第一篇：傳熱學作業參考答案

第九章

4．一工廠中采用0.1MPa的飽和水蒸氣在—金屬豎直薄壁上凝結，對置于壁面另一側的物體進行加熱處理。已知豎壁與蒸汽接觸的表面的平均壁溫為70 ℃，壁高1.2m，寬300 mm。在此條件下，一被加熱物體的平均溫度可以在半小時內升高30℃，試確定這一物體的平均熱容量(不考慮散熱損失)。

解:本題應注意熱平衡過程，水蒸氣的凝結放熱量應等于被加熱物體的吸熱量。

P=0.1Mpa=105Pa,ts=100℃,r=2257.1kJ/kg, tm=

11(ts+ tw)=(100+70)℃=85℃。22查教材附錄5，水的物性為：ρ=958.4kg/m3;λ=0.683 W／(m2·℃);μ=282.5×10-6N·s/m2 假設流態為層流：

??g?r?h?1.13????l(ts?tw)?22314

331?958.4?9.81?0.683?2257?10?42?1.13? W／(m·℃)??6?282.5?10?1.2?(100?70)?=5677 W／(m2·℃)Rec?4hl(ts?tw)4?5677?30?1.2?=1282<1800 ?r282.5?10?6?2257?103流態為層流，假設層流正確

Φ=h(ts?tw)l?

=5677×（100?70）×1.2×0.3W=61312W 凝結換熱量=物體吸熱量

Φ?τ=mcp?t mcp????61312?30?60??3.68?106J/℃ ?t3016．當液體在一定壓力下做大容器飽和沸騰時，欲使表面傳熱系數增加10倍，沸騰溫差應增加幾倍?如果同一液體在圓管內充分發展段做單相湍流換熱，為使表面傳熱系數增加10倍，流速應增加多少倍?維持流體流動所消耗的功將增加多少倍?設物性為常數。

解

①由米洛耶夫公式：

{h1?0.122?t12.33p0.5h2?0.122?t2.332p0.5

h2?t?(2)2.33?10 h1?t1所以

1?t2?102.33?2.69 ?t

1即當h增大10倍時，沸騰溫差是原來的2.69倍。②如為單相流體對流換熱，由D-B公式可知h?um，即

0.80.80.8 h1?cum1，h2?cum2

1um20.8h2um2?()?10

故

?100.8?17.8 h1um1um1即h2為h1的10倍時，um2是um1的17.8倍。③?p?fl?um

d2?14由布拉修斯公式，f?0.3164Re故 ?p?0.3164()(?0.3164(umd?)?14

7l??74)um?cum4(c?常數）dd27u7?p2?(m2)4?(17.8)4?154 ?p1um1即um2是um1的17.8倍時，壓強增大了154倍。耗功量N??PAum，故

N2?154?17.8?2741 N1耗功量增大了2741倍。因此，以增大流速來提高表面傳熱系數將使耗功率增大了若干倍，從而增大了換熱器的運行成本。第十章

11．—種玻璃對0.3~2.7μm波段電磁波的透射比為0.87，對其余波段電磁波的透射比為零，求該玻璃對5800 K和300 K黑體輻射的總透射比。

解:①溫度為5800 K時: 0.3×5800＝1740，由教材表(10.1)查得Fb(0?0.3T)?0.0361 2.7×5800＝15660，由教材表(10.1)查得Fb(0?2.7T)?0.971 該玻璃對5800K黑體輻射的總投射率為：

0.87Fb(0.3T?2.7T)?0.87?(0.971?0.0361)?0.813 ②溫度為300 K時: 0.3×300＝90，由教材表(10.1)查得Fb(0?0.3T)?0 2.7×300＝810，由教材表(10.1)查得Fb(0?2.7T)?1.5?10

