传热学教案1

第一篇：传热学教案1

第1章 绪论、重点内容： ① 热能传递的三种方式及热量传递的速率方程；

② 传热过程及传热方程式； 2、掌握内容：黑体，传热系数，传热热阻。3、了解内容：传热学的研究内容

第一章介绍传热学的研究内容，传热学中热量传递的三种基本方式：导热、对流、热辐射。以及包含这三个基本方式的传热过程。

4、基本概念: 热传导、热对流、热辐射、黑体、传热过程、热阻、热流密度。

5、基本定律：傅里叶定律、牛顿冷却公式、斯蒂凡-波尔兹曼常数。学习目标：

①

能确定物体的传热方式。

②

能利用热量传递的速率方程计算热流密度或热流量。③ 能利用传热方程式计算传热过程的传热量。④ 掌握如黑体，传热系数等基本概念。

§1-1 热能传递的三种基本方式

包括热传导、热对流、热辐射三种方式 一、热传导 1、概念

物体各部分之间不发生相对位移，而依靠分子、原子等微观粒子的热运动产生的热能传递。

2、公式

由傅立叶定律知：单位时间通过一定面积的导热热流量与温度变化率和面积有关：

=—Adt（1-1）dxλ为材料导热系数，负号表明热量传递方向与温度升高方向相反。

通过单位面积的热流量称为热流密度：

dtq==-（1-2）Adx二、热对流

1、概念

由于流体宏观运动而引起的流体各部分之间发生相对位移，冷热流体相互掺混所导致的热量传递。工程上主要研究流体流过一物体表面时流体与物体表面间的热量传递过程，称为对流传热。根据流动起因，对流传热可分为两类：强制对流和自然对流。另外，液体相变时也伴有对流传热，一般分为沸腾传热和凝结换热。

2、公式

q=ht（1-3）=hAt（1-4）

h为表面传热系数，Δt为壁面与流体间温差，永远取正值。

三、热辐射

1、概念

物体会因各种原因发出辐射能，其中因为热的原因而发出辐射能的现象称为热辐射。

物体间通过辐射方式进行热量传递成为辐射换热。辐射传热的两个特点：

① 能在真空中传递，而且在真空中传递最有效。② 不仅伴随能量的转移，而且有能量形式的转换。

理想黑体：能吸收投入到其表面上的所有热辐射能量的物体。

2、公式

斯蒂凡-波尔兹曼定律：黑体在单位时间内发出的热辐射热量

=AT4（1-5）

实际物体辐射热流量采用发射率（黑度）修正：

=AT4（1-6）

两种简单的情况：两块非常接近的互相平行黑体壁面间辐射传热、封闭空腔内物体表面辐射换热。

（1-7）=1A1（T14-T24）

§1-2 传热过程和传热系数

一、传热方程式

1、概念

传热过程：热量由壁面一侧流体通过壁面传递到另一侧流体的过程。包括串联着的三个环节：

① 热流体与壁面高温侧的换热 ② 壁面高温侧倒壁面低温侧的热量传递 ③ 壁面低温侧与冷流体换热。这三个过程中的热流量应该是相等的。

=A（tf1-tf2）（1-8）

11++h1h2也可以表示成：

（1-9）=Ak（tf1-tf2）K为传热系数，数值上等于冷热流体见温差为1℃、传热表面积1㎡时热流量的值。

二、传热热阻

由（1-8）和（1-9）式可得

111=++（1-10）kh1h2两边同乘以1/A得：

111（1-11）=++AkAh1AAh2如此可以将（1-9）式写成温压-热阻形式。热阻叠加原则与电学中的串联法则相对应。即为传热过程热阻。传热过程Ak 17

第二篇：传热学教案1

第1章 绪论

1.1 概 述

1.1.1、传热学研究内容

传热学是研究热量传递规律的学科，研究热量传递的机理、规律、计算和测试方法。

热量传递过程的推动力：温差

1)物体内只要存在温差，就有热量从物体的高温部分传向低温部分； 2)物体之间存在温差时，热量就会自发的从高温物体传向低温物体。1.1.2、传热学研究中的连续介质假设

将假定所研究的物体中的温度、密度、速度、压力等物理参数都是空间的连续函数。

1.1.3、传热学与工程热力学的关系 相同点：

传热学以热力学第一定律和第二定律为基础。不同点 a）定义：

工程热力学：热能的性质、热能与机械能及其他形式能量之间相互转换的规律。

传热学：热量传递过程的规律。b)状态

工程热力学：研究平衡态； 传热学：研究过程和非平衡态 c）时间

工程热力学：不考虑热量传递过程的时间。传热学：时间是重要参数。1.1.4、传热学的应用

 自然界与生产过程到处存在温差—传热很普遍

 传热学在日常生活、生产技术领域中的应用十分广泛。热量传递中的三类问题  强化传热  削弱传热  温度控制 日常生活中的例子

a 人体为恒温体。若房间里气体的温度在夏天和冬天都保持22度，那么在冬天与夏天、人在房间里所穿的衣服能否一样？为什么？ b 夏天人在同样温度（如：25度）的空气和水中的感觉不一样。为什么？

c 北方寒冷地区，建筑房屋都是双层玻璃，以利于保温。如何解释其道理？越厚越好？

d 冬天，经过在白天太阳底下晒过的棉被，晚上盖起来为什么 感到很暖和？并且经过拍打以后，为什么效果更加明显？ e 为什么水壶的提把要包上橡胶？

f 不同材质（塑料、金属）的汤匙放入热水中，哪个黄油融解更快？ 生产技术领域大量存在传热问题 a 航空航天：卫星与空间站热控制；空间飞行器重返大气层冷却；超高音速飞行器冷却； b 微电子： 电子芯片冷却

c 生物医学：肿瘤高温热疗；生物芯片；组织与器官的冷冻保存 d 军 事：飞机、坦克；激光武器；弹药贮存

e 制 冷：跨临界二氧化碳汽车空调/热泵；高温水源热泵 f 新能源：太阳能；燃料电池 o 很多行业中如何让热量有效地传递成为解决问题的关键 o 大规模集成电路芯片的散热问题 o 航天飞机的有效冷却和隔热 o 材料加工行业的散热问题 传热学的研究方法  实验测定  理论分析  数值模拟

