第一篇：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)傳熱學(xué)

中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)2000年傳熱學(xué)

d2t

一、已知一根一維均質(zhì)棒，在穩(wěn)態(tài)、無內(nèi)熱源條件下，試驗發(fā)現(xiàn)2?0（式中T為溫

dx度，x為空間坐標(biāo)），試判斷棒材的導(dǎo)熱系數(shù)??t?隨T增大呢，還是減小？（10分）

解：q???dtdtdtq???0(1?bt)?(1?bt)?? dxdxdx?0??dt?2?d2tdtdtd2t(1?bt)2?b??0?2??b???/?1?bt??

dxdxdxdx??dx????兩邊對x求導(dǎo)：

?dt?因為

1+bt>0，???0

?dx?d2t所以2?0?b?0，即導(dǎo)熱系數(shù)??t?隨T增大。

dx

二、將直徑為D，初始均溫Ti的金屬圓球懸掛在四周壁溫為Tw，空氣溫度為T?的大房間內(nèi)。已知圓球表面發(fā)射率?，空氣對流系數(shù)h。如果對流換熱和輻射換熱兩者數(shù)量級相同，1能應(yīng)用集總熱容法（即集總參數(shù)法）的準(zhǔn)則；○2在上述準(zhǔn)則下，圓球溫度T隨時試建立○間?變化的微分方程。（10分）

解：（1）純對流換熱條件下應(yīng)用集總參數(shù)法的條件：Bi?2hr??0.1。

本題中物體的熱交換有對流換熱和輻射換熱，且兩者數(shù)量級相同，所以考慮輻射后的當(dāng)量換熱系數(shù)是原換熱系數(shù)的2倍，則反映內(nèi)外熱阻之比的準(zhǔn)則條件為Bi'?2hr??0.1?Bi?0.05

（2）在符合上述準(zhǔn)則條件下，內(nèi)熱阻可以忽略，溫度與空間位置無關(guān)，只是時間的函數(shù)，由此得導(dǎo)熱微分方程

?cVdT?hA?T??T????ATw4?T4 d???對于球體：

V/A=D/6 微分方程

?cDdT?h?T??T?????Tw4?T4?

6d?初始條件

??0，T?Ti 三、一無限大平壁厚?，導(dǎo)熱系數(shù)?=常量，內(nèi)熱源產(chǎn)熱率?均勻，且為常數(shù)，已知兩

1出現(xiàn)在平壁內(nèi)部的最高溫度t2壁面溫度分別保持t1、t2（t1>t2）。求○max；○從兩壁面?zhèn)鞒?/p>

?的熱流密度值（或熱流量）。（10分）解：由題意可列出微分方程如下：

dt??2??0?t??x?c1x?c2 2dx?2?邊界條件與積分常數(shù)

????1??2????x?0,t?t1?c1??t2?t1?????2??? ????x??,t?t2???c2?t12??溫度分布的無量綱參數(shù)方程

???t?t1???2?1?x/???x?1? t2?t1?2??t2?t1?????（1）平壁內(nèi)部的最高溫度tmax出現(xiàn)在dt?0處，解得 dxx??2??????t2?t1?

代入上式得

???1????2?2tmax?t1?t2???t2?t1??

2?4??????（2）熱流密度

dtt1?t2????q????????x??

dx?2??x?0,q1???t1?t2???????2 x??,q2???t1?t2?????

2四、何謂管內(nèi)層流流動的入口段及充分發(fā)展段？求出密度?，常物性的流體在半徑r0的圓管內(nèi)，進(jìn)行穩(wěn)定不可壓流動的平均速度um及平均溫度Tm的表達(dá)式；回答管內(nèi)流動的短管換熱器效率是否高于同管徑的長管換熱器？為什么？（10分）

答：（1）當(dāng)流體與管壁之間有熱交換時，管子壁面上的熱邊界層有一個從零開始增長，直到匯合于管子中心線的過程，當(dāng)流動邊界層及熱邊界層匯合于管子中心線后稱流動及換熱已經(jīng)充分發(fā)展，此后的換熱強度將保持不變，從進(jìn)口到邊界層匯合點稱為入口段，其后稱為充分發(fā)展段。

（2）平均速度um?qm??r02（qm為質(zhì)量流量）平均溫度Tm?T1?T2（T1為進(jìn)口溫度，T2為出口溫度）

（3）管內(nèi)流動的短管換熱器效率高于同管徑的長管換熱器，這是因為在短管換熱器中，入口段的影響相對較大，而入口段邊界層較薄使得平均表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)較大。

五、假定不可壓，牛頓型流體，常物性，無內(nèi)熱源，忽略摩擦產(chǎn)生的耗散熱，試寫出二維、穩(wěn)態(tài)對流換熱方程組，并說明其中各項的物理意義。（10）

解：換熱微分方程h????t?t?y|y?0（對流換熱量等于壁面處的導(dǎo)熱量）

?t?t?2t?2t能量方程

u???a(2?)2?x?y?x?y（微元體的內(nèi)能變化量等于其邊界的導(dǎo)熱量）連續(xù)性方程?u????0（進(jìn)出微元體的質(zhì)量守恒）?x?y??u?u?P?2u?2u??)?Fx???(2?2)??(u?x?y?x?x?y?動量方程? 22??(u??????)?F??p??(?????)y??x?y?y?2x?y2?(慣性力=體積力+壓力+粘滯力)

