1、精選優質文檔-傾情為你奉上工程流體力學問答題總結1.為什么用紙杯可以燒開水？答：水側的熱阻遠小于加熱側的熱阻，紙的溫度更接近水的溫度，所以不會達到紙的著火點。2.冬天，隔著玻璃曬太陽感覺更暖和，為什么？答：普通玻璃對太陽輻射的光幾乎完全穿透，而對常溫下室內物體的紅外輻射熱量被阻擋在房間內，這一現象類似“溫室效應”3.中央電視臺1999年9月5日的科技博覽指出：72的鐵和600 的木頭摸上去的感覺是一樣的，您知道為什么嗎？答：人手感受到的冷暖實質上是熱量傳遞的快慢，而鐵的導熱系數遠大于木頭。4.住新房和舊房的感覺一樣么？為什么住新房感覺冷呢？答：由于水的導熱系數遠大于空氣，而新房墻壁含水較多，所

2、以住新房感覺冷。5.為什么要及時清除冰箱內的結霜，否則耗電量就會增加？答：因為冰箱結霜相當于在冷流體（制冷劑）與熱流體（空氣）的傳熱過程中，串聯環節中增加了一個熱阻。因此，要保證冰箱內達到相同的空氣溫度，在結霜情況下必然要降低制冷劑的蒸發溫度，而是以增加壓縮機功耗為代價的。6.改變暖氣中的水流速度是否可以改變顯著地增強換熱？答：暖氣內部是水的強制對流換熱，而外部是空氣的自然對流換熱，由于空氣側對流換熱表面傳熱系數遠小于水側的。熱阻主要集中在空氣側，因而，通過改變水側（既進一步減小水的熱阻）對傳熱量的貢獻不大。7.冬天的晴天白天與晚上的空氣溫度相同，為什么白天熱而晚上卻冷些？答：主要由于白天有來

3、自太陽的輻射能量的緣故。8.北方,深秋或者初冬季節的清晨，為什么樹葉總是在朝向太空的一面結霜？答：霜會結在樹葉的上表面。因為清晨，上表面朝向太空，下表面朝向地面。而太空表面的溫度低于攝氏零度，而地球表面溫度一般在零度以上。由于相對樹葉下表面來說，其上表面需要向太空輻射更多的能量，所以樹葉下表面溫度較高，而上表面溫度較低且可能低于零度，因而容易結霜。9.室溫下呈黑色的鐵棒在爐中加熱時，顏色漸呈暗紅、紅、橙黃，這是為什么？ 答：隨著鐵棒的加熱，溫度升高，其輻射能量最大的波長向短波方向移動，即經歷了由遠紅外線、近紅外線到可見光區域，因而會呈現上述顏色變化。 10.海水的顏色為什么總是藍色的？ 答：這

4、是由于海水的非灰性質引起的，即海水對不同的波長的可見光吸收率不同，對藍色波長附近的射線吸收少，反射多，所以呈藍色。11.要增加物體間的輻射換熱，有人提出用發射率大的材料。而根據基爾霍夫定律，對漫灰表面，即發射率大的物體同時其吸收比也大。有人因此得出結論：用增大發射率的方法無法增強輻射換熱。請判斷這種說法正確性，并說明理由。答：在其它條件不變時，由物體的表面熱阻可知，當越大時，物體的表面輻射熱阻越小，因而可以增強輻射換熱。因此上述說法不正確。12.“善于發射的物體必善于吸收”，即物體輻射力越大，其吸收比也越大。這樣認為對嗎？答：基爾霍夫定律對實際物體成立必須滿足兩個條件：物體與輻射源處于熱平衡，

5、輻射源為黑體。也即物體輻射力越大，其對同樣溫度的黑體輻射吸收比也越大，善于發射的物體，必善于吸收同溫度下的黑體輻射。所以上述說法不正確。13.人造地球衛星在返回地球表面時，為何易被燒毀？答：衛星在太空正常運行時，其表面的熱量傳遞方式主要依靠與太空及太陽等星體的輻射。而在衛星返回地面的過程中，由于與大氣層之間的摩擦，產生大量的熱量，無法及時散失，因而易被燒毀。14.在波長2µm 的短波范圍內，木板的光譜吸收比小于鋁板，而在波長（ 2µm ）范圍內則相反。在木板和鋁板同時長時間放在太陽光下時，那個溫度高？為什么？答：波長小于2µm 時，太陽光的輻射能量主要集中在此波段