1.2 热量传递的三种基本方式

热能传递基本方式：导热（热传导）、对流、热辐射 1.2.1 导热（热传导）概念

定义：物体各部分之间不发生相对位移时，依靠分子、原子及自由电子等微观粒子的热运动而产生的热量传递称导热。

如：固体与固体之间及固体内部的热量传递。

2、导热的特点 • 必须有温差 • 物体直接接触

• 依靠分子、原子及自由电子等微观粒子热运动而传递热量；不发生宏观的相对位移 • 没有能量形式之间的转化

3、导热的基本规律 • 1）傅立叶定律 • 1822 年，法国物理学家

如图 1-1 所示的两个表面分别维持 均匀恒定温度的平板，是个一维导热问题。

考察x方向上任意一个厚度为 dx的微元层。

根据傅里叶定律，单位时间内通过该层的导热热量与当地的温度变化率及平板面积A成正比，即

dtAdx 1-1 式中λ是比例系数，称为热导率，又称导热系数，负号表示热量传递的方向与温度升高的方向相反。• 2）热流量

单位时间内通过某一给定面积的热量称为热流量，记为Φ，单位W。• 3）热流密度（面积热流量）单位时间内通过单位面积的热量称为热流密度，记为q，单位 W/㎡。

当物体的温度仅在 x 方向发生变化时，按傅立叶定律，热流密度的表达式为:

q• 4）导热系数λ

dtAdx 1-2 λ表征材料导热性能优劣的参数，是一种物性参数，单位： W/m·k。

不同材料的导热系数值不同，即使同一种材料导热系数值与温度等因素有关。金属材料最高，良导电体，也是良导热体，液体次之，气体最小。

例题1-1 有三块分别由纯铜（热导率λ1=398W/(m·K)）、黄铜（热导率λ2=109W/(m·K)）和碳钢（热导率λ3=40W/(m·K)）制成的大平板，厚度都为10mm，两侧表面的温差都维持为tw1 – tw2 = 50℃不变，试求通过每块平板的导热热流密度。

解：这是通过大平壁的一维稳态导热问题。

1.2.2 热对流 1 基本概念

1)热对流：是指由于流体的宏观运动，从而使流体各部分之间发生相对位移，冷热流体相互掺混所引起的热量传递过程。

热对流仅发生在流体中，流体中有温差——对流的同时必伴随有导热现象。自然界不存在单一的热对流。

2)对流换热：流体流过一个物体表面时的热量传递过程，称为对流换热。、对流换热的分类

1）根据对流换热时是否发生相变分  无相变的对流换热  有相变的对流换热

沸腾换热：液体在热表面上沸腾的对流换热。

凝结换热：蒸汽在冷表面上凝结的对流换热。2）根据引起流动的原因分：自然对流和强制对流。 自然对流：

由于流体冷热各部分的密度不同而引起流体的流动。如：暖气片表面附近受热空气的向上流动。 强制对流：

流体的流动是由于水泵、风机或其他压差作用所造成的。3)根据流动状态分为：层流和湍流。

3、对流换热的特点

• 必须有流体的宏观运动，必须有温差；

• 对流换热既有对流，也有导热；对流换热不是基本的热量传递方式。

• 流体与壁面必须直接接触； • 没有热量形式之间的转化。、对流换热的基本规律 < 牛顿冷却公式 > 流体被加热时： qh(twtf)流体被冷却时： qh(tftw)如果把温差（亦称温压）记为Δt，并约定永远取正值，则牛顿冷却公式可表示为

qhtAht表面传热系数（对流换热系数）hΦ(A(twt))W(m2C)—— 当流体与壁面温度相差1度时、每单位壁面面积上、单位时间内所传递的热量

h是表征对流换热过程强弱的物理量

影响h因素：流动原因、流动状态、流体物性、有无相变、壁面形状大小等。

一般地，就介质而言：水的对流换热比空气强烈；

就换热方式而言：有相变的强于无相变的；强制对流强于自然对流。对流换热研究的基本任务：用理论分析或实验的方法推出各种场合下表面换热导数的关系式。

1.2.3、热辐射

1、基本概念

1）辐射和热辐射

物体通过电磁波来传递能量的方式称为辐射。因热的原因而发出辐射能的现象称为热辐射。2）辐射换热

辐射与吸收过程的综合作用造成了以辐射方式进行的物体间的热量传递称辐射换热。2.辐射换热的特点

 不需要物体直接接触。可以在真空中传递，而且在真空中辐射能的传递最有效。

 在辐射换热过程中，不仅有能量的转换，而且伴随有能量形式的转化。

辐射时：辐射体内热能→辐射能； 吸收时，辐射能→受射体内热能。 只要温度大于零就有能量辐射。

 物体的辐射能力与其温度性质有关。这是热辐射区别于导热，对流的基本特点。热辐射的基本规律（斯蒂芬-玻尔兹曼定律）

黑体：能全部吸收投射到其表面辐射能的物体。或称绝对黑体。（Black body）

黑体的辐射能力与吸收能力最强，黑体在单位时间内发出的辐射热量由斯忒潘—玻耳兹曼定律获得。

AT4其中 T ——黑体的热力学温度 K ；

1-7

5.6710-8W/m2K4σ——斯忒潘—玻耳兹曼常数（黑体辐射常数），其值为；

A——辐射表面积 m2。

一切实际物体的辐射能力都小于同温度下的黑体，实际物体辐射热流量也可以根据斯忒潘——玻耳兹曼定律求得： AT4其中 Φ ——物体自身向外辐射的热流量，而不是辐射换热量； ε ——物体的发射率（黑度），其值总小于1，它与物体的种类及表面状态有关。

