5-7题(简化).docx

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1、I、汽化核心：壁面上产生气泡的点。1 ,对流传热”是否是基本的传热方式，它与“热对流”有何本质的区别？答：“对流传热”不是基本的传热方式。“对流传热”是指流体流过物体表面时流体与物体表面之间的热量传递过程，在近壁处依靠导热传递热量，是热对流和热传导联合作用的热量传递过程。热对流是热量传递的基本方式之一。2 .简要说明对流传热的影响因素。答：（1）流体流动的起因：分为强制对流换热和自然对流换热；（2）流体有无相变：有相变时潜热的吸收与释放常起主要作用；（3）流体流动的状态：粘性流体存在层流和湍流两种流态;（4）流体的物性参数：流体密度、黏度、导热系数、比热等参数会影响流体中速度分布与热量传递；（

2、5）换热表面的几何因素：指换热表面的形状、大小、换热表面与流体运动方向的相对位置以及换热表面的状态。6速度边界层（流动边界层）：固体表面附近流体流速发生急剧变化的薄层。7温度边界层：固体表面附近流体温度发生剧烈变化的薄层10、P214页画出不同情况下温度边界层和速度边界层间的大小关系11 .说明流动边界层和热边界层的含义，并解释引入边界层概念的物理意义。引入边界层概念之后，将流体的粘性作用力的影响局限在贴近壁面处的薄层内，使N-S方程得到了实质性的简化。12 .导热微分方程的推导依据是 能量守恒定律 和 傅里叶导热定律14、大空间自然对流处于湍流状态时有自模化特征，此时传热系数与 特征长度 无

3、关。15、反映对流传热强度的准则称为 努赛尔 准则。反映对流传热强度的无量纲数是Nu16、写出五个无量纲数的公式，并解释其物理意义。8、模化实验：用不同于实物几何尺度的模型来研究实际装置中所进行的物理过程的实验。9.当流体从大空间进入管内时，流动或换热可分为 段和 段，其中 段局部表面传热系数高，且沿主流方向逐渐降低。10、试说明管槽内强制对流传热的入口效应。流体在管内流动过程中，随着流体在管内流动,局部表面传热系数是如何变化的？外掠单管的流动与管内的流动有什么不同？对于层流而言，从进口到充分发展段之前，局部表面传热系数沿主流方向逐渐减小，然而趋于一个定值。对于湍流而言，从进口到充分发展段之前

4、，局部表面传热系数沿主流方向先逐渐减小，然后由于湍流的扰动与混合作用使得局部表面传热系数有所提高，再逐渐趋于一个定值。外掠单管流动时流体由于流通截面积的变化可能会发生壁面分离；管内流动时，流体边界层发展受到限制。11.作图说明流体在管内流动过程中，局部表面传热系数是如何变化的？15、流体流过弯管时，对流换热系数一般会（增大）o19、自然对流；20、画出热竖壁附近流体中温度与速度分布21、画出沿竖壁自然对流局部传热系数的变化，并解释原因22、自然对流传热分为（）（）23、自模化：自然对流换热在紊流时的表面传热系数值域特征长度无关。25、说明大空间自然对流和有限自然对流的区别？这与强制对流中的外部

5、流动和内部流动有什么异同？大空间作自然对流时，流体的冷却过程与加热过程互不影响，当其流动时形成的边界层相互干扰时，称为有限空间自然对流。这与外部流动和内部流动的划分有类似的地方，但流动的动因不同，一个由外在因素引起的流动，一个是由流体的温度不同而引起的流动26 .一常物性流体以同样质量流量同时流过温度与之不同的两根直管1和2,且d=2d2流动与换热均已处湍流充分发展区域（Nu=CReS8prn）试确定两管内平均表面传热系数的相对大小。27 . 一常物性流体管内流动，流过内径为d = 100mm圆管时的表面传热系数为九=1500W（m2K）,雷诺数Re = lxl5假设改用流通截面积与圆管相等的

