传热学(中国矿业大学) 中国大学mooc慕课答案2024版 m110415

作业绪论 传热学绪论作业

1、 热量传递一共有几种方式？分别是哪几种？
评分规则:  3种
热传导（导热），热对流，热辐射

2、 流体发生热对流时是否一定会伴有热传导？
评分规则:  是

3、 什么是串联热阻叠加原则，它在什么前提下成立？
评分规则:  串联热阻叠加原则是指在一个串联的热量传递过程中，如果通过各个环节的热流量都相同，则各串联环节的总热阻等于各串联环节热阻的和。
只适用于稳态无内热源导热问题

4、 2020年突发的新冠疫情，让红外测温仪尤其是简易的红外测温枪为大众所熟悉。请查阅资料了解非接触红外测温装置的测温原理，并思考回答：可以不贴近人体皮肤表面而是隔着一层玻璃对人体进行体温测量吗？为什么？
评分规则:  不可以
因为测温枪测得的实际是玻璃表面综合玻璃自身对外发出的热辐射，加上对来自其他物体热辐射的吸收、反射、透射后的一个数值，已不能代表人体体表温度。

5、 某焖烧杯一共有六层设计，从外到内分别是①表面柔顺漆层②外层304不锈钢层③高真空隔热层④内胆外壁镀铜层⑤内胆304不锈钢层⑥内胆电解研磨层。假设焖烧杯里盛有80℃的鸡汤，外部环境温度20℃，试分析：(1)此时热量传递方向；(2)传热过程一共有几个环节，分别是什么传热方式。
评分规则:  (1)热量从鸡汤经焖烧杯壁传递给外界环境。
(2)一共有八个环节。a鸡汤到电解研磨层内壁——对流传热b电解研磨层——热传导c内胆304不锈钢层——热传导d内胆外壁镀铜层——热传导e内胆和外层间的真空隔热层——辐射传热f外层304不锈钢层——热传导g表面柔顺漆层——热传导h表面漆层与外界环境——对流传热+辐射传热

作业多维稳态导热的求解 传热学第二章作业

1、 导热问题的基本定律是什么定律？ 公式中的负号表示什么？  
评分规则:  傅里叶定律
负号表示热量传递的方向指向温度降低的方向

2、 导热问题的边界条件有哪三种？
评分规则:  恒壁温，第一类边界条件；
恒热流，第二类边界条件；
已知壁面与流体间的传热系数和流体温度，第三类边界条件。

3、 热阻分析法的热流密度计算公式可以运用在圆筒壁吗？为什么？
评分规则:  不可以。
因为每层壁面的面积不一样，故而热流密度不是恒值。但是热阻分析方法的总热量计算公式可以。

4、 管道外包保温材料，（1）导热系数大的材料在外面，导热系数小的材料放在里层；（2）导热系数小的材料在外面，导热系数大的材料放在里层。这两种方法哪种对保温更有利，为什么？
评分规则:  第一种，导热系数大的材料在外面，导热系数小的材料放在里层对保温更有利。
写出多层圆筒壁的导热热流量或热流密度公式，在温差一定的条件下，比较多层圆筒壁导热热阻的大小。

5、 肋片高度增加引起两种效果：肋效率下降及散热表面积增加。因而有人认为，随着肋片高度的增加会出现一个临界高度，超过这个高度后，肋片导热数流量反而会下降。试分析这一观点的正确性。
评分规则:  错误。
根据肋片散热量计算公式，肋片散热量与mH的双曲正切成正比，而双曲正切函数是单调增加函数，所以散热量不会随高度增加而下降，而是随着高度的增加越来越接近于1，当th(mH)=1后，其值为无限长细长杆的散热量。

6、  导热系数和热扩散率（导温系数）各自从什么公式产生，各自反映物质的什么特性？
评分规则:  导热系数从傅里叶定律而来，反映了物质的导热性能；热扩散率从导热微分方程而来，反映了物质的热量扩散性能，即热流在物体内的扩散的快慢程度。
两者的差异在于前者是导热过程的静态特性量，而后者是导热过程的动态特性量，因而热扩散率反映的是非稳态导热过程的特征。导热系数小的材料热扩散率不一定小，比如气体导热系数小，热扩散率却和金属相当。（拓展问题，两者的差异答的对错与否不计分，指出两者的差异即可）