六、畫出如下各加熱表面的自然對流流動示意圖：（1）兩平板傾斜，熱面在下，冷面在上；

（2）兩傾斜平板，上下面等溫Ts，置于大氣溫度T?（Ts>T?）中；

（3）兩豎壁組成的封閉有限矩形空間（上下表面絕熱）。（10分）答：見附錄B10圖1。

七、寫出黑體輻射能的光譜分布表達(dá)式，寫出輻射強度L的定義式，并證明L與方向無關(guān)的表面（即蘭貝特表面），其輻射力（即發(fā)射功率）E為πL。（10分）

答：黑體光譜輻射力Eb,??c1??5c2

e(?T)?1d?(?)輻射強度定義式L(?)?

dAd?cos?蘭內(nèi)特表面：半球空間各個方向上的定向輻射強度相等。

E?? ??2?E(?)d???Lcos?d??L???2???2?cos?sin?d?d??L?2???0d??2cos?sin?d??L?2????0?1?L?

2八、在一個晴朗初冬也夜晚，有效天空溫度Tsky??70℃，微風(fēng)引起的對流換熱系數(shù)h=28/(m?K),發(fā)現(xiàn)湖面上有一層薄冰出現(xiàn)，但檢測空氣溫度T?高于0℃，[假定為干空氣，水的長波發(fā)射率為1，水與大地絕熱，不計水蒸發(fā)，??5.67?10W/(m?K)]，試?yán)碚?/p>

?8242估算T?。（10分）

解：由題意知湖面與空氣的對流換熱量和湖面與天空的輻射換熱量相等。

44h?T??Tice???(Tice?Tsky)

28?(T??273)?5.67?10?8?2734?2034?T??280.8K

九、兩種不透明的漫射涂層，其光譜吸收率分布a?(?)如附錄B10圖2所示。試從中選擇屋頂材料，問那種涂層適合用夏天？那種適合用冬天？并示出理想的a?(?)的分布。

答：a?(?)為水平線的涂層適合冬天用，a?(?)為折線的涂層適合夏天用。理想分布：冬天a?(?)=1，夏天a?(?)=0。

十、相距很小，平行放置的兩塊很大的漫射一灰表面，如果發(fā)射率是0.8，為使兩塊表面的輻射傳熱速率減小到原來的1/10，需要放入一個薄防輻射層（遮熱板），其發(fā)射率應(yīng)為多少？

解：設(shè)遮熱板的發(fā)射率為?2。在未放防輻射層前系統(tǒng)黑度

???s1?1?1?11??1?11

11??11.50.80.8?1放入防輻射層后系統(tǒng)黑度

?s2?11 ??11??2?2?0.5??????1???????1??1?1??2??2由

?s21???2?0.138 ?s110

第二篇：傳熱學(xué)思考題

第1章 《緒論》思考題

1、一維大平壁穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱傅里葉定律的形式與牛頓冷卻公式頗相似，那么為什么導(dǎo)熱系數(shù)?是物性，表面

傳熱系數(shù)h卻不是物性？

2、導(dǎo)熱傅里葉定律的寫法（指負(fù)號）與問題中坐標(biāo)的方位有沒有什么關(guān)系？思考題1.1附圖中兩種情形

所對應(yīng)的熱流方程是否相同？

3、試分析一只普通白熾燈泡點亮?xí)r的熱量傳遞過程。

4、試分析一個灌滿熱水的暖水瓶的散熱全過程中所有環(huán)節(jié)，應(yīng)如何提高它的保溫性能？

5、請說明“傳熱過程”和“復(fù)合換熱過程”這兩個概念的不同點和相同點？

6、對導(dǎo)熱熱流密度q和對對流換熱時熱流密度q的正負(fù)規(guī)定是否相同？為什么？

7、你能正確區(qū)別熱量，熱流量，熱流密度（或稱熱流通量）幾個不同稱呼的準(zhǔn)確含義嗎？它們哪些是矢

量？在針對控制體積求和時，上述三個量是否處理方法相同？

8、把q寫成 ?/A，需要附加什么條件，還是無條件？

9、你認(rèn)為100 ℃的水和100 ℃的空氣，哪個引起的燙傷更嚴(yán)重？為什么？

10、酷熱的夏天，用打開冰箱門的方法能不能使室內(nèi)溫度有明顯的下降？

11、熱對流與對流換熱有何根本的區(qū)別？

12、列舉你所了解的生活中或工程領(lǐng)域中傳熱的若干應(yīng)用實例，并分析他們的基本傳熱原理。

13、為什么針對控制容積和針對表面的能量平衡關(guān)系有根本的差別？

14、你認(rèn)為傳熱學(xué)與熱力學(xué)的研究對象和研究內(nèi)容有什么相同和不同？

15、三十多年以前，一名叫姆貝巴（Mpemba）的非洲學(xué)生曾經(jīng)發(fā)現(xiàn)，同等條件下放在冰箱中的熱冰琪淋

汁反而比冷冰琪淋汁先開始結(jié)冰。他請一位物理系的教授解釋這個現(xiàn)象。教授作了實測：用直徑45 mm，容積 100 cm3 的玻璃杯放入溫度不同的水在冰箱中凍結(jié)。實驗結(jié)果證明，在初始溫度30℃～80℃范圍內(nèi)，溫度越高，結(jié)冰越早。你對這個問題如何認(rèn)識？