6、，而對常溫下的物體，其輻射波長一般大于2µm 。在同樣的太陽光條件下，鋁板吸收的太陽能多，而在此同時，其向外輻射的能量卻少于木板（在長波范圍內，鋁板吸收比小于木板，由基爾霍夫定律，其發射率亦小于木板）。因此，鋁板溫度高。15.黑體表面與重輻射表面相比，均有JEb。這是意味著黑體表面與重輻射表面具有相同的性質？答：雖然黑體表面與重輻射表面均具有 JEb 的特點，但二者具有不同的性質。黑體表面溫度不依賴于其他參與輻射的表面，相當于源熱勢。而重輻射表面的溫度則是浮動的，取決于參與輻射的其它表面。16.在太陽系中地球和火星距太陽的距離相差不大，但為什么火星表面溫度晝夜變化卻比地球要大得多？答

7、：由于火星附近沒有大氣層，因而在白天，太陽輻射時火星表面溫度很高，而在夜間，沒有大氣層的火星與溫度接近于絕對零度的太空進行輻射換熱，因而表面溫度很低。而地球附近由于大氣層（主要成分是CO2和水蒸氣）的輻射作用，夜間天空溫度比太空高，白天大氣層又會吸收一部分來自太陽的輻射能量，因而晝夜溫差較小。17.任意形狀物體對流換熱熱量計算方法。對任意形狀的物體，當其在和流體的接觸中傳遞熱時，為了計算所傳熱量的大小，需要計算該物體對流體的表面傳熱系數 h 值。h 值的計算方法通常如下：（1）求出物體表面溫度Tw和流體溫度Tf的算術平均值（定性溫度），查取流體在這個平均溫度下的物性值：比熱Cp；黏度；運動黏度

8、；密度；導熱系數；普朗特數 Pr 等等；（2）根據物體的形狀和流體的流動形式，選定對流換熱影響大，關系最密切的定形尺寸 L 和特征速度u； （3）由以上的L、u、等計算雷諾數或格拉曉夫數和普朗特數 Re /Gr，Pr（也可由查取物性參數獲得）；（4）根據計算得出的雷諾數或格拉曉夫數 Re /Gr值來判定流體的流動狀態是層流還是紊流；（5）根據上面的判定及計算所得或由物性參數所得Pr數來選擇適當的努謝爾特數（努塞爾數）無量綱特征方程表達式Nu=f(Re,Pr)；（6）將求出的雷諾數Re、普朗特數Pr的值代所選定的 Nu 表達式，計算 Nu 的值；（7）由得到的 Nu 值，利用無量綱特征準數定義式

9、來計算表面換熱系數 h的值，h=Nu/L；（8）根據求得的h值，由牛頓冷卻公式計算出對流換熱換熱量： h(TwTf)A或(Nu/L)(TwTf)A 18.由對流換熱微分方程式表明，在邊界上垂直與壁面的熱量傳遞完全依靠導熱，那么在對流換熱過程中流體的流動起什么作用？答：（1）在描述對流換熱的能量微分方程中，對流項含有流體速度，即要獲得流體的溫度場，必須先獲得速度場，只有流體流動，才能建立流動速度場；（2）流體流動可帶來熱量，亦可帶走熱量，流動與換熱密不可分。19.用冰冷卻食物，冰放在食物上面還是下面？ 答：將冰放在食物上面。這樣做，被冰塊冷卻的空氣，便會很快下沉，使物體四周罩上一層冷空氣，而且不

10、斷地把物體散發出來的熱量趕走。冰箱里的冷凍庫，總是放在冰箱的最上層，也就是這個道理。 20.空氣橫掠管束時，沿流動方向管排數越多，換熱越強，而蒸汽在水平管束外凝結時，沿液膜流動方向排數越多，換熱強度越低。試對上述現象出作出解釋。 答：空氣外掠管束時，沿流動方向管排數越多，氣流擾動增加，換熱越強。而蒸汽在水平管束外凝結時，沿液膜流動方向排數越多，凝結液膜越來越厚，凝結傳熱熱阻越來越大，因而換熱強度降低。 強化凝結換熱的原則減薄或破壞凝結液膜，以及使已凝結的液體盡快從凝結表面排泄，盡可能減少不凝結氣體質量分數。強化措施 減薄液膜厚度或破壞液膜。如采用低肋管等高效冷凝面；增加順液膜流動方向的蒸汽流速