該玻璃對300K黑體輻射的總投射率為：0.87Fb(0.3T?2.7T)?0.87?1.5?10?1.305?10 14．表面的光譜發射率ελ曲線，如教材圖10.16所示。求表面溫度分別為500℃和1500℃時的總發射率ε。

解:表面溫度為500 ℃時的發射率為：

?5?5?5???20???Eb,?d??0?Eb,?d?62?6

?0?0.3Eb,?d???0.7Eb,?d???0.4Eb,?d??0?Eb,?d?=0.3Fb(0?2T)?0.7(Fb(0?6T)?Fb(0?2T))?0.4(1?Fb(0?6T))

（1）當2T=2×(500+273)=1546時，由教材表10.1查得Fb(0?2T)=0.0165 當6T=6×(500+273)=4638時，由教材表10.1查得Fb(0?6T)=0.585 代入式（1）得ε=0.569 21．一直徑為20 mm熱流計探頭，用以測定一微小表面積A1的輻射熱流。該表面的面積為4×10?4m2，溫度T1=1200K。探頭與A1的相互位置，如圖所示。探頭測得的熱流為2.14×10?3W。設A1是漫射表面，探頭表面的吸收率可取為1。試確定A1的發射率(環境對探頭的影響可忽略不計)。

解：由能量平衡得；

d??I?dAcos?d?

?Eb??5.67?10?8?12004I???

（因為A1是漫射表面）

??dA?4?10?4m2 cos??cos45?

12??dcos45dA? d??2?42rr1202???（）?cos45?1000=4 0.452d??2.14?10?3W

代入求得ε=0.149 第十一章

5．如圖所示表面間的角系數可否表示為：X3,(1?2)?X3,1?X3,2,X(1?2),3?X1,3?X2,3?如有錯誤，請予更正。

答：分解性原理的基本形式為: AiXi,(j?k)?AiXi,j?AiXi,k

利用互換性原理可改寫為：AiXi,(j?k)?AjXj,i?AkXk,i

對于X3,(1?2)?X3,1?X3,2，完整的書寫形式為A3X3,(1?2)?A3X3,1?A3X3,2,化簡后則為X3,(1?2)?X3,1?X3,2，故X3,(1?2)?X3,1?X3,2正確。

對于X(1?2),3?X1,3?X2,3，根據分解性原理，正確的書寫形式為：

A(1?2),3X(1?2),3?A1X1,3?A2X2,3，故X(1?2),3?X1,3?X2,3不正確。

6．有2塊平行放置的平板的表面發射率均為0.8，溫度分別為：t1=527℃及t2＝27℃，板間距遠小于板的寬度和高度。試計算：①板1的本身輻射；②對板l的投射輻射；③板1的反射輻射；④板1的有效輻射；⑤板2的有效輻射；⑥板1，2間的輻射換熱量。

解：①板1的本身輻射：

E1??Eb1?0.8?5.67?10?8?(527?273)4W/m2=18579W/m2

②對板1的投射輻射，即為板2的有效輻射J2。為此，先求兩板 間的輻射換熱量：

q1,2?4(T14?T24)Eb1?Eb2 ??1111??1??1?1?2?1?25.67?10?8?(8004?3004)

=W/m2

11??10.80.8

=15177 W/m2 因q1,2?J2?Eb2,則： 1??2?2 J2?G1?Eb2?（= 5.67?10?81?b2?1)q1,2

1?1)?15177W/m2 0.82?3004?(W/m?3794W/m

= 459

=4253 W/m

③板1的反射輻射：

?G1?J1?E1 22J1?Eb1?(1?1?1)q1,2 ?8004?(1?1)?15177W/m2 0.8 ?5.67?10?8

=19430W/m

2?G1?19430W/m2?18579W/m2

W/m

?851④板1的有效輻射:J1＝19430 W/m ⑤板2的有效輻射：J2＝4253W/m

⑥板1，2間的輻射換熱量: q1,2?15177W/m

22228．有一3m ×4m的矩形房間，高2.5m，地表面溫度為27℃，頂表面溫度為12℃。房間四周的墻壁均是絕熱的，所有表面的發射率均為0.8，試用網絡法計算地板和頂棚的凈輻射換熱量和墻表面的溫度。P163 解：設地面為表面1，頂面為表面2，四周為表面3，則： 輻射網絡圖如圖所示：

