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.試說明集總參數(shù)法的物理概念及數(shù)學(xué)處理的特點答：當內(nèi)外熱阻之比趨于零時，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.在用熱電偶測定氣流的非穩(wěn)態(tài)溫度場時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，要強化熱電偶表面的對流換熱。3.試說明”無限大平板”物理概念并舉出一二個可以按無限大平板處理的非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱問題答；所謂“無限大”平板，是指其長寬尺度遠大于其厚度，從邊緣交換的熱量可以忽略不計，當平板兩側(cè)換熱均勻時，熱量只垂直于板面方向流動。如薄板兩側(cè)均勻加熱或冷卻、爐墻或冷庫的保溫層導(dǎo)熱等情況可以按無限大平板處理。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程及數(shù)學(xué)處理上都有些什么特點答：

3、非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱過程進行到一定程度初始溫度分布的影響就會消失，雖然各點溫度仍隨時間變化但過余溫度的比值已與時間無關(guān)，只是幾何位置(?x)和邊界條件(Bi數(shù))的函數(shù)，亦即無量綱溫度分布不變，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，溫度分布計算只需取無窮級數(shù)的首項進行計算。5.有人認為當非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱過程經(jīng)歷時間很長時采用圖37記算所得的結(jié)果是錯誤的.理由是：這個圖表明物體中各點的過余溫度的比值與幾何位置及Bi有關(guān)而與時間

4、無關(guān).但當時間趨于無限大時物體中各點的溫度應(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明你的理由。答：我不同意這種看法，因為隨著時間的推移，雖然物體中各點過余溫度的比值不變但各點溫度的絕對值在無限接近。這與物體中各點溫度趨近流體溫度的事實并不矛盾。6.試說明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為??Bi代表了絕熱工況你是否贊同這一觀點為什么答；Bi數(shù)是物體內(nèi)外熱阻之比的相對值。oBi?時說明傳熱熱阻

5、主要在邊界，內(nèi)部溫度趨于均勻，可以用集總參數(shù)法進行分析求解；??Bi時，說明傳熱熱阻主要在內(nèi)部，故知?小所需時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于厚為l的無限大平板中的分布，隨時間而變

6、化的情形定性的示于圖中.3－3假設(shè)把汽輪機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限大平板（絕熱層厚度大于汽缸壁）。試定性地畫出汽缸機從冷態(tài)啟動（即整個汽輪機均與環(huán)境處于熱平衡）后，缸壁及絕熱層中的溫度分布隨時間的變化。解：3－4在一內(nèi)部流動的對流換熱試驗中（見附圖），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)，管道可以當作平壁對待。試畫出在非穩(wěn)態(tài)加熱過程中系統(tǒng)中的溫度分布隨時間的變化（包括電阻加熱器，管壁及被加