16、一位家庭主婦告訴她的工程師丈夫說，站在打開門的冰箱前會感覺很冷。丈夫說不可能，理由是冰箱

內(nèi)沒有風(fēng)扇，不會將冷風(fēng)吹到她的身上。你覺得是妻子說得對，還是丈夫說得對？

17、夏季會議室中的空調(diào)把室溫定在24℃，同一個房間在冬天供暖季內(nèi)將室溫也調(diào)到24℃。但是夏季室

內(nèi)人們穿短褲、裙子感覺舒適，冬天則必須穿長袖長褲甚至毛衣。請問這是為什么？

第三篇：傳熱學(xué)論文

地球的溫室效應(yīng)分析：原因及其對策

內(nèi)燃1301趙坤

摘要：地球自有人類出現(xiàn)至今，已為人類的生存提供了維持生命所必須的條件,但人類社會的發(fā)展和對地球的開發(fā)利用，使得地球正遭受著毀滅性破壞。工業(yè)化革命以來，人類的活動增加了大氣中的溫室氣體，導(dǎo)致了地球升溫，全球氣候不斷惡化??

關(guān)鍵詞：全球變暖 溫室效應(yīng) 二氧化碳 對策

何為溫室效應(yīng)

溫室效應(yīng)，是指“大氣中的溫室氣體通過對長波輻射的吸收而阻止地表熱能耗散，從而導(dǎo)致地表溫度增高的現(xiàn)象”。溫室效應(yīng)，又稱“花房效應(yīng)”，是大氣保溫效應(yīng)的俗稱。大氣中的二氧化碳濃度增加，阻止地球熱量的散失，使地球發(fā)生可感覺到的氣溫升高，這就是有名的“溫室效應(yīng)”。破壞大氣層與地面間紅外線輻射正常關(guān)系，吸收地球釋放出來的紅外線輻射，就像“溫室”一樣，促使地球氣溫升高的氣體稱為“溫室氣體”。

溫室效應(yīng)的一般機理

溫室效應(yīng)是由太陽——大氣——地球系的物理學(xué)相互作用造成的,包含以下關(guān)鍵因素。

（1）太陽的溫度大約為5800K它外發(fā)射光線,產(chǎn)生許多波長的光,波譜范圍從紫外線到紅外線,在550μm左右的可見光部分最大。

（2）這些光線的大部分通過大氣傳到地面,其中一部分被陸地或海洋表面吸收。

（3）地球表面也發(fā)射輻射,地球輻射的波長范圍從接近紅外線區(qū)域到遠(yuǎn)離紅外線區(qū)域,峰值大約為10μm,比太陽光的波長長得多。如果沒有大氣存在,這個通量將與太陽入射通量平衡。

（4）無云的大氣層對太陽光是相當(dāng)透明的,但對于地球的紅外輻射的透明程度則小得多,因此,大氣被加熱了,隨后地球表面也顯著增暖。

（5）大氣中含有吸收紅外輻射的所謂“溫室氣體”,包括水汽、二氧化碳、甲烷、氧化氮、臭氧和一些濃度更低但仍強烈吸引紅外輻射的氣體,如氯氟烴類。所有這些溫室氣體都在一個或多個狹窄的波長范圍內(nèi)吸收紅外輻射,形成紅外吸收帶。由于含有自然吸收紅外輻射氣體的大氣造成了大氣的整個較低部分變暖,升溫幅度超過30K,這一現(xiàn)象常常被稱為自然溫室效應(yīng)。這種增溫還可以被認(rèn)為是由于發(fā)射紅外輻射的有效高度增加而產(chǎn)生的。大氣低層對于紅外輻射不再是透明的,所以地球向外輻射就從更高的高度上發(fā)射,結(jié)果使得地球表面變得更暖。

溫室效應(yīng)加劇的原因

人類活動使溫室氣體含量增加

大氣中的溫室氣體,主要有六種,包括:二氧化碳、一氧化二氟烴類物質(zhì)。關(guān)于每種溫室氣體含量增加的原因,具體分析如下:（1）二氧化碳(CO2)。在對大氣釋放CO2方面,最重要的人類活動是交通、電力等部門對化石燃料的消耗,全球每年因此接受到的碳量19世紀(jì)中期為1億噸左右,到本世紀(jì)80年代已達(dá)57億噸。CO2增加的另一個原因是地球陸地植物系統(tǒng)的破壞,近幾十年來,森林的砍伐和破壞日益嚴(yán)重,導(dǎo)致大氣中CO2濃度增加。

（2）一氧化二氮(N2O)。海洋是一氧化二氮的一個重要來源。無機氮肥的大量使用和石化燃料及生物體的燃燒也能釋放出一定量的一氧化二氮。工業(yè)革命前一氧化二氮的濃度為288cm3·m-3,目前已增加到310cm3·m-3。據(jù)以往的觀測結(jié)果進(jìn)行推斷,大氣中一氧化二氮的年增加率仍將保持在0.25%左右。

（3）甲烷最重要的來源是沼澤、稻田和反芻動物,這三項占總排放量的60%左右。天然氣、煤的采掘和有機廢棄物的燃燒等人類活動也產(chǎn)生甲烷。

（4）臭氧(O3)臭氧在大氣層的上部濃度最高,并且形成我們所熟悉的臭氧層，其可以吸收大氣中過量的紫外輻射,使生物的免疫系統(tǒng)免受損害。然而,近年來,在大氣層的下部,一定數(shù)量的人造物質(zhì)聚集起來,生成了低空臭氧,并且還在不斷生成。

（5）氯氟烴(CFCS)氯氟烴完全是人工合成物質(zhì),因其無毒、有惰性,而被廣泛應(yīng)用于滅火劑、制冷劑等化工產(chǎn)品的制造。從上個世紀(jì)來,人工合成的鹵素碳化物不斷大量排入大氣,使其在大氣中的濃度迅速上升, 它們不僅濃度高,保留時間也很長,因而其對環(huán)境的影響也是長期的。