由X4Y3??1.6,??1.2,查教材圖11.26得，X1,2?X2,1?0.291 D2.5D2.5

由角系數的完整性

X2,3?X1,3?1?X1,2?1?0.291?0.709 求個輻射熱阻

R1?1??11?0.8??0.020812

m?1A10.8?3?4R1,2?11??0.28612

mA1X1,212?0.291

R2?1??21?0.8??0.020812

m?2A10.8?3? R1,3?11??0.11712

mA1X1,312?0.70911??0.11712

mA2X2,312?0.709Eb3?J3?0

知 Eb3?J3

1??3?3A1

R2,3?由于3面為絕熱面，由 ?3?網絡圖如下圖所示：

進一步合并成如圖;

其中R?為R1,3與R2,3串聯后再與R1,2并聯的總熱阻。

R??R1,2(R1,3?R2,3)0.286?(0.117?0.117)??0.12912

mR1,2?R1,3?R2,30.286?0.117?0.117

Eb1??T14?5.67?10?8?3004?459.27W/m2

Eb2??T24?5.67?10?8?2854?374.08W/m頂板與地板之間的輻射換熱量為

?1,2?

Eb1?Eb2459.27?374.08??499.3W ?R1?R?R20.0208?0.129?0.0208根據網絡圖及R1?R2,R1,3?R2,3 有

Eb1?J1?J2?Eb2及J1?J3?J3?J2

兩式相加得

Eb3?

即

T3?41(Eb1?Eb2)214(T1?T24)2

求出T3=292.8K 11．在7.5cm厚的金屬板上鉆一個直徑為2.5cm的通孔，金屬板的溫度為260℃，孔之內表面加一層發射率為0.07的金屬箔襯里。將一個425℃，發射率為0.5的加熱表面放在金屬板一側，另一側的孔仍是敞開的。425℃的表面同金屬板無熱傳導換熱。試計算從敞開的孔中輻射出去的能量。

11題圖1

11題圖2 解：金屬塊內打一個圓孔，此圓孔兩側表面和圓柱面構成一個三表面組成的封閉空腔，其中，1,2表面為灰表面，3表面視為黑表面。各表面的編號及其熱網絡圖如圖示所示。敞開的孔中輻射出去的能量應為3表面的凈輻射換熱量。開口面的發射率設為1，溫度為0。由已知條件及其各表面間的換熱關系可得：

?1?0.07，?2?0.5，?3?1.0

T1?260?C?533K, T2?425?C?698K, T3?0K, d=2.5cm,x=7.5cm, A1???2.5?7.5cm2?58.9cm2

A2?A3??4(2.5)2cm2?4.91cm2 根據角系數的性質：A1X1,2?A2X2,1 則：X1,2?A2X2,1 A1又因為：X2,1?X2,3?1，則X2,1?1?X2,3，X2,3=0.04（由本題圖2查出）X2,1?0.96，故X1,2?0.08?X1,3

網絡圖中的各熱阻分別為：

1??21??1?2256 , ?2037

?2A2?1A1

111??2122,?50916

A1X1,2A1X1,3A2X2,3Eb1??T14?4575W/m2

Eb2??T24?13456W/m2，列節點方程式： 節點J1

Eb3?0

Eb1?J1J2?J1Eb3?J1???0 1??111A1X1,2A1X1,3?1A1Eb2?J2J1?J2Eb3?J2???0 1??211A1X1,2A2X2,3?2A2節點J2

