?=8500kg/m3，试求：

1.时间常数为1秒的热电偶结点直径为多大?

2. 把热电偶从25℃的环境放入200℃的气流中要多长时间才能到达199℃?

3解: 首先计算结点直径，并检查Bi数值。 对球形结点 A??d2，V??d由 ?c?得 d?6

?cVhA??cdh66h?c6?400?1??7.06?10?4?0.71mm ?c8500?400h(r)400?7.06?10?4/63?验证 Bi???2.53?10?4?0.1

??20hl表明把热电偶结点当成集总热容体在这里是合适的。 达到199℃时所需的时间，可由下式计算

?i8500?7.06?10?4?40025?200 ??ln?ln?5.2s

hA?400?6199?200?cV讨论：由此式可见，热电偶结点直径d和热容量?c越小，被测气流的对流换热系数h越大，则温度响应越快。

第三章 对流传热

一、名词解释

1．

2． 3． 4． 5． 6．

速度边界层：在流场中壁面附近流速发生急剧变化的薄层。

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。 定性温度：确定换热过程中流体物性的温度。 特征尺度：对于对流传热起决定作用的几何尺寸。

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。

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是 ，Δt是 ，????t???是 。 ?y??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???t??y?y?0???t?处流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＝ 。 （流体流动时浮升力与粘滞力之比的无量纲量，14． 减

小

管

内

湍

流

对

流

g?v?tlc3?传

2） 热

阻

的

方

法

热

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)

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 15． 无量纲组合

g?v?tl3?2称为什么准则？

(1)雷诺Re (2)普朗特Pr (3)努谢尔特Nu (4)格拉晓夫Gr 16． 判断管内湍流强制对流是否需要进行人口效应修正的依据是什么?

(1)l/d≥70 (2)Re≥104 (3)l/d<50 (4)l/d<104

17． 对流传热以 作为基本计算式。

(1)傅里叶定律 (2)牛顿冷却公式 (3)普朗克定律 (4)欧姆定律

18． 从传热角度看，下面几种冷却方式中，哪种方式的冷却效果会最好?

(1)水冷 (2)氢冷 (3)气冷 (4)水沸腾冷却 19． 相变传热的特征为 。

(1)工质比体积变化较大 (2) 汽化潜热 (3) (1)+(2) (4)工质比体积较大