人類活動導(dǎo)致溫室氣體被吸收量的減少

大氣中任何氣體的含量,都是由其排放量與被吸收量之間的平衡來決定的。但是,人類活動破壞了這種平衡,導(dǎo)致溫室氣體含量增加。如對CO2氣體,自然界主要是通過植物的光合作用進(jìn)行吸收的。而人類對森林的大規(guī)模砍伐,卻降低了自然界對CO2的吸收能力,破壞了CO2的排放量與被吸收量之間的平衡,導(dǎo)致CO2大氣含量增加。

溫室效應(yīng)帶來的后果

自然災(zāi)害

溫室效應(yīng)加速，地球升溫，大氣惡化，必然氣候帶遷移，冰川消融，海面上漲，自然災(zāi)害頻頻發(fā)生。一系列變化，人類和地球面臨嚴(yán)峻的威脅。溫室效應(yīng)帶來的自然災(zāi)害現(xiàn)總結(jié)為以下幾點：

(一)海平面上升今后50或100年內(nèi)，全球溫度升高幾攝氏度，海洋發(fā)生膨脹，山地冰川融化，和格林蘭冰原南緣可能后退，海平面會升高0.2一1.5米。海平面升高，嚴(yán)重危及沿海地區(qū)的居住條件和生態(tài)系統(tǒng)。

(二)颶風(fēng)和大風(fēng)暴頻繁 海洋升溫，使其逐漸增多的水蒸氣在大氣中產(chǎn)生更強烈的對流，其結(jié)果咫風(fēng)和大風(fēng)暴更為頻繁。已知太平洋周圍易受臺風(fēng)襲擊的地區(qū)在過去20年間大約增加了1/6。

（三）干旱地區(qū)增加 地球升溫加速水份蒸發(fā)而減少河流流量，也就是說大氣中水蒸氣增多，意味著某些地區(qū)干早概率增加，預(yù)計2030年，低緯地區(qū)酷暑季節(jié)干早的概率增加到每3年一次，而50年代僅20年一次。

（四）地震 環(huán)境因子太陽活動和氣象與地震之間存在某些聯(lián)系，對地震的發(fā)生常常起有調(diào)制和觸發(fā)的作用。溫度效應(yīng)的加速，地溫升高大氣變化，以及太陽表面劇烈活動釋放的能量，無疑影響到地震發(fā)生的頻度和強度。

對生態(tài)的影響

有人曾經(jīng)說過,環(huán)境的污染和生態(tài)的破壞比戰(zhàn)爭給人類帶來的威脅更大,而由溫室效應(yīng)引起的地球表面溫度上升正在破壞著地球上的生態(tài)平衡,這主要表現(xiàn)在植物、動物和昆蟲出現(xiàn)遷移現(xiàn)象,以適應(yīng)氣候變化;一些動植物因不適應(yīng)環(huán)境而被毀滅，嚴(yán)重的影響著生物多樣性。另外，一些農(nóng)作物的產(chǎn)量由于氣溫上升而下降,甚至無收;沙漠地區(qū)由此不斷擴大;森林面積不斷減小;干旱連年發(fā)生。這種生態(tài)平衡的破壞對人類社會的發(fā)展勢必產(chǎn)生不良影響。

促進(jìn)疾病的蔓延

溫室效應(yīng)造成的氣溫升高和臭氧層變薄而引起的紫外線輻射加強會使某些疾病蔓延,同時也會損害人體自身對疾病的預(yù)防能力。紫外線的輻射不僅會導(dǎo)致癌癥,而且還會改變或消除免疫系統(tǒng),加劇了一些與皮膚有關(guān)的疾病的產(chǎn)生,如麻瘋病、天花、皮膚潰瘍和皰疹等。例如，由于氣溫升高,在南美洲和中美洲由吸血蝙蝠傳染的狂犬病、登萊熱和黃熱病有可能傳播到北美洲。例外據(jù)證實,臭氧層的臭氧量減少1%,放射到地面的紫外線則增多2%,皮膚癌的發(fā)病率相應(yīng)增多4%—6%,過量的紫外線還可以加速艾滋病的發(fā)病率,甚至引起天然電磁場的變化,影響人類的整個健康。

溫室效應(yīng)的應(yīng)對策略

溫室效應(yīng)已引起全世界的密切關(guān)注并就此展開了熱烈討論。近年來各有關(guān)專家已相繼展開了一系列的地區(qū)性和國際性會議，共同商討具體措施和對策。現(xiàn)總結(jié)如下：

（1）減少CO2的排放量 此是最有生命力的預(yù)防，能措施、替代能源(太陽能如光電池、生物質(zhì)能)，或從煤、石油改為天然氣和其他含碳量低的然料，停止焚燒和砍伐森林并大面植樹造林。提出并制定“空氣法”，即向每個國家規(guī)定污染權(quán)，使二氧化碳等的排放量保持在一個全球標(biāo)準(zhǔn)之下。

（2）改變交通工具,完善機動車輛 汽車尾氣是大氣中CO2的主要來源,因而改變交通工具由機械代替機動對控制溫室效應(yīng)將起重大作用；另外加速研究新的裝置安裝在各種機動車輛上來吸收、凈化其所排放的廢氣也是控制溫室效應(yīng)的重要措施。