代入數值，得：

4575?J1J2?J10?J1???0

***56?J2J1?J20?J2???0 節點J2

2037212250916節點J1

解此聯立方程得：

J1=4484 W/m

J2=8879 W/m 各表面間的對流換熱量為：

22?1,3?J1?J3?2.11W 1A1X1,3J2?J3?0.174W 1A2X2,3

?2,3?故從開口中所輻射出去的能量為：?3??1,2??2,3?2.284W

26在晴朗的夜晚，天空的有效輻射溫度可取為?70℃。假定無風且空氣與聚集在草上的露水間的對流換熱表面傳熱系數為28W／(m2·℃)。試計算為防止產生霜凍，空氣所必須具有的最低溫度。計算時可略去露水的蒸發作用，且草與地面間無熱傳導，并取水的發射率為1.0

解：露水與太空間因輻射換熱失去熱量，與空氣間因對流換熱獲得熱量，熱平衡時，得熱量應等于失熱量。為了防止霜凍，露水表面溫度必須滿足T1>0℃=273K的條件。已知：

℃),X1,2?1.0,T2=?70℃=203K。?1?1.0,h=28W／(m2·

?r?A1(Eb1?Eb2)1??1A1(1??2)1???1X1,2?2A2

??bA1(T14?T24)

?5.67?10?8?A1?(273)4?(203)4??

=218.62A1

空氣對露水的加熱量為：?cv?hA1?T?28?A1?(Tf?T1)

?28?A1?(Tf?273)因為：?r??cv

則：28?A1?(Tf?273)?218.64A1

空氣必須具有的最低溫度為：Tf=280.8K＝7.8 ℃

第十二章

10．一根橫穿某大車間的水平蒸汽輸送管，外徑d2=50mm，表面溫度tw2=150 ℃。管外包有一層厚75mm的保溫材料，其導熱系數λ＝0.11w／(m·℃)，發射率ε＝0.6。現已測得保溫層外表面溫度tw3=40 ℃，車間空氣溫度tf＝22℃，車間壁面溫度tw4=20℃。試求：①蒸汽輸送管單位管長的熱損失q1；②保溫層外表面的輻射換熱表面傳熱系數；③保溫層外表面與空氣間的自然對流表面傳熱系數。

解:本題屬于復合換熱問題，保溫層外表面以輻射換熱和對流換熱方式傳遞熱量。

①求ql:

ql?tw2?tw3150?140?W/m d3150?2?751lnln2?3.14?0.1502??d2

?54.8W/m

②求hr：

?r??d3?3(Eb3?Eb4)??d3?3Cb?(T?Tw34?)?(w4)4?

100??100 ?3.14?0.2?5.67?(? ?47.6W/m

?r?hr?d3(tw3?tf)故hr?20?2734??40?2734)?()?W/m 100100???r47.6W／(m2·℃)??d3(tw3?tf)3.14?0.2?(40?22)

=4.21 W／(m2·℃)

③求hc

ql?h?d3(tw3?tf)?(hr?hc)(tw3?tf)?d3 hc?ql54.8℃)?hr???4.21? W／(m2·(tw3?tf)?d3(40?22)?3.14?0.2

=0.64 W／(m2·℃)11.一塊邊長為0.2m的正方形電熱板，表面發射率ε=0.6，該板水平懸吊在室溫為20℃的大房間內，通電加熱穩態后測得電熱板表面溫度為60℃，大房間壁溫為17℃。試求：①電熱板表面的對流換熱量；②輻射換熱表面傳熱系數；③電熱板消耗的功率。解：①求?c

定性溫度tm?11(tw?tf)?(60?20)?C?40?C。查空氣的物性：22??16.96?10?6m2/s，??2.76?10?2W/(m??C),pr?0.699。??11?K?1?3.195?10?3K?1 Tm40?273?g?tl33.195?10?3?9.81?40?0.23?0.699GrPr?Pr? 22?12?16.96?10

