传热学第四版课后思考题答案(杨世铭.docx

欧阳物创编

第一章
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命题人：欧阳物
思考题
1． 试用简练的语言说明导热、对流换热及辐射换热三种热传 递方式之间的联系和区别。
答：导热和对流的区别在于：物体内部依靠微观粒。
答： ①第一类边界条件：
w1
-t
第二类边界条件："0时-九（認w =燈）
-t
第三类边界条件：-入（丟）w =叭-tf ）
试说明串联热阻叠加原则的内容及其使用条件。
答：在一个串联的热量传递过程中，如果通过每个环节的热 流量都相同，则各串联环节的总热阻等于各串联环节热阻的 和。使用条件是对于各个传热环节的传热面积必须相等。
、外半径之比有关而与半径的
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绝对值无关，而通过球壳的导热量计算式却与半径的绝对值 有关，怎样理解？
答：因为通过圆筒壁的导热热阻仅和圆筒壁的内外半径 比值有关，而通过球壳的导热热阻却和球壳的绝对直径有 关，所以绝对半径不同时，导热量不一样。
发生在一个短圆柱中的导热问题，在下列哪些情形下可以 按一维问题来处理？
答：当采用圆柱坐标系，沿半径方向的导热就可以按一维问 题来处理。
扩展表面中的导热问题可以按一维问题来处理的条件是 什么？有人认为，只要扩展表面细长，就可按一维问题来处 理，你同意这种观点吗？
答：只要满足等截面的直肋，就可按一维问题来处理。不同 意，因为当扩展表面的截面不均时，不同截面上的热流密度 不均匀，不可看作一维问题。
肋片高度增加引起两种效果：肋效率下降及散热表面积增 加。因而有人认为，随着肋片高度的增加会出现一个临界高 度，超过这个高度后，肋片导热热数流量反而会下降。试分 析这一观点的正确性。
答：错误，因为当肋片高度达到一定值时，通过该处截面的 热流密度为零。通过肋片的热流已达到最大值，不会因为高 度的增加而发生变化。
在式（2-57）所给出的分析解中，不出现导热物体的导 热系数，请你提供理论依据。
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答：由于式（2-57）所描述的问题为稳态导热，且物体的导
热系数沿 x 方向和 y 方向的数值相等并为常数。
有人对二维矩形物体中的稳态无内热源常物性的导热问
题进行了数值计算。矩形的一个边绝热，其余三个边均与温
度为 t 的流体发生对流换热。你能预测他所得的温度场的解 f
吗？
答：能，因为在一边绝热其余三边为相同边界条件时，矩
形物体内部的温度分布应为关于绝热边的中心线对称分布。 第三章
思考题
试说明集总参数法的物理概念及数学处理的特点
答：当内外热阻之比趋于零时，影响换热的主要环节是在边 界上的换热能力。而内部由于热阻很小而温度趋于均匀，以 至于不需要关心温度在空间的分布，温度只是时间的函数， 数学描述上由偏微分方程转化为常微分方程、大大降低了求 解难度。
在用热电偶测定气流的非稳态温度场时 ,怎么才能改善热
电偶的温度响应特性?
答：要改善热电偶的温度响应特性，即最大限度降低热
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电偶的时间常数1二益，形状
上要降低体面比，要选择热容小的材料，要强化热电偶表面 的对流换热。
试说明”无限大平板”物理概念 ,并举出一二个可以按无
限大平板处理的非稳态导热问题 答；所谓“无限大”平板，是指其长宽尺度远大于其厚度， 从边缘交换的热量可以忽略 不计，当平板两侧换热均匀时，热量只垂直于板面方向流动。 如薄板两侧均匀加热或冷却、 炉墙或冷库的保温层导热等情况可以按无限大平板处理。
什么叫非稳态导热的正规状态或充分发展阶段 ?这一阶段 在物理过程及数学处理上都有些什么特点?
答：非稳态导热过程进行到一定程度,初始温度分布的影响就 会消失，虽然各点温度仍
随时间变化,但过余温度的比值已与时间无关，只是几何位置
（x怪）和边界条件（Bi数）
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的函数，亦即无量纲温度分布不变，这一阶段称为正规状况 阶段或充分发展阶段。这一阶段的数学处理十分便利，温度
分布计算只需取无穷级数的首项进行计算。
有人认为,当非稳态导热过程经历时间很长时 ,采用图 3-7 ：这个图表明,物体中各 点的过余温度的比值与几何位置及Bi有关，而与时间无关. 但当时间趋于无限大时 ,物体中各点的温度应趋近流体温 度,所以两者是有矛盾的。你是否同意这种看法 ,说明你的 理由。
答：我不同意这种看法，因为随着时间的推移，虽然物体中 各点过余温度的比值不变
但各点温度的绝对值在无限接近。这与物体中各点温度趋近 流体温度的事实并不矛盾。
试说明Bi数的物理意义。Bi»及Bi *各代表什么样的换