要计算辐射换热量，必须考虑投到物体上的辐射热量的吸收过程，即收支平衡量，详见第9章。

eg：表面积为A1、表面温度为T1、发射率为ε1的一物体包容在一个很大的表面温度为T2的空腔内，物体与空腔表面间的辐射换热量

综合分析

1A1(T14T24)

1.3 传热过程和传热系数 1.3.1、传热方程式 1、概念

热量由壁面一侧的流体通过壁面传到 另一侧流体中去的过程称传热过程。2、传热过程的组成 一般包括串联的三个环节： ① 热流体 → 壁面高温侧； ② 壁面高温侧 → 壁面低温侧； ③ 壁面低温侧 → 冷流体。

稳态过程通过串联环节的热流量相同。3、传热过程的计算

针对稳态的传热过程，即 Φ=const 传热环节有三种情况，则其热流量的表达式如下：

Ah1tf1tw1Atf1tw1Ah1Ah2tw2tf2

也可以表示成:: tw1tw2tw1tw2A/tw2tf2Ah2A(tf1tf2)11h1h2Ak(tf1tf2)Akt式中，k称为传热系数，单位 W/m2K

4、传热系数

概念

是指用来表征传热过程强烈程度的指标。数值上等于冷热流体间温差Δt=1 ℃，传热面积A=1m2时热流量的值。K值越大，则传热过程越强，反之，则弱。K的影响因素

①与传热过程的两种流体的种类； ②流速大小、传热过程是否有相变。传热系数的表达式为: k

111h125 h25、热阻分析 1）类比方法

• 对各种转移过程的规律进行分析与比较，充分揭示出相互之间的类同之处，并相互应用各自分析的结论，是研究转移过程的一种行之有效方法。

• 热电类比（热阻分析）是传热学常用的研究方法：即将电学中的欧姆定律及电学中电阻的串并联理论应用于传热学热量传递现象的研究。热路与电路的相似性

2）热阻

a、热阻定义：热转移过程的阻力称为热阻。

b、热阻分类：不同的热量转移有不同的热阻，其分类较多，如：导热阻、辐射热阻、对流热阻等。对平板导热而言又分：

面积热阻RA：单位面积的导热热阻。热阻R：整个平板导热热阻。c、热阻的特点

串联热阻叠加原则：在一个串联的热量传递过程中，若通过各串联环节的热流量相同，则串联过程的总热阻等于各串联环节的分热阻之和。3）导热热阻

ttqtR单位面积平壁的导热热阻 面积为Ａ的平壁，导热热阻 4）对流换热热阻

Rm2KW(A)KWtt

q1hRhtt

q111Rk1K h11h2tf1-tf2

单位面积的传热热阻：

Rk11h1h2k越大，传热越好；热阻越小，传热越好

例题1-

3、一房屋的混凝土外墙的厚度为=200mm，混凝土的热导率为=1.5W/(m·K)，冬季室外空气温度为tf2=-10℃, 有风天和墙壁之间的表面传热系数为h2=20W/(m2·K)，室内空气温度为tf1= 25℃,和墙壁之间的表面传热系数为h1=5 W/(m2·K)。假设墙壁及两侧的空气温度及表面传热系数都不随时间而变化，求单位面积墙壁的散热损失及内外墙壁面的温度。

解：由给定条件可知，这是一个稳态传热过程。通过墙壁的热流密度，即单位面积墙壁的散热损失为

1.4 传热学发展简史

18世纪30年代工业化革命促进了传热学的发展 • 导热（Heat conduction）

– 钻炮筒大量发热的实验（B.T.Rumford, 1798年）– 两块冰摩擦生热化为水的实验（H.Davy, 1799年）– 导热热量和温差及壁厚的关系（J.B.Biot, 1804年）– Fourier 导热定律(J.B.J.Fourier , 1822 年）– G.F.B.Riemann/ H.S.Carslaw/ J.C.Jaeger/ M.Jakob • 对流换热（Convection heat transfer）

– 不可压缩流动方程（M.Navier,1823年)– 流体流动Navier-Stokes基本方程(G.G.Stokes,1845年）

– 雷诺数(O.Reynolds,1880年）– 自然对流的理论解（L.Lorentz, 1881年）

– 管内换热的理论解（L.Graetz, 1885年；W.Nusselt,1916年）

– 凝结换热理论解（W.Nusselt, 1916年）

– 强制对流与自然对流无量纲数的原则关系（W.Nusselt,1909年/1915年）

– 流体边界层概念（L.Prandtl, 1904年）– 热边界层概念（E.Pohlhausen, 1921年）

– 湍流计算模型（L.Prandtl,1925年； Th.Von Karman, 1939年；R.C.Martinelli, 1947年）

本章小结：(1)导热

Fourier 定律：(2)对流换热

Newton 冷却公式：(3)热辐射

Stenfan-Boltzmann 定律：(4)传热过程

第三篇：传热学论文

地球的温室效应分析：原因及其对策

内燃1301赵坤

摘要：地球自有人类出现至今，已为人类的生存提供了维持生命所必须的条件,但人类社会的发展和对地球的开发利用，使得地球正遭受着毁灭性破坏。工业化革命以来，人类的活动增加了大气中的温室气体，导致了地球升温，全球气候不断恶化„„

关键词：全球变暖 温室效应 二氧化碳 对策

何为温室效应

温室效应，是指“大气中的温室气体通过对长波辐射的吸收而阻止地表热能耗散，从而导致地表温度增高的现象”。温室效应，又称“花房效应”，是大气保温效应的俗称。大气中的二氧化碳浓度增加，阻止地球热量的散失，使地球发生可感觉到的气温升高，这就是有名的“温室效应”。破坏大气层与地面间红外线辐射正常关系，吸收地球释放出来的红外线辐射，就像“温室”一样，促使地球气温升高的气体称为“温室气体”。

