傳熱學(xué)主要知識點 1. 熱量傳遞的三種基本方式。 熱量傳遞的三種基本方式：導(dǎo)熱 ( 熱傳導(dǎo) ) 、對流 ( 熱對流 ) 和熱輻射。 2．導(dǎo)熱的特點 。 a 必須有溫差； b 物體直接接觸； c 依靠分子、原子及自由電子等微觀粒子熱運動而傳遞熱量； d 在引力場下單純的導(dǎo)熱一般只發(fā)生在密實的固體中。 3. 對流（熱對流） (Convection) 的概念。 流體中（氣體或液體）溫度不同的各部分之間，由于發(fā)生相對的宏觀運動而把熱量由一處傳遞到另一處的現(xiàn)象。 4 對流換熱的特點。 當(dāng)流體流過一個物體表面時的熱量傳遞過程，它與單純的對流不同，具有如下特點： a 導(dǎo)熱與熱對流同時存在的復(fù)雜熱傳遞過程 b 必須有直接接觸（流體與壁面）和宏觀運動；也必須有溫差 c 壁面處會形成速度梯度很大的邊界層 5. 牛頓冷卻公式的基本表達(dá)式及其中各物理量的定義。 q h(tw  t )  (w) q A  Ah(tw  t )  w / m2 h 是對流換熱系數(shù)單位  w/(m 2  k)  q 是熱流密度（導(dǎo)熱速率），單位  (W/m2) 是導(dǎo)熱量 W 6. 熱輻射的特點。 a 任何物體，只要溫度高于 0 K ，就會不停地向周圍空間發(fā)出熱輻射； b 可以在真空中傳播； c 伴隨能量形式的轉(zhuǎn)變； d 具有強烈的方向性； e 輻射能與溫度和波長均有關(guān)； f 發(fā)射輻射取決于溫度的 4 次方。 7. 導(dǎo)熱系數(shù) , 表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)和傳熱系數(shù)之間的區(qū)別。 導(dǎo)熱系數(shù)：表征材料導(dǎo)熱能力的大小，是一種物性參數(shù)，與材料種類和溫度關(guān)。 表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)：當(dāng)流體與壁面溫度相差 1 度時、每單位壁面面積上、單位時間內(nèi)所傳遞的熱量。影響 h 因素：流速、流體物性、壁面形狀大小等傳熱系數(shù)：是表征傳熱過程強烈程度的標(biāo)尺，不是物性參數(shù)，與過程有關(guān)。 第一章 導(dǎo)熱理論基礎(chǔ) 1 傅立葉定律的基本表達(dá)式及其中各物理量的意義。傅立葉定律 （導(dǎo)熱基本定律）： qx k dT k T T T q Tk(i j k ) dx x y z T(x,y,z) 為標(biāo)量溫度場 qn k T n 圓筒壁表面的導(dǎo)熱速率 q kA dT k(2 rL ) dT r dr dr 垂直導(dǎo)過等溫面的熱流密度，正比于該處的溫度梯度，方向與溫度梯度相反。 (1) 空隙中充有空氣 , 空氣導(dǎo)熱系數(shù)小 , 因此保溫性好 ; (2) 空隙太大 , 會形成自然對流換熱 , 輻射的影響也會增強 , 因此并非空隙越大越好。 (3) 由于水分的滲入，替代了相當(dāng)一部分空氣，而且更主要的是水分將從高溫區(qū)向低溫區(qū)遷移而傳遞熱量。因此，濕材料的導(dǎo)熱系數(shù)比干材料和水都要大。所以，建筑物的圍護(hù)結(jié)構(gòu)，特別是冷、熱設(shè)備的保溫層，都應(yīng)采取防潮措施。 導(dǎo)熱微分方程式的理論基礎(chǔ)。 傅里葉定律 + 熱力學(xué)第一定律 導(dǎo)熱與導(dǎo)出凈熱量（使用傅里葉定律） +微元產(chǎn)生的熱量 =微元的內(nèi)能變化量。 