沸腾换热的基本计算方法？

1．什么是黑体，灰体？实际物体在什么样的条件下可以看成是灰体？

吸收比??1的物体叫做绝对黑体，简称黑体。

在热辐射分析中，把光谱吸收比与波长无关的物体称为灰体。 对工程计算而言，只要在所研究的波长范围内光谱吸收比基本上与波长无关，则灰体的假定即可成立，而不必要求在全波段范围内????为常数。

2．光谱辐射力，辐射力和定向辐射强度的物理意义是什么？它们之间有什么关系？

辐射力E是单位时间内物体的单位表面积向半球空间所有方向发射出去的全部波长的辐射能的总量。辐射力从总体上表征物体发射辐射本领的大小。

光谱辐射力E?是单位时间内物体的单位表面积向半球空间所有方向发射出去的在包含?的单位波长范围内的辐射能。光谱辐射力表征了物体发射特定波长?的辐射本领的大小。 单位时间内、单位可见辐射面积辐射出去的落在单位立体角内的辐射能量称为定向辐射强度，记为L。定向辐射强度表征了物体在不同方向上辐射能力的强弱。

E???0E?d?，E?L?，

3．物体的发射率，吸收比，反射比，穿透比是怎样定义的？发射率和反射比有何不同？

实际物体的辐射力与同温度下黑体辐射力的比值称为实际物体的发射率，记为?。 物体对投入辐射所吸收的百分数称为该物体的吸收比。 物体对投入辐射所反射的百分数称为该物体的反射比。

投入辐射穿透物体的百分数称为该物体的穿透比。

发射率是表征实际物体辐射力的大小。反射比是表征物体对投入辐射的反射能力的大小。

4．简述工业上有实际意义的热辐射波长范围以及近红外，远红外辐射的概念。

在工业上所遇到的温度范围内，即2000K以下，有实际意义的热辐射波长位于0.38?100?m之间。 波长在25?m以下的红外线称为近红外线，25?m以上的红外线称为远红外线。

5．简述漫灰表面的概念。

辐射表面是具有漫射特性（包括自身辐射和反射辐射）的灰体，简称漫灰表面。

6．物体的发射率取决于物体本身，而不涉及外部条件。因此，发射率可看成是物性。但是吸收比与外界条件有关。为什么对于灰体，吸收比也可看成是物性，并等于发射率？

按灰体的定义，其吸收比与波长无关，在一定温度下是一个常数。假设在某一温度T下，一灰体与

黑体处于热平衡，按基尔霍夫定律 ??T????T?。然后，考虑改变该灰体的环境，使其所受到的辐射不是来自同温下的黑体辐射，但保持其自身温度不变，此时考虑到发射率及灰体吸收比的性质，显然仍有

??T????T?。所以对于灰体，一定有???。

7．写出维恩位移定律的表达式。试考虑一下它在自然科学及工程应用中的作用。

维恩位移定律的表达式为：?mT?2.8976?10?3m?K?2.9?10?3m?K

8．简述四个黑体辐射基本定律的物理意义及计算应用。

普朗克定律揭示了黑体辐射能按照波长分布的规律：Eb??式中：Eb?：光谱辐射力，W/m； ?：波长，m；

T：黑体的热力学温度，K； c1：第一辐射常量，其值为3.742?10?16c1?ec2/??T?5??1

3W?m； m?K。

2 c2：第二辐射常量，其值为1.4388?10?2维恩位移定律揭示了最大光谱辐射力的波长?m与温度T之间成反比的关系：

?mT?2.8976?10?3m?K?2.9?10?3m?K

4斯忒藩－玻尔兹曼定律说明黑体辐射力正比例于其热力学温度的四次方：Eb??T

式中，?：斯忒藩－玻尔兹曼常量，又称黑体辐射常数，其值为5.67?10?8W/?m2?K4?。 兰贝特定律揭示了黑体辐射强度与方向无关的规律：L????L＝常量

1．简述角系数的定义及性质。

把从表面1发出的辐射能中落到表面2上的百分数，成为表面1对表面2的角系数，记为X1,2。 角系数的性质

（1）相对性A1X1,2?A2X2,1

N（2）完整性对N个表面组成的封闭腔有，?X1,j?1

j?1（3）可加性设表面2有2a和2b两部分组成，则有X1,2?X1,2a?X1,2B

2．简述二维表面间角系数的计算方法。

主要有代数分析法和图表法。 利用代数分析法，对于在一个方向上长度无限延伸的多个表面组成的系统，任意两个表面之间的角系数为：X1,2?

交叉线之和－不交叉线之和2?表面A1的断面长度

3．多层无限大灰体平板间的辐射换热计算方法。

4．什么是有效辐射？如何应用在灰体辐射计算中？

单位时间内离开表面单位面积的总辐射能为该表面的有效辐射，记为J。

在两个等温的漫灰表面组成的二维封闭系统中，无论对于哪种情况，表面1、2之间的辐射换热量为：

?1,2?A1J1X1,2?A2J2X2,1

5．简述一个灰体和大空间之间辐射换热和对流换热同时被考虑时的计算方法。

对流与辐射同时存在的换热过程称为复合换热。对于复合换热，常常采用把辐射换热量折合成对流换热量的处理方法。其具体处理方法如下：先按辐射换热的有关公式算出辐射换热量?r，然后将它表示成牛顿冷却公式的形式：?r?Ahr?t。式中hr称为辐射换热表面传热系数。于是复合换热的总换热量可方便地表示成：??Ahc?t?Ahr?t?A?hc?hr??t?Aht?t。式中下标“c”表示对流换热；ht为包括对流与辐射换热在内的总表面传热系数，称为复合换热表面传热系数。

6.高温气体内, 使用遮热板的热电偶测温精度分析. 能量平衡定律在此类问题中的应用. 7.表面辐射热阻和空间辐射热阻的定义及表达式. 8.重辐射面的概念.

9.采用网络法求解三表面封闭系统辐射换热的计算方法. 10.辐射换热的强化和削弱方法.