7、 常物性、稳态、无内热源的导热微分方程（拉普拉斯方程）中不含有任何物性量，是否说明导热物体中温度分布与物体的物性无关？为什么？
评分规则:  拉普拉斯方程是导热微分方程的一般形式的简化结果，只有物体的导热系数为常数时，稳态无源导热问题才会有拉普拉斯方程的简化形式，如果再加以一类边界条件，则微分方程和定解条件都不会出现导热系数，此时导热系数不影响温度场，只影响热流量。
如果导热系数不为常数，则前面结论不成立，所以温度分布始终都和物体的物性是有关系的。

8、 冰箱壳体所用保温材料是聚氨酯发泡塑料，是用氟利昂作发泡剂的聚氨酯泡沫塑料，在使用较长时间后冰箱保温层的保温效果会变差，试分析原因。
评分规则:  冰箱隔热保温材料是用氟利昂作发泡剂的聚氨酯泡沫塑料，由于氟利昂气体导热系数较低，保温层的导热系数比一般保温材料小。
随着使用时间延长，由于气孔中氟利昂逐步逸出，环境中的空气取而代之。空气的导热系数是氟利昂的2~3倍，进入空气后的聚氨酯泡沫塑料保温层导热系数增大，冰箱保温性能下降，甚至会出现冰箱外壳结露。

作业简单几何形状物体多维非稳态导热的分析解 传热学第三章作业

1、 傅立叶数的定义及其物理意义
评分规则:  傅立叶数定义式
傅立叶数的物理意义为两个时间间隔相除所得的无量纲时间，表征过程进行的深度。

2、 什么是“半无限大”的物体？半无限大物体的非稳态导热存在正规阶段吗？
评分规则:  所谓“半大限大”物体是指平面一侧空间无限延伸的物体；
因为物体向纵深无限延伸，初始温度的影响永远不会消除，所以半无限大物体的非稳念导热不存在正规状况阶段。

3、 试说明Bi数的物理意义。Bi → 0及 Bi → ∞各代表什么样的换热条件?有人认为, Bi → ∞代表了绝热工况，你是否赞同这一观点，为什么? 
评分规则:  Bi 数是固体内部导热热阻与界面上传热热阻之比
Bi → 0 时说明传热热阻主要在边界，内部温度趋于均匀，可以用集总参数法进行分析求解； Bi → ∞时，说明传热热阻主要在内部，可以近似认为壁温就是流体温度
认为 Bi → 0代表绝热工况是不正确的
Bi → 0是指边界热阻相对于内部热阻较大，而绝热工况下边界热阻无限大

4、 在用热电偶测定气流的非稳态温度场时，怎么才能改善热电偶的温度响应特性?
评分规则:  要改善热电偶的温度响应特性，即最大限度降低热电偶的时间常数
形状上要降低体面比（V、A各3分，共6分）
要选择热容小的材料（ρ、c各3分，共6分）
要强化热电偶表面的对流换热

5、 冬天用手分别触摸置于同一环境中的木块和铁块，感到铁块很凉，这是什么原因?
评分规则:  导热量与物体的吸热系数成正比
因为铁块的吸热系数比木块大

6、 当遇到一个非稳态导热问题时，基本的求解步骤是什么？
评分规则:  1. 如果物体的形状复杂，需要获得其中温度随时间变化的详细信息，可采用数值计算方法；
2. 如果物体的形状相对简单或可做近似处理，可采用分析解法；
3. 对于整个非稳态导热过程中表面传热系数有相当大变化的情况，可将过程分时段处理，每个时段内，表面传热系数可取其平均值计算；
4. 对第三类边界问题，又分为4步：（1）Bi<0.1，采用集中参数法（2）Bi>0.1，Fo<0.05~0.06，半无限大物体（3）Bi>0.1，0.06<Fo<0.2，一维问题采用完全级数解（4）Bi>0.1，Fo>0.2，正规状况简化解法。

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