導(dǎo)熱微分方程（熱方程） T T T T ( k ) (k ) ( k & x ) q c p t 如果導(dǎo)熱率是常量 x y y z z （k 是導(dǎo)熱率 ---- 導(dǎo)熱系數(shù)） 2T 2T 2T q& 1 T 熱擴散系數(shù) k /( cp ) x 2 y2 z2 k t 如果是 一維導(dǎo)熱 且無內(nèi)熱源  （可以用來計算 T ，溫度隨時間的變化率） t d (k dT ) 0 dx dx 熱擴散率的概念 熱擴散率（用 a 表示）反映了導(dǎo)熱過程中材料的導(dǎo)熱能力與沿途物質(zhì)儲熱能力之間的關(guān)系值大，即 λ 值大或 ρ c 值小，說明物體的某一部分一旦獲得熱量，該熱量能在整個物體中很快擴散。熱擴散率表征物體被加熱或冷卻時，物體內(nèi)各部分溫度趨向于均勻一致的能力在同樣加熱條件下，物體的熱擴散率越大， 物體內(nèi)部各處的溫度差別越小。熱擴散率反應(yīng)導(dǎo)熱過程動態(tài)特性，是研究不穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱的重要物理量。 完整數(shù)學(xué)描述： 導(dǎo)熱微分方程 + 單值性條件導(dǎo)熱微分方程式描寫物體的溫度隨時間和空間變化的關(guān)系；它沒有涉及具體、特定的導(dǎo)熱過程。是通用表達(dá)式。 對特定的導(dǎo)熱過程，需要補充單值性條件，才能得到特定問題的唯一解。單值性條件包括四項：幾何條件、物理條件、時間條件（初始條件）、邊界條件。 邊界條件 邊界條件說明導(dǎo)熱體邊界上過程進(jìn)行的特點 反映過程與周圍環(huán)境相互作用的條件（１）第一類邊界條件：已知任一瞬間導(dǎo)熱體邊界上溫度值；（ 2）第二類邊界條件：已知物體邊界上熱流密度的分布及變化規(guī)律，第二類邊界條件相當(dāng)于已知任何時刻物體邊界面法向的溫度梯度值；（ 3）第三類邊界條件：當(dāng)物體壁面與流體相接觸進(jìn)行對流換熱時，已知任一時 刻邊界面周圍流體的溫度和表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)。（ k T | x 0 [ T (0, t )] ） x h T 第 2 章 穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱 ( 一維導(dǎo)熱結(jié)果總匯 P.80) 熱阻：（徑向系統(tǒng)的熱阻 P.74 ） 導(dǎo)熱（ conduction ）熱阻 Rt ,cond Ts,1 Ts,2 L qx kA 對流（ convection ）熱阻 Rt ,conv Ts T 1 q hA 輻射（ radiation ）熱阻 Rt ,rad Ts Tsur 1 qrad hr A TA TB 接觸（ thermal contact ）熱阻定義式 Rt ,c qx 總傳熱系數(shù) U： qx UA T 總熱阻： Rtot Rt T 1 q UA ln( r2 / r1 ) 圓筒壁中的徑向?qū)釤嶙?Rt , cond 2 Lk 圓筒壁表面的對流換熱熱阻 Rt ,conv  1 h(2 rL ) 1. 由第三類邊界條件下通過平壁的一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱量關(guān)系式，分析為了增加傳熱量，可以采取哪些措施 ? 