11、；對單管或管束盡量放置成水平位置。 加速液膜排泄。如采用分段排泄管、溝槽管、泄出罩或應用離心力、靜電吸引力等措施。 減少不凝結氣體質量分數。如采用抽吸、引射等方式或順液膜流動方向增加蒸汽流速。 對凝結表面采取一定措施，使其盡可能實現珠狀凝結。 21.為什么蒸汽中含有不凝結氣體會影響凝結換熱的強度？ 答：不凝結氣體的存在，一方面使凝結表面附近蒸汽的分壓力降低，從而蒸汽飽和溫度降低，使傳熱驅動力即溫差(ts-tw)減小；另一方面凝結蒸汽穿過不凝結氣體層到達壁面依靠的是擴散，從而增加了阻力。上述兩方面的原因使不凝結氣體存在大大降低了表面傳熱系數，使換熱量降低。所以實際冷凝器中要盡量降低并排出不凝結氣

12、體。 22.試從沸騰過程分析，為什么用電加熱器時當加熱功率 qqMax 時易發生壁面被燒毀的現象，而采用蒸汽加熱則不會？ 答：用電加熱時，加熱方式是控制表面的熱流密度。而采用蒸汽加熱則是壁面溫度可控的情形。由大容器飽和沸騰曲線可知，當加熱功率 q 稍超過 qMax 值時，工況將沿 qMax 虛線跳至穩定膜態沸騰曲線，使壁面溫度飛升，導致設備燒毀。 23.兩滴完全相同的水滴在大氣壓下分別滴在表面溫度為 120 和 400 的鐵板上，試問滴在那塊板上的水滴先被燒干，為什么？ 答：在大氣壓下發生沸騰換熱時，上述兩水滴的過熱度分別是 t=tw-ts=20 和 t=300，由大容器飽和沸騰曲線，前者表面

13、發生的是核態沸騰，后者發生膜態沸騰。雖然前者傳熱溫差小，其表面傳熱系數大，從而表面熱流反而大于后者。所以水滴滴在 120 的鐵板上先被燒干。 24.試畫出大容器沸騰的qt曲線。并對熱流密度可控及壁面溫度可控的兩種情形，分別說明控制熱流密度小于臨界熱流密度及溫差小于臨界溫差的意義。答：用電加熱時，加熱方式是控制表面的熱流密度。而采用蒸汽加熱則是壁面溫度可控的情形。由大容器飽和沸騰曲線可知，當加熱功率q稍超過qMax值時，工況將沿qMax虛線跳至穩定膜態沸騰曲線，使壁面溫度飛升，導致設備燒毀。25.用鋁質水壺燒開水時，盡管爐火很旺，但水壺仍安然無恙。而一旦壺內的水燒干后壺很快就被燒壞。試應用傳熱學

14、的理論分析這一現象。答：氣水，h氣h水；水燒干后，加熱空氣，所形成的氣膜熱阻較大，不利于傳熱，壺內溫度劇升，導致壺很快就被破壞。26.從傳熱表面的結構而言，強化凝結換熱的基本思想是什么？強化沸騰換熱的基本思想是什么？答：強化凝結換熱的基本思想：蒸汽膜狀凝結時，熱阻取決于通過液膜層的導熱。因此盡量減薄液膜層的厚度是強化膜狀凝結的基本手段。為此，可以從兩個方面著手。第一是減薄蒸汽凝結時直接粘滯在固體表面上的液膜；其次是及時地將傳熱表面上產生的凝結液體排走，不使其積存在傳熱表面上而進一步使液膜加厚。強化沸騰換熱的基本思想：無論是大容器沸騰還是管內沸騰，在加熱面上產生氣泡是其共同的特點，也是使對流傳熱

