??t?第三类边界条件：τ>0,??s???h?tw?tf?

??n?w4． 在一根蒸汽管道上需要加装一根测温套管，有三种材料可选：铜、铝、不锈钢。问选用哪

种材料所引起的测温误差最小，为什么?为减小测量误差，在套管尺寸的选择上还应注意哪些问题?

（提示：与简答题2的第(2)点类似，套管材料应选用不锈钢，因给出的三种材料中，不锈钢的导热系数最小）

5． 什么是接触热阻?减少固体壁面之间的接触热阻有哪些方法?

（提示：材料表面由于存在一定的粗糙度使相接触的表面之间存在间隙，给导热过程带来额外热阻称为接触热阻，接触热阻的存在使相邻的两个表面产生温降(温度不连续)。接触热阻主要与表面粗糙度、表面所受压力、材料硬度、温度及周围介质的物性等有关，因此可以从这些方面考虑减少接触热阻的方法，此外，也可在固体接触面之间衬以导热系数大的铜箔或铝箔等以减少接触热阻。）

第三章 对流传热

一、名词解释

1． 速度边界层：在流场中壁面附近流速发生急剧变化的薄层。

2． 温度边界层：在流体温度场中壁面附近温度发生急剧变化的薄层。 3． 定性温度：确定换热过程中流体物性的温度。

4． 特征尺度：对于对流传热起决定作用的几何尺寸。

5． 相似准则(如Nu,Re,Pr,Gr,Ra)：由几个变量组成的无量纲的组合量。

6． 强迫对流传热：由于机械(泵或风机等)的作用或其它压差而引起的相对运动。 7． 自然对流传热：流体各部分之间由于密度差而引起的相对运动。

8． 大空间自然对流传热：传热面上边界层的形成和发展不受周围物体的干扰时的自然对流传

热。

9． 珠状凝结：当凝结液不能润湿壁面(θ>90?)时，凝结液在壁面上形成许多液滴，而不形成

连续的液膜。

10． 膜状凝结：当液体能润湿壁面时，凝结液和壁面的润湿角(液体与壁面交界处的切面经

液体到壁面的交角)θ<90?，凝结液在壁面上形成一层完整的液膜。

11． 核态沸腾：在加热面上产生汽泡，换热温差小，且产生汽泡的速度小于汽泡脱离加热

表面的速度，汽泡的剧烈扰动使表面传热系数和热流密度都急剧增加。

12． 膜态沸腾：在加热表面上形成稳定的汽膜层，相变过程不是发生在壁面上，而是汽液

界面上，但由于蒸汽的导热系数远小于液体的导热系数，因此表面传热系数大大下降。 二、填空题 1． 影响自然对流传热系数的主要因素

有： 、 、 、 、 、 。 (流动起因，流动速度，流体有无相变，壁面的几何形状、大小和位置，流体的热物理性

9

质)

2． 速度边界层是指 。

（在流场中壁面附近流速发生急剧变化的薄层。） 温度边界层是指 。 （在流体温度场中壁面附近温度发生急剧变化的薄层。）

3． 流体刚刚流入恒壁温的管道作层流传热时，其局部对流传热系数沿管长逐渐 ，这

是由于 。 （减小，边界层厚度沿管长逐渐增厚）

4． 温度边界层越 对流传热系数越小，强化传热应使温度边界层

越 。 （厚，簿）

5． 流体流过弯曲的管道或螺旋管时，对流传热系数会 ，这是由

于 。

（增大，离心力的作用产生了二次环流增强了扰动）

6． 流体横掠管束时，一般情况下， 布置的平均对流传热系数要比

布置时高。 （叉排，顺排）

7． 管外流动传热，有纵向冲刷和横向冲刷之分，在其他条件相同时，以 向冲刷

方向传热更为强烈。 （横向）

8． 对流传热微分方程式的表达式为 。其中，αx是 ，λ

??t?是 ，Δt是 ，???y??是 。

??y?0 （hx?????，局部换热系数，流体导热系数，主流流体温度与壁温之差，贴壁处流?t??y??y?0???t?体的法向温度变化率）

9． 纯净饱和蒸气膜状凝结的主要热阻是 。 （液膜的导热热阻）

10． 大容器饱和沸腾曲线可分为 、 、 、 四

个区域，其中 具有温差小、热流大的传热特点。 （自然对流、核态沸腾、过渡沸腾、膜态沸腾，核态沸腾）

11． 雷诺比拟采用 模型，其结果在Pr＝ 条件下与实验解相吻合.