6、正方形通道，流体的流速保持不变，试问表面传热系数为多少？（Nu = O.O23Re8）0 82Nu = O.O23e08 等1 = 0.023 （警）,九产詈=或 泉= 0.886鲁=（豹一? = O.886-o2 h2 = 1538W（m2 K）1、凝结：蒸汽与低于其饱和温度的壁面接触时形成液体的过程。2、5、凝结按形式可分为 和在膜状凝结和珠状凝结中,凝结，工业上一般以凝结作为设计依据。均是构成蒸汽与壁面间热交换的热阻载体。珠状凝结的优、缺点：表面传热系数大，换热强度高；不稳定、不易保持。对于膜状冷凝，强化传热的主要途径是6、珠状凝结的形成与保持（1）在蒸气中加油（传统方法）（2）对凝结表

7、面进行技术处理（改善液体表面组合特性）8、膜状凝结的影响因素是哪些?（1）不凝结气体，不凝结气体形成气膜，阻碍凝结换热;（2）管子排数；（3）管内冷凝（4）蒸汽过热度 证实 k6代替r ; （5）蒸气流速,上液膜增厚力，向下液膜减薄h （6）液膜过冷度及温度分布的非线形(7)u向凝结表面情况9、强化冷凝传热的原则：10.强化冷凝传热的方法（1）尖锋的表面，（2）使凝结液尽快从换热表面上排泄掉,如低肋管、纵向沟槽等,（3）表面改性，使膜状凝结变为珠状凝结 表面涂层（油脂、纳米技术）、离子注入11、.大致画出大容器沸腾的曲线，并分别说明各部分的换热机理。（1）自然对流区：壁面过热度较小，壁面上没有

8、汽泡产生，属于自然对流工况。2）核态沸腾区：开始时壁面上个别地点开始产生汽泡，汽化核心产生的汽泡彼此互不干扰，随着过热度进一步增加，汽化核心增加，汽泡互相影响，并会合成气块及汽柱。由于汽化核心对传热起着决定性影响，此时的沸腾统称为核态沸腾。3）过渡沸腾区：在该区域热流密度不仅不随过热度的升高而提高，反而越来越降低。这是因为汽泡汇聚覆盖在加热面上，而蒸汽排除过程越趋恶化，直到热流密度到达最低值。4）膜态沸腾区：加热面上已形成稳定的蒸汽膜层，产生的蒸汽有规则的排离膜层，热流密度随过热度的增加而增大。12、大容器饱和沸腾过程中，在核态沸腾阶段，热流密度随着壁面过热度的增加逐渐;在过渡沸腾阶段，热流密

9、度随着壁面过热度的增加逐渐 o13、为什么沸腾传热具有高的传热强度：14、加热面上（）地点最容易成为汽化核心15、影响沸腾传热的因素：16、饱和沸腾和过冷沸腾的区别？17、强化沸腾传热的基本原则是（）18、强化沸腾传热方法有（）19、分析不凝结气体对凝结传热和沸腾传热的影响。20、23、热管具有特别高的导热性能，通常包括 段、段和绝热段。24、.写出Bi、Fo、Gr、Pr和Nu数的表达式，并叙述其物理含义。（p241页）1. 影响强迫对流传热的流体物性有哪些?它们分别对对流传热系数有什么影响？（提示：影响强迫对流换热系数的因素及其影响情况可以通过分析强迫对流传热实验关联式，将各无量纲量展开整理

10、后加以表述。）2. 试举几个强化管内强迫对流传热的方法（至少五个）。（提示：通过分析强迫对流换热系数的影响因素及增强扰动、采用人口效应和弯管效应等措施来提出一些强化手段，如增大流速、采用机械搅拌等。）3. 试比较强迫对流横掠管束传热中管束又排与顺排的优缺点。（提示：强迫对流横掠管束换热中，管束叉排与顺排的优缺点主要可以从换热强度和流动阻力两方面加以阐述：（1）管束叉排使流体在弯曲的通道中流动，流体扰动剧烈，对流换热系数较大，同时流动阻力也较大；（2）顺排管束中流体在较为平直的通道中流动，扰动较弱，对流换热系数小于叉排管束，其流阻也较小；（3）顺排管束由于通道平直比叉排管束容易清洗。）4. 为什