第三類邊界條件下通過平壁的一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱量關(guān)系式： T,1 T,2 1 L 1 h1 A kA h2 A 為了增加傳熱量，可以采取哪些措施 ? （ 1）增加平壁兩邊的溫差 （T∞,1 -T ∞,2 ），但受工藝條件限制 （ 2）減小熱阻： a) 金屬壁一般很薄 (L 很小 ) 、熱導(dǎo)率很大，故導(dǎo)熱熱阻一般可忽略 b) 增大 h1、h2，但提高 h1、h2 并非任意的 c) 增大換熱面積 A 也能增加傳熱量 在一些換熱設(shè)備中，在換熱面上加裝肋片是增大換熱量的重要手段。 2．在管道外覆蓋保溫層是不是在任何情況下都能減少熱損失？為什么？ 不是 , 只有當(dāng)管道外徑大于臨界熱絕緣直徑時 , 覆蓋保溫層才能減小熱損失 . 接觸熱阻的概念。 實際固體表面不是理想平整的，所以兩固體表面直接接觸的 界面容易出現(xiàn)點接觸，或者只是部分的而不是完全的和平整的面接觸 —— 給導(dǎo)熱帶來額外的熱阻，即接觸熱阻。 5．什么是形狀因子 ? 為了便于工程設(shè)計計算，對于有些二維、三維的穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱問題，針對已知兩個恒定溫度邊界之間的導(dǎo)熱熱流量，可以采用一種簡便的計算公式。在這種公式中，將有關(guān)涉及物體幾何形狀和尺寸的因素歸納在一起，稱為形狀因子。 第 3 章 非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱（ 瞬態(tài)導(dǎo)熱 -- 確定瞬態(tài)過程中固體內(nèi)的溫度分布隨時間變化的確定方法。 ） 1．非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱的分類。 周期性非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱和 瞬態(tài)非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱 半無限大物體，是指以無限大的物體。 2．Bi 準(zhǔn)則數(shù) , Fo 準(zhǔn)則數(shù)的定義及物理意義。 Bi 準(zhǔn)則數(shù)（瞬態(tài)導(dǎo)熱問題第一件事，計算 Bi 準(zhǔn)則數(shù)）： h/ L hLc 物體內(nèi)部導(dǎo)熱熱阻 ；如果 Bi k 0.1 采用集總熱容 Bi 物體表面對流換熱熱阻 1 k 1/ h h 法誤差較小。定性長度 Lc V / As Fo 準(zhǔn)則數(shù)： Fo a 2 ,是非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱過程的無量綱時間 。在穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱過程中， Fo 愈大，熱擾動愈能深入地傳播到物體內(nèi)部，使物體內(nèi)部各點溫度趨于均勻一致。 并接近于周圍介質(zhì)溫度。 3．集總參數(shù)法的物理意義及應(yīng)用條件。 忽略物體內(nèi)部導(dǎo)熱熱阻、認(rèn)為物體溫度均勻一致的分析方法。此時，溫度分布只與時間有關(guān)，與空間位置無關(guān)。 應(yīng)用條件： Bi 0.1 4．熱時間常數(shù)的定義及物理意義。 