温室效应的一般机理

温室效应是由太阳——大气——地球系的物理学相互作用造成的,包含以下关键因素。

（1）太阳的温度大约为5800K它外发射光线,产生许多波长的光,波谱范围从紫外线到红外线,在550μm左右的可见光部分最大。

（2）这些光线的大部分通过大气传到地面,其中一部分被陆地或海洋表面吸收。

（3）地球表面也发射辐射,地球辐射的波长范围从接近红外线区域到远离红外线区域,峰值大约为10μm,比太阳光的波长长得多。如果没有大气存在,这个通量将与太阳入射通量平衡。

（4）无云的大气层对太阳光是相当透明的,但对于地球的红外辐射的透明程度则小得多,因此,大气被加热了,随后地球表面也显著增暖。

（5）大气中含有吸收红外辐射的所谓“温室气体”,包括水汽、二氧化碳、甲烷、氧化氮、臭氧和一些浓度更低但仍强烈吸引红外辐射的气体,如氯氟烃类。所有这些温室气体都在一个或多个狭窄的波长范围内吸收红外辐射,形成红外吸收带。由于含有自然吸收红外辐射气体的大气造成了大气的整个较低部分变暖,升温幅度超过30K,这一现象常常被称为自然温室效应。这种增温还可以被认为是由于发射红外辐射的有效高度增加而产生的。大气低层对于红外辐射不再是透明的,所以地球向外辐射就从更高的高度上发射,结果使得地球表面变得更暖。

温室效应加剧的原因

人类活动使温室气体含量增加

大气中的温室气体,主要有六种,包括:二氧化碳、一氧化二氟烃类物质。关于每种温室气体含量增加的原因,具体分析如下:（1）二氧化碳(CO2)。在对大气释放CO2方面,最重要的人类活动是交通、电力等部门对化石燃料的消耗,全球每年因此接受到的碳量19世纪中期为1亿吨左右,到本世纪80年代已达57亿吨。CO2增加的另一个原因是地球陆地植物系统的破坏,近几十年来,森林的砍伐和破坏日益严重,导致大气中CO2浓度增加。

（2）一氧化二氮(N2O)。海洋是一氧化二氮的一个重要来源。无机氮肥的大量使用和石化燃料及生物体的燃烧也能释放出一定量的一氧化二氮。工业革命前一氧化二氮的浓度为288cm3·m-3,目前已增加到310cm3·m-3。据以往的观测结果进行推断,大气中一氧化二氮的年增加率仍将保持在0.25%左右。

（3）甲烷最重要的来源是沼泽、稻田和反刍动物,这三项占总排放量的60%左右。天然气、煤的采掘和有机废弃物的燃烧等人类活动也产生甲烷。

（4）臭氧(O3)臭氧在大气层的上部浓度最高,并且形成我们所熟悉的臭氧层，其可以吸收大气中过量的紫外辐射,使生物的免疫系统免受损害。然而,近年来,在大气层的下部,一定数量的人造物质聚集起来,生成了低空臭氧,并且还在不断生成。

（5）氯氟烃(CFCS)氯氟烃完全是人工合成物质,因其无毒、有惰性,而被广泛应用于灭火剂、制冷剂等化工产品的制造。从上个世纪来,人工合成的卤素碳化物不断大量排入大气,使其在大气中的浓度迅速上升, 它们不仅浓度高,保留时间也很长,因而其对环境的影响也是长期的。

人类活动导致温室气体被吸收量的减少

大气中任何气体的含量,都是由其排放量与被吸收量之间的平衡来决定的。但是,人类活动破坏了这种平衡,导致温室气体含量增加。如对CO2气体,自然界主要是通过植物的光合作用进行吸收的。而人类对森林的大规模砍伐,却降低了自然界对CO2的吸收能力,破坏了CO2的排放量与被吸收量之间的平衡,导致CO2大气含量增加。

温室效应带来的后果

自然灾害

温室效应加速，地球升温，大气恶化，必然气候带迁移，冰川消融，海面上涨，自然灾害频频发生。一系列变化，人类和地球面临严峻的威胁。温室效应带来的自然灾害现总结为以下几点：

(一)海平面上升今后50或100年内，全球温度升高几摄氏度，海洋发生膨胀，山地冰川融化，和格林兰冰原南缘可能后退，海平面会升高0.2一1.5米。海平面升高，严重危及沿海地区的居住条件和生态系统。

(二)飓风和大风暴频繁 海洋升温，使其逐渐增多的水蒸气在大气中产生更强烈的对流，其结果咫风和大风暴更为频繁。已知太平洋周围易受台风袭击的地区在过去20年间大约增加了1/6。

（三）干旱地区增加 地球升温加速水份蒸发而减少河流流量，也就是说大气中水蒸气增多，意味着某些地区干早概率增加，预计2030年，低纬地区酷暑季节干早的概率增加到每3年一次，而50年代仅20年一次。

（四）地震 环境因子太阳活动和气象与地震之间存在某些联系，对地震的发生常常起有调制和触发的作用。温度效应的加速，地温升高大气变化，以及太阳表面剧烈活动释放的能量，无疑影响到地震发生的频度和强度。

对生态的影响

有人曾经说过,环境的污染和生态的破坏比战争给人类带来的威胁更大,而由温室效应引起的地球表面温度上升正在破坏着地球上的生态平衡,这主要表现在植物、动物和昆虫出现迁移现象,以适应气候变化;一些动植物因不适应环境而被毁灭，严重的影响着生物多样性。另外，一些农作物的产量由于气温上升而下降,甚至无收;沙漠地区由此不断扩大;森林面积不断减小;干旱连年发生。这种生态平衡的破坏对人类社会的发展势必产生不良影响。