（3）限制氯氟烴的生產(chǎn),研制新的制冷劑,代替?zhèn)鹘y(tǒng)的氣霧劑,是緩解溫室效應(yīng)的途徑之一。另外，面對著如此嚴(yán)重的挑戰(zhàn)，僅僅是某一個個人或國家的努力是不可能取得成功的，它需要我們?nèi)澜缛祟惖墓餐Γ献鳌厥倚?yīng)和臭氧層的破壞是全球性的“災(zāi)難”,因此,各國有關(guān)的專家、學(xué)者應(yīng)通力合作,共同研究,并制定出科學(xué)的方法,緩解現(xiàn)存問題,控制未來新的溫室效應(yīng)的再形成。（4）保護森林的對策方案

今日以熱帶雨林為生的全球森林，正在遭到人為持續(xù)不斷的急劇破壞。有效的因應(yīng)對策，便是趕快停止這種毫無節(jié)制的森林破壞，另一方面實施大規(guī)模的造林工作，努力促進(jìn)森林再生。目前由於森林破壞而被釋放到大氣中的二氧化碳，根據(jù)估計每年約在1～2gt.碳量左右。倘若各國認(rèn)真推動節(jié)制砍伐與森林再生計劃，到了二○五○年，可能會使整個生物圈每年吸收相當(dāng)於0.7gt.碳量的二氧化碳。具結(jié)果得以降低七%左右的溫室效應(yīng)。

（5）改善其他各種場合的能源使用效率 是要改善其他各種場合的能源使用效率。今日人類生活，到處都在大量使用能源，其中尤以住宅和辦公室的冷暖氣設(shè)備為最。因此，對於提升能源使用效率方面，仍然具有大幅改善余地，這對二○五○年為止的地球溫暖化，預(yù)計可以達(dá)到八%左右的抑制效果。

（6）鼓勵使用天然瓦斯作為當(dāng)前的主要能源 因為天然瓦斯較少排放二氧化碳。最近日本都市也都普遍改用天然瓦斯取代液化瓦斯，此案則是希望更進(jìn)一步推廣這種運動。惟其抑制溫暖化的效果并不太大，頂多只有一%的程度左右。（7）鼓勵使用太陽能

譬如推動所謂「陽光計劃」之類。這方面的努力能使化石燃料用量相對減少，因此對於降低溫室效應(yīng)具備直接效果。不過，就算積極推動此項方案，對於二○五○年為止的溫暖化，只具四%左右的抑制效果。其效果似乎未如人們的期待。

（8）開發(fā)替代能源

利用生物能源(Biomass Energy)作為新的乾凈能源。亦即利用植物經(jīng)由光合作用制造出來的有機物充當(dāng)燃料，藉以取代石油等既有的高污染性能源。燃燒生物能源也會產(chǎn)生二氧化碳，這點固然是和化石燃料相同，不過生物能源系從大自然中不斷吸取二氧化碳作為原料，故可成為重覆循環(huán)的再生能源，達(dá)到抑制二氧化碳濃度增長的效果。

結(jié)論

伴隨著人類社會文明進(jìn)步而來的溫室效應(yīng)已在無聲無息地危及著人類的生存環(huán)境，因此加速對其形成原因及后果的研究對實施合理的對策來緩和清除由此而產(chǎn)生的后果具有重要的實際意義。控制溫室氣體排放,保護大氣環(huán)境,不僅與我國經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo)是一致，同時也是全世界人民的共同愿望。我們每個人的手里都緊握著珍貴的資源、能源,掌握著一份民族生息發(fā)展的“命脈”。已有52位諾貝爾獎獲得者和700多名美國權(quán)威科學(xué)家簽名上書政府，力促聯(lián)合各國通力合作，采取對策，以“穩(wěn)定”全球的氣候，“遏住”地球的危機。成之毀之、愛損之在于我們的一舉一動。為了我們的今天更為了我們后代的明天，為了地球的長久，全世界人民更應(yīng)該團結(jié)起來，共同應(yīng)對日益嚴(yán)重的溫室效應(yīng)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 田景春.淺談溫室效應(yīng).巖相古地理.1996,15(5):54-58.[2] 王文香.溫室效應(yīng)對生物多樣性的影響及對策.中國民營科技與經(jīng)濟.2007,11:95-96.[3] 張 崢, 張 濤,郭海濤.溫室效應(yīng)及其生態(tài)影響綜述.環(huán)境保護科學(xué).2000,99(26):36-38.[4] 閻志德.淺論溫室效應(yīng)及其災(zāi)害和對策.甘肅科學(xué)學(xué)報.1991,3(3):85-89.[5] 孫玉清,張永波,陳熙.淺析溫室效應(yīng)加劇的原因、后果及對策.蘇州城建環(huán)保學(xué)院學(xué)報.1999,12(4):55-58.[6] 余國泰.溫室效應(yīng)及其生態(tài)影響.環(huán)境化學(xué).1990,9(5):71-78.[7] 陳中元.逐漸增大的溫室效應(yīng)危險及其對策的研究.云南化工.2005,32(6):53-56.