V c ln i t hA s  i Ti T T T 用來確定固體達(dá)到某個溫 度 T 所需的時間。反向計算可以計算在某一個時間 t 到達(dá)的溫度。 其中 Vc t 是所謂的熱時間常數(shù) ------- 它是指環(huán)境溫度改變時，熱敏電阻器 hAs 改變了環(huán)境溫度改變值的 63%所用的時間。 （采用集總參數(shù)法分析時，物體中 過余溫度 隨時間變化的關(guān)系式中的 cV /(hA) 具有時間的量綱，稱為時間常數(shù)。） 時間常數(shù)的數(shù)值越小表示測溫元件越能迅速地反映流體的溫度變化。 5．非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱的正常情況階段的物理意義。 當(dāng) Fo 0.2 時，物體在給定的條件下冷卻或加熱，物體中任何給定地點過余溫度的對數(shù)值將隨時間按線性規(guī)律變化。物體中過余溫度的對數(shù)值隨時間按線性 規(guī)律變化的這個 x 階段，稱為瞬態(tài)溫度變化的正常情況階段。 6．半無限大物體的概念。半無限大物體的概念如何應(yīng)用在實際工程問題中？ y-z 平面為界面，在正 x 方向伸延至無窮遠(yuǎn)的 在實際工程中，對于一個有限厚度的物體，在所考慮的時間范圍內(nèi)，若滲透厚度小于本身的厚度，這時可以認(rèn)為該物體是個半無限大物體。 第 4 章 導(dǎo)熱問題數(shù)值解法基礎(chǔ) 1．?dāng)?shù)值解法的基本求解過程 數(shù)值解法，即把原來在時間和空間連續(xù)的物理量的場，用有限個離散點上的值的集合來代替，通過求解按一定方法建立起來的關(guān)于這些值的代數(shù)方程，從而獲得離散點上被求物理量的值；并稱之為數(shù)值解 。 2．熱平衡法的基本思想。 對每個有限大小的控制容積應(yīng)用能量守恒，從而獲得溫度場的代數(shù)方程組，它從基本物理現(xiàn)象和基本定律出發(fā)，不必事先建立控制方程，依據(jù)能量守恒和傅立葉導(dǎo)熱定律即可 。 第五章 對流換熱分析影響對流換熱的主要物理因素 . 對流換熱是流體的導(dǎo)熱和對流兩種基本傳熱方式共同作用的結(jié)果。其影響因素 主要有以下五個方面： (1) 流動起因 ; (2) 流動狀態(tài) ; (3) 流體有無相變 ; (4) 換熱表面的幾何因素 ; (5) 流體的熱物理性質(zhì)。 2．對流換熱是如何分類的 ? (1) 流動起因：自然對流和強制對流； (2) 流動狀態(tài) : 層流和紊流； (3) 流體有無相變 : 單相換熱和相變換熱 (4) 換熱表面的幾何因素：內(nèi)部流動對流換熱和外部流動對流換熱。 3．對流換熱問題的數(shù)學(xué)描寫中包括那些方程 ? 連續(xù)性方程 、動量微分方程、 能量微分方程 、對流換熱過程微分方程式。 4. 邊界層概念的基本思想。 流場可以劃分為兩個區(qū)：邊界層區(qū)與主流區(qū) 邊界層區(qū)：流體的粘性作用起主導(dǎo)作用，流體的運動可用粘性流體運動微分方程描述（ N-S 方程）主流區(qū)：速度梯度為 0，t=0；可視為無粘性理想流體；流體的運動可用歐拉方程描述。 5．流動邊界層的幾個重要特性。 (1) 邊界層厚度 d 與壁的定型尺寸 L 相比極 小， d << L (2) 邊界層內(nèi)存在較大的速度梯度 (3) 邊界層流態(tài)分層流與湍流；湍流邊界層緊靠壁面處仍有層流特征，存在層流底層； (4) 流場可以劃分為邊界層區(qū)與主流區(qū)邊界層區(qū)：由粘性流體運動微分方程描述主流區(qū)：由理想流體運動微分方 程 —歐拉方程描述。 