（单层，1）

12． 沸腾的临界热通量是指 。

（当壁面过热度大到某一程度时，汽泡来不及脱离加热面而开始连成不稳定的汽膜，即由核态沸腾开始向膜态沸腾过渡，出现临界点的热流密度）

13． 格拉晓夫准则的物理意义 ；表达式Gr＝ 。

10

（流体流动时浮升力与粘滞力之比的无量纲量，

g?v?tlc3?2）

14． 减小管内湍流对流传热热阻的方法

有 、 、 、 。

（增加流速，采用短管。改变流体物性，增加换热面积，扰流，采用导热系数大的流体 用小管径等）

15． 反映对流传热强度的准则称为 准则。 （努塞尔）

16． 普朗特准则Pr的数学表达式为 ，它表征了 的相

对大小。

（ν/a，动量传递与热量传递）

17． 管内充分发展湍流的传热系数与平均流速U的 次方成 比.，与内

径D的 次方成 比。 （0．8，正，0．2，反）

18． 大空间自然对流处于湍流状态时有自模化特征，此时传热系数与 无关。 （尺寸）

19． 自然对流传热在 条件下发生关于特征尺度L的自模化现象.。 （湍流）

20． 在蒸汽的凝结过程中， 凝结的传热系数大于 凝结。 （珠状，膜状）

21． 自然对流传热是指 。

（流体在浮升力作用下的对流传热）

22． 管槽内对流传热的入口效应是指 。

（流体入口段由于热边界层较薄而具有较高的对流传热系数）

23． 流体在大空间沿竖壁作自然对流传热时，对于湍流工况，其对流传热系数正比于竖壁

高度的 次方。 （0）

24． 大容器沸腾曲线分为 、 、 、 四个区段。

（自然对流、核态沸腾、过渡沸腾、膜态沸腾） 三、选择题

1． 下列各参数中，属于物性参数的是： （1） 传热系数K （2） 吸收率α

（3） 普朗特数Pr （4） 传热系数hc

2． 流体纯自然对流传热的准则方程可写成

(1)Nu＝f(Re，Pr) (2)Nu＝f(Gr，Pr) (3)Nu＝f(Re，Gr，Pr) (4)Nu＝f(Bi，Fo)

11

3． 流体掠过平板对流传热时，在下列边界层各区中，温度降主要发生在：

(1)主流区 (2)湍流边界层 (3)层流底层 (4)缓冲区 (5)湍流核心区

4． 空气自然对流传热系数与强迫对流时的对流传热系数相比：

(1)要小的多 (2)要大得多 (3)十分接近 (4)不可比较 5． 沸腾的临界热流量qc是：

（1） 从过冷沸腾过渡到饱和沸腾的转折点 （2） 从自由流动过渡到核态沸腾的转折点

（3） 从核态沸腾过渡到膜态沸腾的转折点 （4） 从不稳定膜态沸腾过渡到稳定膜态沸腾的转折点

6． 流体在大空间沿竖壁自然对流传热时，在湍流状态下；对流传热系数正比于竖壁高度的

( )

(1)0次方 (2)0.8次方 (3)l/4次方 (4)l/3次方

7． 液体沸腾时，汽泡内的压力大于汽泡外液体的压力，主要由于下列哪个因素造成的?

(1)传热温差 (2)表面张力 (3)浮升力 (4)重力 8． 定型准则是指：

(1)包含定型尺寸的准则 (2)全部由已知量构成的准则 (3)含有待求量的准则 (4)待定准则 9． 工程中，较为常用的沸腾工况是指：

(1)膜态沸腾 (2)核态沸腾 (3)自然对流沸腾 （4）以上都不是 10． 下述哪种手段对提高对流传热系数无效?

(1)提高流速 (2)增大管径 (3)采用入口效应 (4)采用导热系数大的流体

11． 已知某气体的密度为1.26kg/m3，比热为1.02kJ/(kg·K)，导热系数为0.025W/(m·K)，

粘度为15.1×10-6m2/s，其Pr(普朗特)准则数为多少? ( ) (1)0.78 (2)0.02 (3)0.7 (4)0.62 12． Nu(努谢尔特)准则反映： ( )

(1)惯性力和粘滞力的相对大小 (2)对流传热强度 (3)浮升力和粘滞力的相对大小 (4)导热能力大小 13． 描述浮升力与黏滞力的相对大小的准则数称为：

（1）Re (2)Gr (3)Pr (4)Ra

14． 当管长远大于管径时，圆管横向布置时的管外膜状凝结传热系数与竖放时相比如何?

（1） 横放时大 （2） 两者差不多 （3） 竖放时大 （4） 无法比较

12