促进疾病的蔓延

温室效应造成的气温升高和臭氧层变薄而引起的紫外线辐射加强会使某些疾病蔓延,同时也会损害人体自身对疾病的预防能力。紫外线的辐射不仅会导致癌症,而且还会改变或消除免疫系统,加剧了一些与皮肤有关的疾病的产生,如麻疯病、天花、皮肤溃疡和疱疹等。例如，由于气温升高,在南美洲和中美洲由吸血蝙蝠传染的狂犬病、登莱热和黄热病有可能传播到北美洲。例外据证实,臭氧层的臭氧量减少1%,放射到地面的紫外线则增多2%,皮肤癌的发病率相应增多4%—6%,过量的紫外线还可以加速艾滋病的发病率,甚至引起天然电磁场的变化,影响人类的整个健康。

温室效应的应对策略

温室效应已引起全世界的密切关注并就此展开了热烈讨论。近年来各有关专家已相继展开了一系列的地区性和国际性会议，共同商讨具体措施和对策。现总结如下：

（1）减少CO2的排放量 此是最有生命力的预防，能措施、替代能源(太阳能如光电池、生物质能)，或从煤、石油改为天然气和其他含碳量低的然料，停止焚烧和砍伐森林并大面植树造林。提出并制定“空气法”，即向每个国家规定污染权，使二氧化碳等的排放量保持在一个全球标准之下。

（2）改变交通工具,完善机动车辆 汽车尾气是大气中CO2的主要来源,因而改变交通工具由机械代替机动对控制温室效应将起重大作用；另外加速研究新的装置安装在各种机动车辆上来吸收、净化其所排放的废气也是控制温室效应的重要措施。

（3）限制氯氟烃的生产,研制新的制冷剂,代替传统的气雾剂,是缓解温室效应的途径之一。另外，面对着如此严重的挑战，仅仅是某一个个人或国家的努力是不可能取得成功的，它需要我们全世界全人类的共同努力，通力合作。温室效应和臭氧层的破坏是全球性的“灾难”,因此,各国有关的专家、学者应通力合作,共同研究,并制定出科学的方法,缓解现存问题,控制未来新的温室效应的再形成。（4）保护森林的对策方案

今日以热带雨林为生的全球森林，正在遭到人为持续不断的急剧破坏。有效的因应对策，便是赶快停止这种毫无节制的森林破坏，另一方面实施大规模的造林工作，努力促进森林再生。目前由於森林破坏而被释放到大气中的二氧化碳，根据估计每年约在1～2gt.碳量左右。倘若各国认真推动节制砍伐与森林再生计划，到了二○五○年，可能会使整个生物圈每年吸收相当於0.7gt.碳量的二氧化碳。具结果得以降低七%左右的温室效应。

（5）改善其他各种场合的能源使用效率 是要改善其他各种场合的能源使用效率。今日人类生活，到处都在大量使用能源，其中尤以住宅和办公室的冷暖气设备为最。因此，对於提升能源使用效率方面，仍然具有大幅改善余地，这对二○五○年为止的地球温暖化，预计可以达到八%左右的抑制效果。

（6）鼓励使用天然瓦斯作为当前的主要能源 因为天然瓦斯较少排放二氧化碳。最近日本都市也都普遍改用天然瓦斯取代液化瓦斯，此案则是希望更进一步推广这种运动。惟其抑制温暖化的效果并不太大，顶多只有一%的程度左右。（7）鼓励使用太阳能

譬如推动所谓「阳光计划」之类。这方面的努力能使化石燃料用量相对减少，因此对於降低温室效应具备直接效果。不过，就算积极推动此项方案，对於二○五○年为止的温暖化，只具四%左右的抑制效果。其效果似乎未如人们的期待。

（8）开发替代能源

利用生物能源(Biomass Energy)作为新的乾净能源。亦即利用植物经由光合作用制造出来的有机物充当燃料，藉以取代石油等既有的高污染性能源。燃烧生物能源也会产生二氧化碳，这点固然是和化石燃料相同，不过生物能源系从大自然中不断吸取二氧化碳作为原料，故可成为重覆循环的再生能源，达到抑制二氧化碳浓度增长的效果。

结论

伴随着人类社会文明进步而来的温室效应已在无声无息地危及着人类的生存环境，因此加速对其形成原因及后果的研究对实施合理的对策来缓和清除由此而产生的后果具有重要的实际意义。控制温室气体排放,保护大气环境,不仅与我国经济可持续发展的战略目标是一致，同时也是全世界人民的共同愿望。我们每个人的手里都紧握着珍贵的资源、能源,掌握着一份民族生息发展的“命脉”。已有52位诺贝尔奖获得者和700多名美国权威科学家签名上书政府，力促联合各国通力合作，采取对策，以“稳定”全球的气候，“遏住”地球的危机。成之毁之、爱损之在于我们的一举一动。为了我们的今天更为了我们后代的明天，为了地球的长久，全世界人民更应该团结起来，共同应对日益严重的温室效应。

参考文献：

[1] 田景春.浅谈温室效应.岩相古地理.1996,15(5):54-58.[2] 王文香.温室效应对生物多样性的影响及对策.中国民营科技与经济.2007,11:95-96.[3] 张 峥, 张 涛,郭海涛.温室效应及其生态影响综述.环境保护科学.2000,99(26):36-38.[4] 阎志德.浅论温室效应及其灾害和对策.甘肃科学学报.1991,3(3):85-89.[5] 孙玉清,张永波,陈熙.浅析温室效应加剧的原因、后果及对策.苏州城建环保学院学报.1999,12(4):55-58.[6] 余国泰.温室效应及其生态影响.环境化学.1990,9(5):71-78.[7] 陈中元.逐渐增大的温室效应危险及其对策的研究.云南化工.2005,32(6):53-56.