可以劃分為兩個區(qū)：熱邊界層區(qū)與等溫流動區(qū) 7．?dāng)?shù)量級分析的方法。 比較方程中各量或各項的量級的相對大??；保留量級較大的量或項；舍去那些量級小的項，方程大大簡化。 8．相似理論回答了關(guān)于試驗的哪三大問題？ （1） 實驗中應(yīng)測哪些量（是否所有的物理量都測）？應(yīng)測量各相似準(zhǔn)則中包含的全部物理量，其中物性由實 驗系統(tǒng)中的定性溫度確定。（ 2） 實驗數(shù)據(jù)如何整理（整理成什么樣函數(shù)關(guān)系）？實驗結(jié)果整理成準(zhǔn)則關(guān)聯(lián)式。（ 3） 實物試驗很困難或太昂貴的情況，如何進(jìn)行試驗？實驗結(jié)果可推廣應(yīng)用于哪些地方？實驗結(jié)果可推廣應(yīng)用到相似的現(xiàn) 象，在安排模型實驗時，為保證實驗設(shè)備中的現(xiàn)象（模型）與實際設(shè)備中的現(xiàn)象（原型）相似，必須保證模型與原型現(xiàn)象單值性條件相似，而且同名的已定準(zhǔn)則數(shù)值上相等。 9.Nu, Re, Pr, Gr 準(zhǔn)則數(shù)的物理意義。 Nu hl ，表征壁面法向無量綱過余溫度梯度的大小，由此梯度反映對流換熱的 +強弱； Re ul ，表征流體流動時慣性力與粘滯力的相對大小， Re的大小能反映流態(tài)； Pr  ，物性準(zhǔn)則，反映了流體的動量傳遞能力與熱量傳遞能力的相對大小； a Gr  g t  2  3l  ，表征浮升力與粘滯力的相對大小，  Gr 表示自然對流流態(tài)對換熱 的影響。 /* 對流導(dǎo)論 三個邊界層（ 速度、熱邊、濃度 ），三個公式（表面切應(yīng)力公式、熱流密度的傅里葉定律、摩爾流密度的斐克定律 --- 摩爾傳遞速率 NA(kmol/s)= hm As (CA,s CA , ) C 為摩爾濃度），三個參數(shù)（ 摩擦系數(shù) C f 、對流傳熱系數(shù) h 、 對流傳質(zhì)系數(shù) hm ），兩個平均參數(shù)（對于任意形狀表面 h 1 h dAs ， As A s hm 1 hm dx ） As A s 雷諾數(shù)  Rex  u x  VL  慣性力與粘性力之比，臨街雷諾數(shù)為  5*10 5--- - 涉及平板的計算使用這個值（涉及層流和紊流的計算需要想到雷諾數(shù)的公式）邊界層相似 引入重要的無量綱相似參數(shù)，雷諾數(shù) ReL、普朗特數(shù) Pr、施密特數(shù) Sc。 */ 相似參數(shù)的重要性 ------ 在一組對流條件下的表面得到的結(jié)果應(yīng)用與所處條件 完全不同但是幾何相似的表面（特征長度 L 定義的）。 邊界層類比  p234 傳熱和傳質(zhì)比  Nu Prn  Sh Scn  n取  1 3  根據(jù)已知的對流系數(shù)確定另一種對流系數(shù)。 Nu hL （對流傳熱與熱傳導(dǎo)之比） Sh hm L （表面處無綱量濃度梯度） k f D AB Pr c p （動量擴散系數(shù)與熱擴散系數(shù)之比） Sc （動量擴散系數(shù)與 k D AB 質(zhì)量擴散系數(shù)之比） 第六章 單相流體對流換熱及 準(zhǔn)則關(guān)聯(lián)式 1．對管內(nèi)受迫對流換熱，為何采用短管和彎管可以強化流體的換熱？ . 短管 : 入口效應(yīng)。入口處邊界層較薄，對流換熱強度較大； 彎管：由于離心力作用，產(chǎn)生二次回流，對邊界層形成一定擾動。 2．對管內(nèi)受迫對流換熱，各因素對紊流表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)影響的大小。 h f (u0.8 , 0.6 , cp 0.4 , 0.8 , 0.4 , d 0.2 ) 3．空氣橫掠管束時，沿流動方向管排數(shù)越多，換熱越強，為什么？ 橫掠管束時，前排管子后形成的渦旋對后排管子上的邊界層造成一定的擾動作用，有利于換熱。 4．無限空間自然對流換熱的自?；F(xiàn)象及應(yīng)用。 自然對流紊流的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)與定型尺寸無關(guān)，該現(xiàn)象稱自模化現(xiàn)象。利用這一特征，紊流換熱實驗研究可以采用較小尺寸的物體進(jìn)行，只要求實驗現(xiàn)象的 GrPr 值處于紊流范圍。 第七章 凝結(jié)與沸騰換熱膜狀凝結(jié)和珠狀凝結(jié)的概念 . 膜狀凝結(jié)：沿整個壁面形成一層薄膜，并且在重力的作用下流動，凝結(jié)放出的汽化潛熱必須通過液膜，因此，液膜厚度直接影響了熱量傳遞。珠狀凝結(jié)：當(dāng)凝結(jié)液體不能很好的浸潤壁面時，則在壁面上形成許多小液珠，此時壁面的部分表面與蒸汽直接接觸，因此，換熱速率遠(yuǎn)大于膜狀凝結(jié)（可能大幾倍，甚至一個數(shù)量級）雖然珠狀凝結(jié)換熱遠(yuǎn)大于膜狀凝結(jié)，但可惜的是，珠狀凝結(jié)很難保持，因此，大多數(shù)工程中遇到的凝結(jié)換熱大多屬于膜狀凝結(jié)，因此，教材中只簡單介紹了膜狀凝結(jié) 2．為什么冷凝器中的管子多采用水平布置？要增大臥式冷凝器的換熱面積，采用什么方案最好？ 只要不是很短的管子，水平布置較豎直布置管外的凝結(jié)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)大。采用增長管長的辦法最好。 3．蒸汽在水平管束外凝結(jié)時，沿液膜流動方向管束排數(shù)越多，換熱強度越低。 為什么？ 蒸汽在水平管束外凝結(jié)時，上排管子形成的凝結(jié)液滴落到下排管子上，使液膜 層增厚，阻礙了換熱。 4．沸騰的概念。 工質(zhì)內(nèi)部形成大量氣泡并由液態(tài)轉(zhuǎn)換到氣態(tài)的一種劇烈的汽化過程。 過冷沸騰和飽和沸騰的概念。 過冷沸騰：指液體主流尚未達(dá)到飽和溫度，即處于過冷狀態(tài)，而壁面上開始產(chǎn)生氣泡，稱之為過冷沸騰 飽和沸騰：液體主體溫度達(dá)到飽和溫度，而壁面溫度高于飽和溫度所發(fā)生的沸騰，稱之為飽和沸騰。 6．飽和沸騰曲線可以分成幾個區(qū)域 ? 有那些特性點 ? 各個區(qū)域在換熱原理上有 何特點 ? 大空間飽和沸騰曲線：表征了大容器飽和沸騰的全部過程，共包括律不同的階段：自然對流、泡態(tài)沸騰、過渡態(tài)沸騰和膜態(tài)沸騰。  4 個換熱規(guī) 7. 氣化核心的概念。 實驗表明，通常情況下，沸騰時汽泡只發(fā)生在加熱面的某些點，而不是整個加 熱面上，這些產(chǎn)生氣泡的點被稱為汽化核心，較普遍的看法認(rèn)為，壁面上的凹穴和裂縫易殘留氣體，是最好的汽化核心 8. 什么是臨界熱流密度 ? 什么是燒毀點 ? 熱流密度的峰值 qmax 有重大意義，稱為臨界熱流密度，亦稱燒毀點。