傳熱學(xué)知識(shí)總結(jié)1-資料下載頁
2025-06-23 02:14本頁面
【正文】 發(fā)熱量。打開壺蓋后，開水的蒸發(fā)速度加快，開水由此冷卻得更快。冬天，經(jīng)過在白天太陽底下曬過的棉被，晚上蓋起來為什么感到很暖和？并且經(jīng)過拍打以后，為什么效果更加明顯？答：棉被經(jīng)過晾曬以后，可使棉花的空隙里進(jìn)入更多的空氣。而空氣在狹小的棉絮空間里的熱量傳遞方式主要是導(dǎo)熱，由于空氣的導(dǎo)熱系數(shù)較小，具有良好的保溫性能。而經(jīng)過拍打的棉被可以讓更多的空氣進(jìn)入，因而效果更明顯。冬天，在相同的室外溫度條件下，為什么有風(fēng)比無風(fēng)時(shí)感到更冷些？答：假定人體表面溫度相同時(shí)，人體的散熱在有風(fēng)時(shí)相當(dāng)于強(qiáng)制對(duì)流換熱，而在無風(fēng)時(shí)屬自然對(duì)流換熱（不考慮熱輻射或假定輻射換熱量相同時(shí)）。而空氣的強(qiáng)制對(duì)流換熱強(qiáng)度要比自然對(duì)流強(qiáng)烈。因而在有風(fēng)時(shí)從人體帶走的熱量更多，所以感到更冷一些。夏季在維持20℃的空調(diào)教室內(nèi)聽課，穿單衣感覺很舒適，而冬季在同樣溫度的同一教室內(nèi)聽課卻必須穿絨衣。假設(shè)濕度不是影響的因素，試從傳熱的觀點(diǎn)分析這種反常的“舒適溫度”現(xiàn)象。 答：夏季人體的散熱量為：利用同一冰箱儲(chǔ)存相同的物質(zhì)時(shí)，試問結(jié)霜的冰箱耗電量大還是未結(jié)霜的冰箱耗電量大？回答：當(dāng)其它條件相同時(shí)，冰箱的結(jié)霜相當(dāng)于在冰箱蒸發(fā)器和冰箱冷凍室（或冷藏室）之間增加了一個(gè)附加熱阻，因此，要達(dá)到相同的制冷室溫度，必然要求蒸發(fā)器處于更低的溫度。所以，結(jié)霜的冰箱耗電量更大。1有人將一碗熱稀飯置于一盆涼水中進(jìn)行冷卻。為使稀飯涼得更快一些，你認(rèn)為他應(yīng)該攪拌碗中的稀飯還是盆中的涼水？為什么？答：從稀飯到?jīng)鏊且粋€(gè)傳熱過程。顯然，稀飯和水的換熱在不攪動(dòng)時(shí)屬自然對(duì)流。而稀飯的換熱比水要差。因此要強(qiáng)化傳熱增加散熱量，應(yīng)該用攪拌的方式強(qiáng)化稀飯側(cè)的傳熱。1用鋁制的水壺?zé)_水時(shí)，盡管爐火很旺，但水壺仍安然無恙。但一旦壺內(nèi)的水燒干后，水壺很快就被燒壞。試從傳熱學(xué)的觀點(diǎn)分析這一現(xiàn)象。 答：壺內(nèi)有水時(shí)，水對(duì)壺壁起冷卻作用，不致燒壞壺壁，水干后，壺壁得不到充分冷卻，使壁溫接近火焰溫度，水壺就會(huì)被燒壞?；颍核畟?cè)（沸騰）的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)遠(yuǎn)大于火焰?zhèn)鹊谋砻鎮(zhèn)鳠嵯禂?shù)，沒燒干時(shí)，壺底更接近水的溫度，所以一般不會(huì)達(dá)到鋁的熔點(diǎn)。1用一只手握住盛有熱水的杯子，另一只手用筷子快速攪拌熱水，捏杯子的手會(huì)顯著地感到熱。試分析其原因。 答：杯中水由于被攪動(dòng)而強(qiáng)化了與杯壁的傳熱，使杯壁溫度接近水溫，所以手會(huì)感到杯子變熱。1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？答：霜會(huì)結(jié)在樹葉上的表面。因?yàn)榍宄?，上表面朝向太空，下表面朝向地面。而太空表面的溫度低于攝氏零度，而地球表面溫度一般在零度以上。