第四篇：传热学试题

传热学

（二）本试题分两部分，第一部分为选择题，1 页至 2 页，每二部分为非选择题，3 页至 7 页，共 7 页；选择题 20 分，非选择题 80 分，满分 100 分。考试时间 150 分钟。

第一部分 选择题

一、单项选择题（本大题共 10 小题，每小题 2 分，共 20 分）在每小题列出的四个选项中只有一个选项是符合题目要求的，请将正确选项前的字母填在题后的括号内。

．对于过热器中：高温烟气→外壁→内壁→过热的传热过程次序为（Ａ）A ．复合换热、导热、对流换热 B ．导热、对流换热、复合换热 C ．对流换热、复合换热、导热 D ．复合换热、对流换热、导热

．温度对辐射换热的影响 对对流换热的影响。（Ｂ）

A ．等于

B ．大于

C ．小于

D ．可能大于、小于

．对充换热系数为 1000W/(m 2 · K)、温度为 77 ℃的水流经 27 ℃的壁面，其对流换热的热流密度为（Ｄ）

A ． 8 × 10 4 W/m 2 B ． 6 × 10 4 W/m 2 C ． 7 × 10 4 W/m 2 D ． 5 × 10 4 W/m 2 4 ．流体流过管内进行对流换热时，当 l/d 时，要进行入口效应的修正。（Ｃ）A ．＞ 50 B ．＝ 80 C ．＜ 50 D ．＝ 100 5 ．炉墙内壁到外壁的热传递过程为（Ｄ）A ．热对流 B ．复合换热 C ．对流换热 D ．导热 6 ．下述哪个参数表示传热过程的强烈程度？（Ａ）A ． k B ．λ C ．α c D ．α

．雷诺准则反映了 的对比关系？（Ｂ）A ．重力和惯性力 B ．惯性和粘性力 C ．重力和粘性力 D ．浮升力和粘性力 8 ．下列何种材料表面的法向黑度为最大？ Ｃ A ．磨光的银 B ．无光泽的黄铜 C ．各种颜色的油漆 D ．粗糙的沿

．在热平衡的条件下，任何物体对黑体辐射的吸收率 同温度下该物体的黑度。（Ｃ）A ．大于 B ．小于 C ．恒等于 D ．无法比较

．五种具有实际意义的换热过程为：导热、对流换热、复合换热、传热过程和（Ａ）A ．辐射换热 B ．热辐射 C ．热对流 D ．无法确定

第二部分 非选择题

二、填空题（本大题共 10 小题，每小题 2 分，共 20 分）

．已知某大平壁的厚度为 10mm，材料导热系数为 45W/(m · K)，则通过该平壁单位导热面积的导热热阻为。

．已知某换热壁面的污垢热阻为 0.0003（m 2 · K），若该换热壁面刚投入运行时的传热系数为 340W（m 2 · K），则该换热壁面有污垢时的传热系数为。13 ．采用小管径的管子是 对流换热的一种措施。14 ．壁温接近换热系数 一侧流体的温度。

．研究对流换热的主要任务是求解，进而确定对流换热的热流量。16 ．热对流时，能量与 同时转移。

．导热系数的大小表征物质 能力的强弱。

．一般情况下气体的对流换热系数 液体的对流换热系数。19 ．在一定的进出口温度条件下，的平均温差最大。20 ． 是在相同温度下辐射能力最强的物体。

三、名词解释（本大题共 5 小题，每小题 4 分，共 20 分）

．稳态导热 22 ．稳态温度场 23 ．热对流 24 ．传热过程 25 ．肋壁总效率

四、简答题（本大题共 2 小题，每小题 8 分，共 16 分）

．不凝结气体含量如何影响了蒸汽凝结时的对流换热系数值？其影响程度如何？凝汽器如何解决这个问题？

．写出直角坐标系中导热微分方程的一般表达式，它是根据什么原理建立起来的？它在导热问题的分析计算中有何作用？

五、计算题（本大题共 2 小题，每小题 12 分，共 24 分）

．两块平行放置的平板 1 和 2，相关尺寸如图示。已知： t 1 =177 ℃、t 2 =27 ℃、ε 1 =0.8、ε 2 =0.4、X 1，2 ＝ 0.2。试用网络法求：

• 两平板之间的辐射换热量；

• 若两平板均为黑体表面，辐射换热量又等于多少？

．一台逆流式换热器用水来冷却润滑油。流量为 2.5kg /s 的冷却水在管内流动，其进出口温度分别为 15 ℃ 和 60 ℃，比热为 4174J/(kg · k)；热油进出口温度分别为 110 和 70，比热为 2190 J/(kg · k)。传热系数为 400W（m 2 · k）。试计算所需的传热面积。

传热学

（二）参考答案

一、单项选择题（本大题共 10 小题，每小题 2 分，共 20 分）

1• A 2 ． B 3 ． D 4 ． C 5 ． D 6 ． A 7 ． B 8 ． C 9 ． C 10 ． A

二、填空题（本大题共 10 小题，每小题 2 分，共 20 分）

． 2.22 × 10 － 4（m 2 · k）/W（若没写单位，扣 0.5 分。）

． 308.5W/（m 2 · k）[ 或 309W/（m 2 · k）或 308W/（m 2 · k）]（若不写单位，扣 0.5 分）13 ．强化 14 ．较大

．对流换热系数（或α c 均可）16 ．质量（或物质）17 ．导热 18 ．小于 19 ．逆流 20 ．黑体

三、名词解释（本大题共 5 小题，每小题 4 分，共 20 分）

． 【参考答案】

发生在稳态温度场内的导热过程称为稳态导热。

（或：物体中的温度分布不随时间而变化的导热称为稳态导热。）22 ．【参考答案】

温度场内各点的温度不随时间变化。（或温度场不随时间变化。）23 ．【参考答案】

依靠流体各部分之间的宏观运行，把热量由一处带到另一处的热传递现象。24 ．【参考答案】

热量由固体壁面一侧的热流体通过固体壁面传递给另一侧冷流体的过程。25 ．【参考答案】 肋侧表面总的实际散热量与肋壁 测温度均为肋基温度的理想散热量之比。

四、简答题）本大题共 2 小题，每小题 8 分，共 16 分）

．【参考答案及评分标准】

（1）因在工业凝汽器设备的凝结温度下，蒸汽中所含有的空气等气体是不会凝结的，故称这些气体成分为不凝结气体。当蒸汽凝结时，不凝结气体聚积在液膜附近，形成不凝结气体层，远处的蒸汽在抵达液膜表面进行凝结前，必须以扩散方式穿过这个气体层，这就使凝结换热过程增加了一个热阻，即气相热阻，所以 α c 降低。（3 分）