一般用核態(tài)沸騰轉(zhuǎn)折點作為監(jiān)視接近 qmax的警戒。這一點對熱流密度可控和溫度可控的兩種情況都非常重要 。 第 8 章 熱輻射基本定律 1．熱輻射定義和特點。 (1) 定義：由熱運動產(chǎn)生的，以電磁波形式傳遞的能量； (2) 特點： a 任何物體，只要溫度高于 0 K ，就會不停地向周圍空間發(fā)出熱輻射； b 可以在真空中傳播； c 伴隨能量形式的轉(zhuǎn)變； d 具有強烈的方向性； e 輻射能與溫度和波長均有關(guān)； f 發(fā)射輻射取決于溫度的 4 次方。什么是黑體 , 灰體 ? 實際物體在什么樣的條件下可以看成是灰體 ? 黑體：是指能吸收投入到其面上的所有熱輻射能的物體，是一種科學(xué)假想的物體，現(xiàn)實生活中是不存在的。但卻可以人工制造出近似的人工黑體。 灰體：單色發(fā)射率與波長無關(guān)的物體稱為灰體。其發(fā)射和吸收輻射與黑體在形式上完全一樣，只是減小了一個相同的比例。 3．物體的發(fā)射率 , 吸收率 , 反射率 , 透射率是怎樣定義的 ?發(fā)射率：相同溫度下，實際物體的輻射力與同溫度下黑體輻射力之比當(dāng)熱輻射投射到物體表面上 時，一般會發(fā)生三種現(xiàn)象，即吸收、反射和透射。 吸收率表示投射的總能量中被吸收的能量所占份額；反射率表示投射的總能量 中被反射的能量所占份額； 透射率表示投射的總能量中被透射的能量所占份額。 4. 漫表面的概念。 物體發(fā)射的輻射強度與方向無關(guān)的性質(zhì)叫漫輻射。反射的輻射強度與方向無關(guān)的性質(zhì)叫漫反射。既是漫輻射又是漫反射的表面統(tǒng)稱漫表面。 5．白顏色的物體就是白體，黑顏色的物體就是黑體，對嗎？為什么？ 黑體、白體是對全波長射線而言。在一般溫度條件下，由于可見光在全波長射線中只占有一小部分，所以物體對外來射線吸收能力的高低，不能憑物體的顏色來判斷。 6. 四個黑體輻射基本定律。 普朗克定律，斯蒂芬 —玻爾茲曼定律，蘭貝特余弦定律，基爾霍夫定律。 第九章 輻射換熱計算角系數(shù)的定義及性質(zhì)。 角系數(shù)：有兩個表面，編號為 1 和 2，其間充滿透明介質(zhì)，則表面 1 對表面 2 的角系數(shù) X1,2 是：表面 1 發(fā)射出的輻射能中直接落到表面 2 上的百分?jǐn)?shù)。同理， 也可以定義表面 2 對表面 1 的角系數(shù)。角系數(shù)性質(zhì)：相對性，完整性，分解性。 2．重輻射面（絕熱表面）的特點。 重輻射面（絕熱表面）的凈換熱量為零。重輻射面（絕熱表面）仍然吸收和發(fā)射輻射，只是發(fā)出的和吸收的輻射相等。它仍然影響其它表面的輻射換熱。這種表面溫度未定而凈輻射換熱量為零的表面被稱為重輻射面（絕熱表面）。 3．有效輻射的概念。 灰體表面的有效輻射是其表面的本身輻射和反射輻射之和。 4．. 表面輻射熱阻和空間輻射熱阻的表達(dá)式。 表面輻射熱阻： 1 i i Ai 1 空間輻射熱阻： Ai Xi , j 5．應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)法的基本步驟 A 畫等效電路圖； B 列出各節(jié)點的熱流 ( 電流 ) 方程組； C 求解方程組，以獲得各個節(jié)點的等效輻射； D 利用公式 i Ebi Ji ， 計算每個表面的凈輻射熱流量。 1 i i Ai 6．強化輻射換熱和削弱輻射換熱的主要途徑 強化輻射換熱的主要途徑有兩種： (1) 增加發(fā)射率； (2) 增加角系數(shù)。 