11、么横向冲刷管束与流体在管外纵向冲刷相比，横向冲刷的传热系数大？（提示：从边界层理论的角度加以阐述：纵向冲刷容易形成较厚的边界层，其层流层较厚且不易破坏。有三个因素造成横向冲刷比纵向冲刷的换热系数大：弯曲的表面引起复杂的流动，边界层较薄且不易稳定;管径小，流体到第二个管子时易造成强烈扰动；流体直接冲击换热表面。）5. 为什么电厂凝汽器中，水蒸气与管壁之间的传热可以不考虑辐射传热？（提示：可以从以下3个方面加以阐述：（1）在电厂凝汽器中，水蒸气在管壁上凝结，凝结换热系数约为4500-18000W/ （m2. K）,对流换热量很大；（2）水蒸气与壁面之间的温差较小，因而辐射换热量较小；（3）与对流换

12、热相比，辐射换热所占的份额可以忽略不计。）6. 用准则方程式计算管内湍流对流传热系数时，对短管为什么要进行修正？（提示：从热边界层厚度方面加以阐述：（1）在入口段，边界层的形成过程一般由薄变厚；（2）边界层的变化引起换热系数由大到小变化，考虑到流型的变化，局部长度上可有波动，但总体上在入口段的换热较强（管长修正系数大于1）； （3）当ld50（或60）时，短管的上述影响可忽略不计,当ldV50（或60）时，则必须考虑入口段的影响。7. 层流时的对流传热系数是否总是小于湍流时的对流传热系数?为什么？（提示：该问题同样可以从入口效应角度加以阐述。在入口段边界层厚度从零开始增厚，若采用短管，尽管处于

13、层流工况，由于边界层较薄，对流换热系数可以大于紊流状况。）1 . 试举出3个隔热保温的措施，并用传热学理论阐明其原理？（提示:可以从导热、对流、辐射等角度举出许多隔热保温的例子.例如采用遮热板，可以显著削弱表面之间的辐射换热，从传热学原理上看，遮热板的使用成倍地增加了系统中辐射的表面热阻和空间热阻，使系统黑度减小，辐射换热量大大减少；又如采用夹层结构并抽真空，可以削弱对流换热和导热，从传热角度看，夹层结构可以使强迫对流或大空间自然对流成为有限空间自然对流，使对流换热系数大大减小，抽真空，则杜绝了空气的自然对流，同时也防止了通过空气的导热；再如表面包上高反射率材料或表面镀银，则可以减小辐射表面的

14、吸收比和发射率（黑度），增大辐射换热的表面热阻，使辐射换热削弱，等等。）2 .流体刚刚流入恒壁温的管道作层流传热时，其局部对流传热系数沿管长逐渐,这是由于 o（减小，边界层厚度沿管长逐渐增厚）3温度边界层越 对流传热系数越小，强化传热应使温度边界层越 o （厚，簿）4.流体流过弯曲的管道或螺旋管时，对流传热系数会，这是由于 O（增大，离心力的作用产生了二次环流增强了扰动）5流体横掠管束时，一般情况下，布置的平均对流传热系数要比 布置时高。（叉排，顺排）6管外流动传热，有纵向冲刷和横向冲刷之分，在其他条件相同时，以 向冲刷方向传热更为强烈。（横向）7.对流传热微分方程式的表达式为。其中，ax是，

15、入是, t是 (t,局部换热系数，流体导热系数，主流流体温度与壁温之差，贴壁处流体的法向温度变化率）9减小管内湍流对流传热热阻的方法有、。（增加流速，采用短管。改变流体物性，增加换热面积，扰流，采用导热系数大的流体用小管径等）10反映对流传热强度的准则称为 准则。（努塞尔）11管内充分发展湍流的传热系数与平均流速U的 次方成 比.（0. 8,正）12大空间自然对流处于湍流状态时有自模化特征，此时传热系数与 无关。（尺寸）13管槽内对流传热的入口效应是指。（流体入口段由于热边界层较薄而具有较高的对流传热系数）五、大空间和有限空间的自然对流注意对于大空间的自然对流，特征长度取（竖壁和竖圆柱取高度，横圆柱取外径）例题p274页6-61、凝结：蒸汽与低于其饱和温度的壁面接触时形成液体的过程。1在膜状凝结和珠状凝结中,均是构成蒸汽与壁面间热交换的热阻载体。2、h珠=（510）h膜以上，珠状凝结的优、缺点:表面传热系数大，换热强度高；不稳定、不易保持。4、珠状凝