（2）在一般冷凝温差下，当不凝结气体含量为 1% 时，换热系数将只达纯净蒸汽的 40% 左右，后果是很严重的。（3 分，答 50% 左右也可）

（3）这是凝汽器必须装设抽气器的主要原因之一。（2 分）27 ． 【参考答案及评分标准】

（1）直角坐标系中导热微分方程的一般表达式为：（3 分）

（2）它是根据导热基本定律（或傅里叶定律）和能量守恒定律建立起来的。（2 分）

（3）作用：确定导热体内的温度分布（或温度场）。（3 分）

五、计算题（本大题共 2 小题，每小题 12，共 24 分）

． 【参考答案及评分标准】

（1）(3 分)(2 分)=1105.65W（1 分）

• 若两表面为黑体表面，则（3 分）

（2 分）

=1492.63W（1 分）

若不写单位，扣 0.5 分若直接把值代入而没写出公式，也可给分。29 ． 【参考答案及评分标准】

已知： q m2 =2.5kg/s

• 计算平均温差

（2）计算水所吸收的热量

（3 分）

（3）计算传热面积

由 得

（5 分）

(4 分)若不写单位，扣 0.5 分若没写公式，直接把值代入，也可给分。

传热学

（三）本试题分两部分，第一部分为选择题，1 页至 2 页，第二部分为非选择题，3 页至 7 页。本试题共 7 页；选择题 20 分，非选择题 80 分，满分 100 分。考试时间 150 分钟。

第一部分 选择题

一、单项选择题（本大题 10 小题，每小题 2 分，共 20 分）

在每小题列出的四个选项中只有一个选项是符合题目要求的，请将正确项前的字母填在题后的括号内。1.在锅炉的炉墙中：烟气 内壁 外壁 大气的热过和序为 : 【 】 A.辐射换热 , 导热 , 复合换热 B.导热，对流换热，辐射换热 C.对流换热泪盈眶，复合换热，导热 D.复合换热，对流换热，导热

2.由表面 1 和表面 2 组成的封闭系统中： X 1,2 _____ X 2,1。A.等于 B.小于 C.可能大于，等于，小于 D.大于 3.流体流过短管内进行对流换热时其入口效应修正系数 【 】 A.=1 B.>1 C.<1 D.=0 4.在其他条件相同的情况下 , 下列哪种物质的导热能力最差 ? 【 】 A.空气 B.水 C.氢气 D.油 5.下列哪种物质中不可能产生热对流 ? A.空气 B.水 C.油 D.钢板 6.Gr 准则反映了 ________ 的对比关系。A.重力和惯性力 B.惯性力和粘性力 C.重力和粘性力 D.角系数 7.表面辐射热阻与 ________ 无关。A.表面粗糙度 B.表面温度 C.表面积 D.角系数

8.气体的导热系数随温度的升高而 【 】 A.减小 B.不变

C.套管式换热器 D.无法确定

9.下列哪种设备不属于间壁式换热器 ? 【 】 A.1-2 型管壳式换热器 ? B.2-4 型管壳式换热器 C.套管式换热器 D.回转式空气预热器 10.热传递的三种基本方式为 【 】 A.导热、热对流和传热过热 B.导热、热对流和辐射换热 C.导热、热对流和热辐射 D.导热、辐射换热和对流换热

第二部分 非选择题

二、填空题（本大题共 10 小题，每小题 2 分，共 20 分）

11.在一台顺流式的换热器中，已知热流体的进出口温度分别为 180 和 100，冷流体的进出口温度分别为 40 和 80，则对数平均温差为 ___________。

12.已知一灰体表面的温度为 127，黑度为 0.5，则其车辆射力为 ____________。13.为了达到降低壁温的目的，肋片应装在 ________ 一侧。14.灰体就是吸收率与 ________ 无关的物体。

15.冬季室内暖气壁面与附近空气之间的换热属于 ________ 换热。16.传热系数的物理意义是指 _________ 间温度差为１时的传热热流密度。17.黑度是表明物体 ________ 能力强弱的一个物理量。

18.肋壁总效率为 _______ 与肋壁侧温度均为肋基温度时的理想散热量之比。

19.在一个传热过程中，当壁面两侧换热热阻相差较多时，增大换热热阻 _______ 一侧的换热系数对于提高传热系数最有效。20.１－２型管壳式换热器型号中的“２”表示 _________。

三、名词解释（本大题５小题，每小题４分，共２０分）

21.换热器的效能（有效度）22.大容器沸腾 23.准稳态导热 24.黑体 25.复合换热

四、简答题（本大题共２小题，每小题８分，共１６分）

26.气体辐射有哪些特点？

27.为什么高温过热器一般采用顺流式和逆流式混合布置的方式？

五、计算题（本大题２小题，每小题１２分，共２４分）

28.某炉墙由耐火砖和保温板组成，厚度分别为 200mm 和 80mm，导热系数分别为 0.8W/(m.K)和 0.11W/(m.K)，炉墙内外侧壁温分别为 600。C 和 70。C。求炉墙单位面积的热损失和两层材料间的温度。

29.以 0.8m/s 的流速在内径为 2.5cm 的直管内流动，管子内表面温度为 60。C，水的平均温度为 30。管长２ m。试求水所吸收的热量。（已知 30。C 时 , 水的物性参数为： C p =4.17KJ/(kg.K), λ =61.8 × 10-2 W/(m.K), ρ =995.7kg/m 3 , μ =0.805 × 10-6 m 2 /s,）Pr=5.42, 水 60。C 时的 υ =469.9 × 10-6 kg/(m.s))。已知水在管内流动时的准则方程式为

