傳熱學(xué)第三章答案楊世銘陶文銓

1、第三章第三章思考題思考題1.試說(shuō)明集總參數(shù)法的物理概念及數(shù)學(xué)處理的特點(diǎn)答：當(dāng)內(nèi)外熱阻之比趨于零時(shí)，影響換熱的主要環(huán)節(jié)是在邊界上的換熱能力。而內(nèi)部由于熱阻很小而溫度趨于均勻，以至于不需要關(guān)心溫度在空間的分布，溫度只是時(shí)間的函數(shù)，數(shù)學(xué)描述上由偏微分方程轉(zhuǎn)化為常微分方程、大大降低了求解難度。2.在用熱電偶測(cè)定氣流的非穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng)時(shí)怎么才能改善熱電偶的溫度響應(yīng)特性答：要改善熱電偶的溫度響應(yīng)特性，即最大限度降低熱電偶的時(shí)間常數(shù)hAcvc???形狀上

2、要降低體面比，要選擇熱容小的材料，要強(qiáng)化熱電偶表面的對(duì)流換熱。3.試說(shuō)明”無(wú)限大平板”物理概念并舉出一二個(gè)可以按無(wú)限大平板處理的非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱問(wèn)題答；所謂“無(wú)限大”平板，是指其長(zhǎng)寬尺度遠(yuǎn)大于其厚度，從邊緣交換的熱量可以忽略不計(jì)，當(dāng)平板兩側(cè)換熱均勻時(shí)，熱量只垂直于板面方向流動(dòng)。如薄板兩側(cè)均勻加熱或冷卻、爐墻或冷庫(kù)的保溫層導(dǎo)熱等情況可以按無(wú)限大平板處理。4.什么叫非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱的正規(guī)狀態(tài)或充分發(fā)展階段這一階段在物理過(guò)程及數(shù)學(xué)處理上都有些什么特點(diǎn)答：

3、非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱過(guò)程進(jìn)行到一定程度初始溫度分布的影響就會(huì)消失，雖然各點(diǎn)溫度仍隨時(shí)間變化但過(guò)余溫度的比值已與時(shí)間無(wú)關(guān)，只是幾何位置(?x)和邊界條件(Bi數(shù))的函數(shù)，亦即無(wú)量綱溫度分布不變，這一階段稱為正規(guī)狀況階段或充分發(fā)展階段。這一階段的數(shù)學(xué)處理十分便利，溫度分布計(jì)算只需取無(wú)窮級(jí)數(shù)的首項(xiàng)進(jìn)行計(jì)算。5.有人認(rèn)為當(dāng)非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱過(guò)程經(jīng)歷時(shí)間很長(zhǎng)時(shí)采用圖37記算所得的結(jié)果是錯(cuò)誤的.理由是：這個(gè)圖表明物體中各點(diǎn)的過(guò)余溫度的比值與幾何位置及Bi有關(guān)而與時(shí)間

4、無(wú)關(guān).但當(dāng)時(shí)間趨于無(wú)限大時(shí)物體中各點(diǎn)的溫度應(yīng)趨近流體溫度所以兩者是有矛盾的。你是否同意這種看法說(shuō)明你的理由。答：我不同意這種看法，因?yàn)殡S著時(shí)間的推移，雖然物體中各點(diǎn)過(guò)余溫度的比值不變但各點(diǎn)溫度的絕對(duì)值在無(wú)限接近。這與物體中各點(diǎn)溫度趨近流體溫度的事實(shí)并不矛盾。6.試說(shuō)明Bi數(shù)的物理意義。oBi?及??Bi各代表什么樣的換熱條件有人認(rèn)為??Bi代表了絕熱工況你是否贊同這一觀點(diǎn)為什么答；Bi數(shù)是物體內(nèi)外熱阻之比的相對(duì)值。oBi?時(shí)說(shuō)明傳熱熱阻

5、主要在邊界，內(nèi)部溫度趨于均勻，可以用集總參數(shù)法進(jìn)行分析求解；??Bi時(shí)，說(shuō)明傳熱熱阻主要在內(nèi)部，故知?小所需時(shí)間大軟木玻璃鋼銀銅?????????所以軟木玻璃鋼銀銅?????????。3－2設(shè)一根長(zhǎng)為l的棒有均勻初溫度t0此后使其兩端在恒定的t1（x＝0）及t2t1t0。棒的四周保持絕熱。試畫出棒中溫度分布隨時(shí)間變法的示意曲線及最終的溫度分布曲線。解：由于棒的四周保持絕熱，因而此棒中的溫度分布相當(dāng)于厚為l的無(wú)限大平板中的分布，隨時(shí)間而變

6、化的情形定性的示于圖中.3－3假設(shè)把汽輪機(jī)的汽缸壁及其外的絕熱層近似地看成是兩塊整密接觸的無(wú)限大平板（絕熱層厚度大于汽缸壁）。試定性地畫出汽缸機(jī)從冷態(tài)啟動(dòng)（即整個(gè)汽輪機(jī)均與環(huán)境處于熱平衡）后，缸壁及絕熱層中的溫度分布隨時(shí)間的變化。解：3－4在一內(nèi)部流動(dòng)的對(duì)流換熱試驗(yàn)中（見(jiàn)附圖），用電阻加熱器產(chǎn)生熱量加熱量管道內(nèi)的流體，電加熱功率為常數(shù)，管道可以當(dāng)作平壁對(duì)待。試畫出在非穩(wěn)態(tài)加熱過(guò)程中系統(tǒng)中的溫度分布隨時(shí)間的變化（包括電阻加熱器，管壁及被加