第四篇：傳熱學(xué)答案

2-4 一烘箱的爐門由兩種保溫材料A及B組成，且?A?2?B(見附圖)。已知?A?0.1W/(m.K),?B?0.06W/(m.K),烘箱內(nèi)空氣溫度tf1?400℃，內(nèi)壁面的總表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)h1?50W/(m.K)。為安全起見，希望烘箱爐門的 外表面溫度不得高于50℃。設(shè)可把爐門導(dǎo)熱作為一維問題處理，試決定所需保溫材料的厚度。環(huán)境溫度tf2?25℃，外表面總傳熱系數(shù)h2?9.5W/(m.K)。

q?tf1?tfw2?A?A??B?B?h1?tf1?t??h2?t?tf2?解：熱損失為又tfw?50

℃；?A??B

?3聯(lián)立得?A?0.078m;?B?0.039m

2-16 一根直徑為3mm的銅導(dǎo)線，每米長的電阻為2.22?10?。導(dǎo)線外包有厚為1mm導(dǎo)熱系數(shù)為0.15W/(m.K)的絕緣層。限定絕緣層的最高溫度為65℃，最低溫度為0℃。試確定在這種條件下導(dǎo)線中允許通過的最大電流。

Q?2?l?q?2??l(t1?t2)ln(r2/r1)?2??1?0.15?65?0?ln?2.5/1.5??119.8W解：根據(jù)題意有：

119.86?IR 解得：I?232.36A

-40 試由導(dǎo)熱微分方程出發(fā)，導(dǎo)出通過有內(nèi)熱源的空心柱體的穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱熱量計算式及壁中的溫度分布。?為常數(shù)。

解：有內(nèi)熱源空心圓柱體導(dǎo)熱系數(shù)為常數(shù)的導(dǎo)熱微分方程式為

1???t????r????0r?r??r?

2經(jīng)過積分得

t?c1lnr?c2?r?r??

?r3/?t0?tw??0lnr0?1?r3?因為所以得 t?r?r0,t?tw;r?0,t?t0?r3/?t0?tw??0lnr0?1lnr?t0???對其求導(dǎo)得

2-53 過熱蒸氣在外徑為127mm的鋼管內(nèi)流過，測蒸氣溫度套管的布置如附圖所示。已知套管外徑d=15mm，壁厚?＝0.9mm，導(dǎo)熱系數(shù)??49.1W/(m.K)。蒸氣與套管間的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)h=105有的長度。W/(m.K)2。為使測溫誤差小于蒸氣與鋼管壁溫度差的0.6％，試確定套管應(yīng)

?h?0?1ch?mh??0.6100, 解：按題意應(yīng)使?h?0?0.6%，ch?mh??166.7，查附錄得：mh?arc?ch(166.7)??5.81，m?hU。

3－7 如圖所示，一容器中裝有質(zhì)量為m、比熱容為c的流體，初始溫度為tO。另一流體在管內(nèi)凝結(jié)放熱，凝結(jié)溫度為t?。容器外殼絕熱良好。容器中的流體因有攪拌器的作用而可認(rèn)為任一時刻整個流體的溫度都是均勻的。管內(nèi)流體與容器中流體間的總傳熱系數(shù)k及傳熱面積A均為以知，k為常數(shù)。試導(dǎo)出開始加熱后任一時刻t時容器中流體溫度的計算式。

解：按集總參數(shù)處理，容器中流體溫度由下面的微分方程式描述 ?A??10549.1?0.9?10?3?48.75，?H?5.8148.75?0.119mhA(T?T1)???cvt?t1dtd?

kA此方程的解為 t0?t1?exp(??c?)

0

03－10 一熱電偶熱接點可近似地看成為球形，初始溫度為25C，后被置于溫度為200C地氣流中。問欲使熱電偶的時間常數(shù)?c?1s熱接點的直徑應(yīng)為多大？以知熱接點與氣流間的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為35W/(m?K)，熱接點的物性為：??20W/(m?k)，c?400J/(kg?k)，??8500kg/m32，如果氣流與熱接點之間還有輻射換熱，對所需的熱接點直徑有何影響？熱電偶引線的影響忽略不計。

解：由于熱電偶的直徑很小，一般滿足集總參數(shù)法，時間常數(shù)為：V/A?R/3?tch?1?3508500?400?10.29?10?5?c??cvhA

?5 故?cm

?0.617m 熱電偶的直徑： d?2R?2?3?10.29?10 驗證Bi數(shù)是否滿足集總參數(shù)法 Biv?h(V/A)?350?10.29?1020?5 ??0.0018??0.0333

故滿足集總參數(shù)法條件。

若熱接點與氣流間存在輻射換熱，則總表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)h（包括對流和輻射）增加，由?c??cvhA知，保持?c不變，可使V/A增加，即熱接點直徑增加。

3－12 一塊單側(cè)表面積為A、初溫為t0的平板，一側(cè)表面突然受到恒定熱流密度q0的加熱，另一側(cè)表面受到初溫為t?的氣流冷卻，表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為h。試列出物體溫度隨時間變化的微分方程式并求解之。設(shè)內(nèi)阻可以不計，其他的幾何、物性參數(shù)均以知。解：由題意，物體內(nèi)部熱阻可以忽略，溫度只是時間的函數(shù)，一側(cè)的對流換熱和另一側(cè)恒熱流加熱作為內(nèi)熱源處理，根據(jù)熱平衡方程可得控制方程為: dt??cv?hA(t?t?)?Aqw?0?d??? ?t/t?0?t0

引入過余溫度??t?t?則: ?cvd?d??hA??Aqw?0 ?/t?0??0

?hA??Be?cv??qwh 上述控制方程的解為:B??0?qw 由初始條件有：

h，故溫度分布為: ??t?t???0exp(?hA?cv?)?qwh(1?exp(?hA?cv?))

