工程传热学复习考试小抄

Bi数：h(V/A)//λ=hL/λ表征了给定导热系统内的导热热阻与其和环境之间的对流换热热阻的对比关系。

Fo数：λτ/ρc(VA)2傅立叶数越大，热扰动就能越深入传播到物体内部，物体各点的温度就越接近周围介质的温度。

时间常数：τ=ρcV/hA
时间常数反映了系统对环境温度变化响应的快慢。时间常数越小，物体的温度变化就越快，物体就越迅速地接近周围流体的温度，对环境温度变化响应越快。（热电偶τc越小越好。）
可见，时间常数与系统的物性、形状、大小相关，而且和环境（换热状况）也密切相关。因此，同一物质不同的形状其时间常数不同，同一物体在不同的环境下时间常数也是不相同。
例：用热电偶测量流体温度，总是希望热电偶的时间常数越小越好，时间常数越小，热电偶越能迅速地反映流体的温度变化，故热电偶端部的接点总是做得很小，并设法强化端部的对流换热。

①欧拉数：Eu=Δp/(ρu2)反映了流场压力降与其动压头之间的相对关系，体现了在流动过程中动量损失率的相对大小。
②雷诺数：Re=ρuL/μ=uL/v表征了给定流场的惯性力与其粘性力的对比关系，即反映了这两种力的相对大小。利用雷诺数可以判别一个给定流场的稳定性，随着惯性力的增大和粘性力的相对减小，雷诺数就会增大，而大到一定程度流场就会失去稳定，而使流动从层流变为紊流。
③贝克莱数：Pe=ρcuL/λ反映了给定流场的热对流能力与其热传导能力的对比关系。
④普朗特数：Pr=μc/λ=v/α反映了流体的动量扩散能力与其能量扩散能力的对比关系。
⑤努塞尔数：Nu=hL/λ反映了给定流场的换热能力与其导热能力的对比关系。是无量纲的换热系数。
⑥格拉晓夫数：Gr=gβθL3/υ2反映了流体温差引起的浮升力导致的自然对流流场中的流体惯性力与其黏性力之间的对比关系。

雷诺数的大小可用于判定强制对流流场的稳定性，而自然对流流场的稳定性需要用格拉晓夫数判定。

对流换热问题中出现的努塞尔数Nu与非稳态导热分析中的毕渥数Bi形式上是相似的。但是，Nu中的Lf为流场的特征尺寸，λf为流体的导热系数；而Bi中的Ls为固体系统的特征尺寸，λs为固体的导热系数。它们虽然都表示边界上的无量纲温度梯度，但一个在流体侧一个在固体侧。

黑度仅仅与物体表面自身的辐射特性相关，也就是与物体的种类、它的表面特征，还与物体的温度相关，而与物体外部的情况无关。

解释：暖房的“温室效应”？
答：物体表面的单色吸收率随波长变化的特性称为物体表面对波长（光谱）的选择性。
暖房：当太阳光照射到玻璃上时，玻璃对波长小于2.2μm

的辐射能吸收比很小、穿透比很大，从而使大部分太阳能可以进入到暖房内。暖房中的物体温度低，辐射能绝大部分位于红外区，而玻璃对于波长大于3μm的辐射能吸收比很大、穿透比很小，阻止了辐射能向暖房外的散失。

基尔霍夫定律：E/α=Eo
α=E/Eo=ε
表述：①在热平衡条件下，任何物体的辐射力E和它对来自黑体辐射的吸收比α的比值恒等于同温度下黑体的辐射力Eb。
②热平衡时任意物体对黑体投入辐射的吸收比α等于同温度下该物体的发射率ε。

思考：善于发射的物体必善于吸收，这个说法是否正确？
答：不正确。由基尔霍夫定律，物体对黑体投入辐射的吸收比α等于同温度下该物体的发射率ε。即投入辐射必须来自黑体，且达到热平衡。物体发射率越大，其对同温度的黑体辐射吸收比越大。只能说：善发射的物体必善吸收同温度下的黑体辐射。
比如：某物体在2000K时的发射率，并不等于物体对6000K的太阳辐射的吸收比。

在加热金属时可以观察到：当金属温度低于500℃时，由于实际上没有可见光辐射，不能察觉到金属颜色的变化，随着温度不断升高，铁块的颜色相继出现暗红、鲜红、橘黄等颜色，最终将出现白炽。这是由于随着温度的升高，热辐射中的可见光及可见光中的短波比例逐渐增大的缘故。

1.简单说明日常生活中用的保温瓶用了那里种措施来获得保温的效果?
答：两层镀银玻璃，中间抽成真空，木头瓶塞。

2.一厚度为δ的无限大平板稳态导热，已知χ=0,t= ···
答：λ=λo(1+bt)
b＞0时，λ越大，温度变化越来越快，曲线越来越陡；
b＜0时，λ越小，温度变化越来越慢，曲线越来越平缓；

3.时间常数是从什么导热问题中定义出来的？他与那些因素有关？同一种导热过程中的时间常数是不是不变的?为什么？
答：t=ρvV/hA有非稳态导热过程中定义出来的，与物体的热容量 和物体表面的对流换热条件 有关。
不是，因为t与V有关，当体积发生改变时，t也随之变化。

4.写出毕渥数Bi与努赛尔数Nu的定义式并说明他们的物理意义，试着解释他们的区别？
答:Bi=（δ/λ）/(1/h)=δh/λ反映了给定流场的传热热组和对流热阻的比值;
Nu=hL/λ反映了给定流畅的换热能力与其导热能力的对比关系，两者对象不一样。
Bi的对象是固体，而Nu是流体。Nu中的L是流场的特征尺寸，λ为流体的导热系数。Bi中δ为固体系流的特征尺寸， λ为为固体的导热系数。

5.流体在两平行板间做层流充分发展的对流换热，在流动的充分发展阶段某界面
答：流体被冷却，下侧壁面要大。

7.结合比例的吸收特性，解释玻璃房的温室效应现象？
答：

玻璃暖房利用玻璃对于短波热辐射吸收较少，而对于长波热辐射吸收较多的性质，是大部分太阳能穿过玻璃进入室内，阻止室内物体发射的辐射透过玻璃达到室外。

8.说明灰体的定义以及引入灰体的简化对工程辐射换热计算的意义？
答：单色吸收比与波长无关的物体称为“灰体”;因为漫射灰表面的方向发射和方向吸收比与方向无关，单色发射率和单色吸收比与波长无关，所以他对于来自任何方向的和任何波长的的入射辐射的的吸收比均为常数，同时其发射的辐射也等于任何方向和任何波长的黑度辐射的一个固定份额，这种简化处理对辐射换热计算带来很大方便。