15、比無相變的傳熱強烈的最基本原因。因此，強化沸騰傳熱的基本原則是盡量增加加熱面上的汽化核心，即產生氣泡的地點。27.在你學過的對流傳熱中，表面傳熱系數計算式中顯含傳熱溫差的有哪幾種傳熱方式，不顯含傳熱溫差的有哪幾種傳熱方式，不顯含傳熱溫差是否意味著與溫差沒有任何關系？1）計算表面傳熱系數中顯含傳熱溫差的計算公式 大容器飽和液體膜態沸騰表面傳熱系數計算式 大容器飽和液體核態沸騰表面傳熱系數計算式 水平圓管及球表面的凝結傳熱表面傳熱系數 努塞爾的蒸汽層流膜狀凝結分析解及實驗修正解 對流換熱微分方程式 2）計算表面傳熱系數中不顯含傳熱溫差的計算公式 湍流膜狀凝結平均表面傳熱系數計算式 有限空間自然對流

16、換熱的表面傳熱系數計算公式 大空間自然對流傳熱的表面傳熱系數計算公式 外部強制對流傳熱的表面傳熱系數計算公式 內部強制對流的表面傳熱系數計算公式 流體外掠平板傳熱層流分析解 28.在你學過的對流傳熱中，表面傳熱系數計算式中顯含傳熱溫差的有哪幾種傳熱方式，不顯含傳熱溫差的有哪幾種傳熱方式，不顯含傳熱溫差是否意味著與溫差沒有任何關系？答：（1）計算表面傳熱系數中顯含傳熱溫差的計算公式 大容器飽和液體膜態沸騰表面傳熱系數計算式 大容器飽和液體核態沸騰表面傳熱系數計算式 水平圓管及球表面的凝結傳熱表面傳熱系數 努塞爾的蒸汽層流膜狀凝結分析解及實驗修正解 對流換熱微分方程式 （2）計算表面傳熱系數中不顯

17、含傳熱溫差的計算公式 湍流膜狀凝結平均表面傳熱系數計算式 有限空間自然對流換熱的表面傳熱系數計算公式 大空間自然對流傳熱的表面傳熱系數計算公式 外部強制對流傳熱的表面傳熱系數計算公式 內部強制對流的表面傳熱系數計算公式 流體外掠平板傳熱層流分析解雖然不顯含傳熱溫差，但傳熱溫差在計算Re及查取物性參數時在計算特征溫度中已體現。命題不正確。29.對流換熱問題完整的數學描寫應包括什么內容？既然對大多數實際對流換熱問題尚無法求得其精確解，那么建立對流換熱問題的數學描寫有什么意義？答：對流換熱微分方程組 連續性方程 動量方程（NS方程） 能量方程 因為在描述流動的能量方程中，對流項含有流體速度，即獲得流

18、體的溫度場，必須先獲得其速度場，“流動與換熱密不可分”。因此表面傳熱系數必須與流體速度場有關。30對流換熱微分方程式與導熱問題的第三類邊界條件式有什么區別？答：對流換熱微分方程式中為流體的導熱系數，t/y為近壁流體的溫度梯度，而在第三類邊界條件下的為導熱固體的導熱系數。傅里葉定律中的t/n為近壁固體的溫度梯度。31.試寫出Nu、Pr、Gr、Re數的數學表達式，并說明各數的物理意義。表示浮升力與黏性力之比的一種度量。壁面上流體的無量綱溫度梯度（注意為流體的導熱系數）。動量擴散厚度與熱量擴散厚度之比的一種度量。慣性力與黏性力之比的一種度量。32.其它條件相同時，同一根管子橫向沖刷與縱向沖刷相比，那

19、個的表面傳熱系數大，為什么？ 答：橫向沖刷時的表面傳熱系數大。因為縱向沖刷時相當于外掠平板的流動，熱邊界層較厚，而橫向沖刷時熱邊界層薄且存在由于邊界層分離而產生的旋渦，增加了流體擾動，因而換熱強。 33.冬天，在相同的室外溫度條件下，為什么騎摩托車比步行時感到更冷些，一般要戴皮手套和護膝？答：因為強制對流換熱強度與流體壁面之間的相對速度有關，相對速度越大，對流換熱越強。與步行相比，騎摩托車時相對速度較大，對流換熱強度大些，因此人體會散失較多的熱量從而感到更冷些。而皮手套和護膝，由于透氣性差、導熱系數小，增加了傳熱熱阻，降低了散熱量，從而起到保護作用。34.在氣溫為10ºC 的房間內用細繩吊一段直徑均勻的圓柱冰塊，過一段時間后，冰塊的形狀會發生哪些變化？冰塊會在繩上完全融化嗎？答：由題意知，該冰柱的融化過程相當于豎圓柱的自然