3－13 一塊厚20mm的鋼板，加熱到5000C后置于200C的空氣中冷卻。設(shè)冷卻過程中鋼板兩側(cè)面的平均表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為35W/(m?K),鋼板的導(dǎo)熱系數(shù)為45W/(m?K)，若擴散率為1.375?10?522m/s。試確定使鋼板冷卻到空氣相差100C時所需的時間。2 解：由題意知Bi?hA??0.0078?0.1

故可采用集總參數(shù)法處理。由平板兩邊對稱受熱，板內(nèi)溫度分布必以其中心對稱，建立微分方程，引入過余溫度，則得： d???cv?hA??0?d????(0)?t?t???0

?? 解之得：?00?exp(?hA?cv?)?exp(?h??c(V/A)?)?exp(?h????)

當(dāng)??10C時，將數(shù)據(jù)代入得，?＝3633s

3－24 一高H＝0.4m的圓柱體，初始溫度均勻，然后將其四周曲面完全絕熱，而上、下底面暴露于氣流中，氣流與兩端面間的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)均為50W/(m?K)。圓柱體導(dǎo)熱系數(shù)??20W/(m?k)，熱擴散率??5.6?10?6m2/s。試確定圓柱體中心過余溫度下降到初值

2一半時間所需的時間。解：因四周表面絕熱，這相當(dāng)于一個厚為2??0.4m的無限大平壁的非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱問題，?m?0?0.5,Bi?h??50?0.220?0.5 ?F0?1.7,???F0由圖3-6查得

?2a?1.7?0.22?65.6?10?12142s?3.37h6－

11、已知：平均溫度為100℃、壓力為120kPa的空氣，以1.5m/s的流速流經(jīng)內(nèi)徑為25mm電加熱管子。均勻熱流邊界條件下在管內(nèi)層流充分發(fā)展對流換熱區(qū)Nu=4.36。

求：估計在換熱充分發(fā)展區(qū)的對流換熱表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)。

??pRT?120000287?373?1.121kg/m3解：空氣密度按理想氣體公式計算，空氣的?與壓力關(guān)系甚小，仍可按一物理大氣壓下之值取用，100℃時：

??21.9?10?6

kg/?m?s?,?Re?1.121?1.521.9?0.025?100.03210.0256?1919?2300，故為層流。按給定條件得：

h?4.36??d?4.36??5.6W/m?K?2?。

6－

13、已知：一直管內(nèi)徑為16cm，流體流速為1.5m/s，平均溫度為10℃，換熱進(jìn)入充分發(fā)展階段。管壁平均溫度與液體平均溫度的差值小于10℃，流體被加熱。

求：試比較當(dāng)流體分別為氟利昂134a及水時對流換熱表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的相對大小。解：由附錄10及13，10℃下水及R134a的物性參數(shù)各為：

R134a：??0.0888W/?m?K?,??0.2018?10水：??0.574W/?m?K?,??1.306?10對R134a：

Re?1.5?0.0160.2018?100.86?62?6m/s,Pr?3.915；

2m/s,Pr?9.52；

?1.1893?100.45,?2531.3W/m?Kh?0.023?118930?3.915?0.08880.016?2?

對水：

Re?1.5?0.0161.306?100.86?18376,0.4h?0.023?18376?9.52?0.5740.016?5241W/m?K?2?

對此情形，R134a的對流換熱系數(shù)僅為水的38.2%。

25、已知：冷空氣溫度為0℃，以6m/s的流速平行的吹過一太陽能集熱器的表面。該表面尺寸為1m?1m，其中一個邊與來流方向垂直。表面平均溫度為20℃。

求：由于對流散熱而散失的熱量。

tf?0?202?10解：℃

?610℃空氣的物性 ??14.16?10Re?ul?6?1.014.16?10112,??2.51?105?2,Pr?0.705

x??6?4.23728?10

Nu?0.664Reh?Pr3?384.68

?2384.68?2.51?101.0

2?9.655w(m?k)2

s?1?1?1.0m

??h?s(tw?t0)?9.655?(20?0)?193.1

6-27、已知：一個亞音速風(fēng)洞實驗段的最大風(fēng)速可達(dá)40m/s。設(shè)來流溫度為30℃，平板壁溫為70℃，風(fēng)洞的壓力可取1.013?10Pa。

求：為了時外掠平板的流動達(dá)到5?10的Rex數(shù)，平板需多長。如果平板溫度系用低

55壓水蒸氣在夾層中凝結(jié)來維持，平板垂直于流動方向的寬度為20cm時。試確定水蒸氣的凝結(jié)量。

tm?70?302?50解：℃，查附錄8得：

?6

??0.0283W/?m?K?,??17.95?10Re?40x17.95?100.5?6m/s,Pr?0.698，?1 x?5?105,x?17.95?104050.50.224m，?416.5，Nu?0.664RePr1/3?0.664??5?10??0.6981/h?416.5?0,0283/0.224?52.62W/?m?K?, ??2hA?t?52.62?0.2?0.224??70?30??94.3W，在t?70℃時，氣化潛熱r?2334.1?10J/?kg?，?凝結(jié)水量G?94.3?36002334.1?103?0.1454kg/h。

6-33、已知：直徑為0.1mm的電熱絲與氣流方向垂直的放置，來流溫度為20℃，電熱絲溫度為40℃，加熱功率為17.8W/m。略去其它的熱損失。

求：此時的流速。

解：

ql?h?d?tw?tf?,h??d?tw?tf?30ql??17.8??0.1?10?5??40?20??2833W/m?K?2?