由于相對(duì)樹葉下表面來說，其上表面需要向太空輻射更多的能量，所以樹葉下表面溫度較高，而上表面溫度較低且可能低于零度，因而容易結(jié)霜。1在冬季的晴天，白天和晚上空氣溫度相同，但白天感覺暖和，晚上卻感覺冷。試解釋這種現(xiàn)象。答：白天和晚上人體向空氣傳遞的熱量相同，且均要向溫度很低的太空輻射熱量。但白天和晚上的差別在于：白天可以吸收來自太陽的輻射能量，而晚上卻不能。因而晚上感覺會(huì)更冷一些。1冬季晴朗的夜晚，測(cè)得室外空氣溫度高于0℃，有人卻發(fā)現(xiàn)地面上結(jié)有一層簿冰，試解釋原因(若不考慮水表面的蒸發(fā))。 答：如圖所示。假定地面溫度為。太空溫度為，設(shè)過程已達(dá)穩(wěn)態(tài)，空氣與地面的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為h，地球表面近似看成溫度為的黑體，太空可看成溫度為的黑體．則由熱平衡：由于而，因此地球表面溫度有可能低于0℃，即地面可能結(jié)冰。1什么是“半無限大”物體？半無限大物體的非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱存在正規(guī)狀況階段嗎？答：所謂“半無限大”物體，是指平面一側(cè)空間無限延伸的物體。因?yàn)槲矬w向縱深無限延伸，初始溫度的影響就遠(yuǎn)不會(huì)消除，所以，半無限大物體的非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱不存在正規(guī)狀況階段。1和各代表什么樣的換熱條件？有人認(rèn)為代表了絕熱工況，是否正確，為什么？ 答：時(shí)，物體表面的換熱熱阻遠(yuǎn)大于物體內(nèi)部導(dǎo)熱熱阻。說明換熱熱阻主要在邊界，物體內(nèi)部導(dǎo)熱熱阻幾乎可以忽略，因而任一時(shí)刻物體內(nèi)部的溫度分布趨于均勻，并隨時(shí)間的推移整體地下降?？梢杂眉倕?shù)法進(jìn)行分析求解。時(shí)，物體表面的換熱熱阻遠(yuǎn)小于物體內(nèi)部導(dǎo)熱熱阻。在這種情況下，非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱過程剛開始進(jìn)行的一瞬間，物體的表面溫度就等于周圍介質(zhì)的溫度。但是，因?yàn)槲矬w內(nèi)部導(dǎo)熱熱阻較大，所以物體內(nèi)部各處的溫度相差較大，隨著時(shí)間的推移，物體內(nèi)部各點(diǎn)的溫度逐漸下降。在這種情況下，物體的冷卻或加熱過程的強(qiáng)度只決定于物體的性質(zhì)和幾何尺寸。認(rèn)為代表絕熱工況是不正確的，的工況是指邊界熱阻相對(duì)于內(nèi)部熱阻較大，而絕熱工況下邊界熱阻無限大。19 試說明集總參數(shù)法的物理概念。答：當(dāng)固體內(nèi)部的導(dǎo)熱熱阻遠(yuǎn)小于其表面的換熱熱阻時(shí)，即當(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)。什么叫時(shí)間常數(shù)？試分析測(cè)量恒定的流體溫度時(shí)對(duì)測(cè)量準(zhǔn)確度的影響。 答：,具有時(shí)間的量綱，稱為時(shí)間常數(shù)，%時(shí)所經(jīng)歷的時(shí)間。越小，表示物體熱慣性越小，到達(dá)流體溫度的時(shí)間越短。測(cè)溫元件的時(shí)間常數(shù)大小對(duì)恒溫流體的測(cè)量準(zhǔn)確度沒有影響，對(duì)變溫流體的測(cè)量準(zhǔn)確度有影響，越小，準(zhǔn)確度越高。17
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