（１）Nu f =0.027Re f 0.8 Pr f 0.4 ε 1 ε R 适用条件： Re f =10 4 — 1.2 × 10 5 , Rr f =0.6-120, 水与壁面间的换热温差 t ≤ 30C °

（２）Nu f =0.027Re f 0.2 Pr f 1/3(μ f / μ w)0.11 ε 1 ε R 适用条件： Re f =10 4 ~ 1.75 × 10 6 , Pr f = 0.6 ~ 700, 水与壁面间的换热温差 t > ３０ 以上两个准则方程式的定性温度均为流体的平均温度（μ w 的定性温度为管内壁温度）, 特性尺度为管内径。

传热学

（三）参考答案

一、单项选择题（本大题共 10 小题，每小题 2 分，共 20 分）

． A 2.C 3.B 4.A 5.D 6.D 7.D 8.C 9.D 10.C

二、填空题（本大题共 10 小题，每小 2 分，共 20 分）

． 61.7 ° C 或 61.7 ° C(若不写单位 , 扣 0.5 分)12 ． 725.76W/m 2 或 726W/m 2(若不写单位 , 扣 0.5 分)13 ．冷流体

．波长或 “ λ ” 复合 15.复合

．热冷流体(或＂冷热流体＂也可，＂热流体和冷流体)也可)17.辐射 18.肋壁实际散热量

19.较大或 “ 大＂、“较高” 20.管程数

三、名词解释（本大题共 5 小题，每小题 4 分，共 20 分）

．【参考答案及评分标准】

换热器的实际传热量与最大可能传热量之比。或

．【参考答案及评分标准】

高于液体饱和温度的热壁面沉浸在具有自由表面的液体中所发生的沸腾。

• 【参考答案及评分标准】

物体内各点温升速度不变的导热过程。

• 【参考答案及评分标准】

吸收率等于 1 的物体。

• 【参考答案及评分标准】

对流换热与辐射换热同时存在的综合热传递过程。

四、简答题（本大题共 2 小题，每小题 8 分，共 16 分）

．【参考答案及评分标准】

（1）气体的辐射（和吸收）对波长有强烈的选择性，即它只能辐射和吸收某些波长范围内的能量。

（2）气体的辐射（和吸收）是在整个容积中进行的。固体和液体不能穿透热射线，所以它们的辐射（和吸收）只在表面进行。

评分标准：（1）答出 4 分：（2）答出 4 分。27 ．【参考答案及评分标准】

（1）因为在一定的进出口温度条件下，逆流的平均温差最大，顺流的平均温差最小，即采用逆流方式有利于设备的经济运行。

（2）但逆流式换热器也有缺点，其热流体和冷流体的最高温度集中在换热器的同一端，使得该处的壁温较高，即这一端金属材料要承受的温度高于顺流型换热器，不利于设备的安全运行。

（3）所以高温过热器一般采用顺流式和逆流式混合布置的方式，即在烟温较高区域采用顺流布置，在烟温较低区域采用逆流布置。

评分标准：（1）答出 2 分；（2）答出 2 分；

（3）答出 3 分。

五、计算题（本大题共 2 小题，每小题 12 分，共 24 分）

• 28 ．【参考答案及评分标准】 29 ．【参考答案及评分标准】

第五篇：传热学思考题

第1章 《绪论》思考题

1、一维大平壁稳态导热傅里叶定律的形式与牛顿冷却公式颇相似，那么为什么导热系数是物性，表面

传热系数h却不是物性？

2、导热傅里叶定律的写法（指负号）与问题中坐标的方位有没有什么关系？思考题1.1附图中两种情形

所对应的热流方程是否相同？

3、试分析一只普通白炽灯泡点亮时的热量传递过程。

4、试分析一个灌满热水的暖水瓶的散热全过程中所有环节，应如何提高它的保温性能？

5、请说明“传热过程”和“复合换热过程”这两个概念的不同点和相同点？

6、对导热热流密度q和对对流换热时热流密度q的正负规定是否相同？为什么？

7、你能正确区别热量，热流量，热流密度（或称热流通量）几个不同称呼的准确含义吗？它们哪些是矢

量？在针对控制体积求和时，上述三个量是否处理方法相同？

8、把q写成 /A，需要附加什么条件，还是无条件？

9、你认为100 ℃的水和100 ℃的空气，哪个引起的烫伤更严重？为什么？

10、酷热的夏天，用打开冰箱门的方法能不能使室内温度有明显的下降？

11、热对流与对流换热有何根本的区别？

12、列举你所了解的生活中或工程领域中传热的若干应用实例，并分析他们的基本传热原理。

13、为什么针对控制容积和针对表面的能量平衡关系有根本的差别？

14、你认为传热学与热力学的研究对象和研究内容有什么相同和不同？

15、三十多年以前，一名叫姆贝巴（Mpemba）的非洲学生曾经发现，同等条件下放在冰箱中的热冰琪淋

汁反而比冷冰琪淋汁先开始结冰。他请一位物理系的教授解释这个现象。教授作了实测：用直径45 mm，容积 100 cm3 的玻璃杯放入温度不同的水在冰箱中冻结。实验结果证明，在初始温度30℃～80℃范围内，温度越高，结冰越早。你对这个问题如何认识？

16、一位家庭主妇告诉她的工程师丈夫说，站在打开门的冰箱前会感觉很冷。丈夫说不可能，理由是冰箱

内没有风扇，不会将冷风吹到她的身上。你觉得是妻子说得对，还是丈夫说得对？

17、夏季会议室中的空调把室温定在24℃，同一个房间在冬天供暖季内将室温也调到24℃。但是夏季室

内人们穿短裤、裙子感觉舒适，冬天则必须穿长袖长裤甚至毛衣。请问这是为什么？