定性溫度tm?20?402℃，?6??0.0267W/?m?K?,??16?10Nu?28330.0267?0.1?101/0.466?3m/s,Pr?0.701

2?10.61。先按表5-5中的第三種情況計算，?10.61????0.683???6?Nu?Re???0.683??側(cè)u?2.1459?360，符合第二種情形的適用范圍。

?57.6m/s?d故得：Re?16?10?360?30.1?10。

34、已知：可以把人看成是高1.75m、直徑為0.35m的圓柱體。表面溫度為31℃，一個馬拉松運動員在2.5h內(nèi)跑完全程（41842.8m），空氣是靜止的，溫度為15℃。不計柱體兩端面的散熱，不計出汗散失的部分。

求：此運動員跑完全程后的散熱量。

u?41842.842.5?3600?4.649m/s

解：平均速度，定性溫度

?62tm?31?152?23℃，空氣的物性為：??0.0261W/?m?K?,??15.34?10Re?4.649?0.3515.34?1?6m/s,Pr?0.702，?106072??4?104，按表5-5.有：

?0.0266?1060720.805 Nu?0.0266Re0.805?295.5，h?295.5?0.0261/0.35?22W/m?K, ??Ah?t?3.1416?0.35?1.75?22??31?15??677.3W

在兩個半小時內(nèi)共散熱2.5?3600?677.3?6095960?6.096?10J6-

37、已知：如圖，最小截面處的空氣流速為3.8m/s，tf?2?6?35℃，肋片的平均表面溫度為65℃，??98W/?m?K?,肋根溫度維持定值:s1/d?s2/d?2,d?10mm,規(guī)定肋片的mH值不應(yīng)大于1.5.在流動方向上排數(shù)大于10.求：肋片應(yīng)多高

解：采用外掠管束的公式來計算肋束與氣流間的對流換熱，定性溫度“

tm?35?652?50℃，??0.0283W/?m?K?,??17.95?10?2117?6m/s，Re?3.8?0.0117.95?10?6，由表（5-7）查得C?0.482,m?0.556，34.05?0.02830.01?96.4W/?m?KNu?0.482?21170.556?34.05,h?

?，?d98?0.018-

15、已知材料AB的光譜發(fā)射率????與波長的關(guān)系如附圖所示，試估計這兩種材料的發(fā)射率?m?4h?4?96.4?19.83,?H?1.隨溫度變化的特性，并說明理由。

解：A隨穩(wěn)定的降低而降低；B隨溫度的降低而升高。理由：溫度升高，熱輻射中的短波比例增加。9—30、已知：如圖，（1）所有內(nèi)表面均是500K的黑體；（2）所有內(nèi)表面均是?＝0.6的漫射體，溫度均為500K。求：從小孔向外輻射的能量。解：設(shè)小孔面積為2A2，內(nèi)腔總表面壁為

2A1，則：

2A2??r1?3.1416?0.016?8.04?10m?1，A1??r2??d1H???r2?r12222?22?3.1416?0.02?0.04?0.04??0.02?0.016?x1,2?A2A1?8.04?10?4?3?6.736?10????3m，42

4x2,1?1，6.736?10?0.1194?1,2?A2?0?T1?T2?。，?441??1/?2?1?x2,1??1/?1?1?x1,2???2?1??1,2?8.04?10（1）1,??1,2??5.67?5?2.85W?4；

8.04?10?5.67?54（2）?2?1，?1?0.6，1?0.1194?1/0.6?1??2.64W9-

45、已知：用裸露的熱電偶測定圓管氣流的溫度，熱電偶的指示值為t1＝170℃。管壁溫度tw＝90℃，氣流對熱節(jié)點的對流換熱系數(shù)為h＝50W/（m·K），熱節(jié)點表面發(fā)射率為?＝0.6。求：氣流的真實溫度及測溫誤差。解：h?tf?t1????0?T1?Tw442

?，tf?t1?4?C0??T1?h40.6?5.67?Tw??44??170???4.43?3.63???????50?100??????100?

184.4?1704

?170?14.?1℃84，測溫誤差：.4184.4?100％?7.8％

第五篇：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)

中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)（肖像繪制機器人技術(shù)研究）

2011年中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)研制了一款肖像繪制機器人。其目標(biāo)是研制出一臺能夠自動繪制人臉肖像畫的機器人，用于科技館的展覽，起到娛樂、教育和科普的作用。

該研究的主要內(nèi)容包括：硬件系統(tǒng)的選型與設(shè)計——包括根據(jù)功能需求選擇機械臂，機械臂與畫筆連接部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計，整體系統(tǒng)布局設(shè)計，圖像采集系統(tǒng)的選型。圖像采集與提取算法研究——研究如何使用選定的圖像采集系統(tǒng)實時采集觀眾人臉圖像，保存以及從中提取數(shù)據(jù)。人臉輪廓提取算法研究——主要包括 YCBCR 色彩空間圖像的分解，迭代閾值法求最佳分割閾值，外輪廓分割算法，輪廓提取算法，人臉特征提取算法，領(lǐng)子輪廓提取算法，去除頭發(fā)算法，眼睛和眉毛定位及優(yōu)化提取算法研究，另外還要研究大量圖像的算法通用性和穩(wěn)定性，目的是提高針對不同觀眾的臉型特點算法成功率的提升，和系統(tǒng)穩(wěn)定性的測試工作。機械臂繪畫控制系統(tǒng)方法研究——包括人臉輪廓像素的矢量化處理，繪畫動作規(guī)劃算法，機械臂的控制方法研究。

[1]孟盼盼.肖像繪制機器人技術(shù)研究[D]:合肥：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)，2011:1-49