削弱輻射換熱的主要途徑有三種： (1) 降低發(fā)射率； (2) 降低角系數(shù)； (3) 加 入隔熱板。 7．普通窗玻璃對紅外線幾乎是不透過的，但為什么隔著玻璃曬太陽 卻使人感到暖和？ (1) 雖然紅外線幾乎不透過，但太陽中的可見光卻可大部分透過； (2) 室內(nèi)常溫物體發(fā)出的紅外線幾乎不能透過窗戶到室外。 8．北方深秋季節(jié)的清晨，樹葉葉面上常常結(jié)霜。試問樹葉上下表面的哪一面結(jié)霜？為什么？ 樹葉上表面結(jié)霜。因為此時天空的溫度已降得很低，樹葉上表面和天空間輻射換熱可失去更多能量；而樹葉下表面和大地間有輻射換熱，大地表面溫度相對天空溫度要高得多。 9．太陽能吸收器表面材料應(yīng)滿足什么特性？并說明原因 對太陽輻射波段內(nèi)的射線單色吸收率盡可能大，發(fā)射紅外波段內(nèi)范圍內(nèi)射線的單色發(fā)射率盡可能的小。這樣可以從太陽輻射中盡可能多的吸收能量，而其本身的輻射損失很小。 第 10 章 傳熱和換熱器 1．. 換熱器有那些主要形式 ? 換熱器是實現(xiàn)兩種或兩種以上溫度不同的流體相互換熱的設(shè)備，按工作原理可分為三類：間壁式換熱器、混合式換熱器、回?zé)崾綋Q熱器。 2．間壁式換熱器的主要型式 (1) 套管式換熱器：最簡單的一種間壁式換熱器，流體有順流和逆流兩種，適用于傳熱量不大或流體流量不大的情形； (2) 管殼式換熱器：最主要的一種間壁式換熱器，傳熱面由管束組成，管子兩端固定在管板上，管束與管板再封裝在 外殼內(nèi)。兩種流體分管程和殼程。 (3) 交叉流換熱器：間壁式換熱器的又一種主要形式。其主要特點是冷熱流體呈交叉狀流動。交叉流換熱器又分管束式、管翅式和板翅式三種。單位體積內(nèi)所包含的換熱面積作為衡量換熱器緊湊程度的衡量指標(biāo)，一般將大于 700m2/m3的換熱器稱為緊湊式換熱器，板翅式換熱器多屬于緊湊式，因此，日益受到重視。 (4) 板式換熱器：由一組幾何結(jié)構(gòu)相同 的平行薄平板疊加所組成，冷熱流體間隔地在每個通道中流動，其特點是拆卸 清洗方便，故適用于含有易結(jié)垢物的流體。 (5) 螺旋板式換熱器：換熱表面由 兩塊金屬板卷制而成，優(yōu)點：換熱效果好；缺點：密封比較困難。 對數(shù)平均溫差的公式。 t m t t t ln t 4．換熱器熱計算的基本方法。 平均溫差法和效能 - 傳熱單元數(shù)法。 5．什么是換熱器的效能和傳熱單元數(shù)。 換熱器的效能：換熱器的實際傳熱量與最大可能的最大傳熱量之比，并用 ε 表 示，傳熱單元數(shù)：換熱器效能公式中的 kA 依賴于換熱器的設(shè)計， Cmin 則依賴于 換熱器的運行條件，因此， kA / Cmin 在一定程度上表征了換熱器綜合技術(shù)經(jīng)濟性 能，習(xí)慣上將這個比值（無量綱數(shù)）定義為傳熱單元數(shù) NTU。 6．是不是所有的換熱器都設(shè)計成逆流形式的就最好呢？ 不是，因為一臺換熱器的設(shè)計要考慮很多因素，而不僅僅是換熱的強弱。比如，逆流時冷熱流體的最高溫度均出現(xiàn)在換熱器的同一側(cè)，使得該處的壁溫特別高，可能對換熱器產(chǎn)生破壞，因此，對于高溫?fù)Q熱器，又是需要故意設(shè)計成順流。 7. 什么是污垢熱阻 ? Rf  1 1 k k0 污垢增加了熱阻，使傳熱系數(shù)減小，這種熱阻稱為污垢熱阻，用 Rf 表示， 式中： k 為有污垢后的換熱面的傳熱系數(shù)， k0 為潔凈換熱面的傳熱系數(shù)。