?2.44?10

查教材表8.6，上表面加熱：c=0.15,n?故上表面：

Nu1?0.15(GrPr)13711;下表面加熱：c=0.58, n?。35?0.15?290?43.5

Nu1?43.5?2.76?10?2?W/(m2??C)?6W/(m2??C)

h1?l0.2下表面

Nu2?0.58(GrPr)13?17.4

Nu2?17.4?2.76?10?2?W/(m2??C)?2.4W/(m2??C)

h2?l0.2

?c?(h1?h2)(tw?tf)A?(6?2.4)(60?20)?0.2W?13.44W ②求hr

2T?T??r?2?CbA?(w1)4?(w2)4??2?0.6?5.67?0.22?(3.33)4?(2.9)4?14.22W100??100?? hr??r14.22?W/(m2??C)22(tw?tf)A2?(40?22)?0.22? =4.44W/(m?C)③求電功率P: P??r??c?(14.22?13.44)W?27.66W

12．某火墻采暖房間平面尺寸為6m×4m，房間高4m，火墻面積為4m ×4m，墻表面為石灰粉刷，發射率ε=0.87，已知表面溫度tw=40℃，室溫tf＝16℃，頂棚、地板及四周壁面的發射率相同，溫度亦為16℃。求該火墻總散熱量，其中輻射散熱所占比例為多少?

解:火墻房間平面示意如圖。由于除火墻外的其余5個表面均具有相同的溫度和發射率，因此在輻射換熱計算時可視為表面2。

A1?4?4?16m2，A2?(6?4?4?4?4)m2?112m2

①求?r

T?T?A1Cb?(w1)4?(w2)4?Eb1?Eb2100??100?r???1084W 1??1(1??2)11A21???(?1)?1A1X1,2A1?2A2?1A1?2②求?c

屬大空間自然對流換熱。

定性溫度tm?11(tw?tf)?(40?16)?C?28?C。查空氣的物性：22??15.8?10?6m2/s，??2.654?10?2W/(m??C),pr?0.7014。

??11?K?1?3.322?10?3K?1 Tm28?273?g?tl33.322?10?3?9.81?(40?16)?43?0.7014GrPr?Pr?

?215.82?10?1?1.4?10

查教材表8.6，屬湍流： c=0.1,n?

Nu?0.1(GrPr)13111 3?519.25 Nu?519.25?2.654?10?2?W/(m2??C)?3.45W/(m2??C)

hc?l

4?c?hc(tw?tf)A1?3.45?(40?16)?16W?132W5 ③求?: ???r??c?(1084?1325)W?2409W

?r?0.45?45% ?13.一所平頂屋，屋面材料厚δ＝0.2m，導熱系數λ=0.60W／(m·℃)，屋面兩側的發射率ε均為0.9。冬初，室內溫度維持tf1＝18℃，室內四周壁面溫度亦為18℃，且它的面積遠大于頂棚面積。天空有效輻射溫度為?60℃，室內頂棚對流換熱表面傳熱系數h1＝0.592W／(m2·℃)，屋頂h2＝21.1W／(m2·℃)。問當室外氣溫降到多少度時，屋面即開始結霜(tw2＝0℃)，此時室內頂棚溫度為多少?本題是否可算出復合換熱表面傳熱系數及其傳熱系數?

解;①求室內頂棚溫度tw1：

穩態時由熱平衡，應有如下關系式成立：

室內復合換熱量??=屋面導熱量?＝室外復合換熱量???

但???h1(tf1?tw1)A1??1A1Cb?(T?Tw04?)?(w1)4?

100??100式中：Tw0為四周壁面溫度，由題意知Tw0?Tf。

???(t?t)A，由????，結霜時tw2?0，所以： ?w1w21T??Tw04?)?(w1)4??(tw1?0)

100???100 h1(tf1?tw1)A1??1Cb?(tf1?tw1? 整理得： ?1Cb?Tw0h1Tw14??tw14()?()???100100?h??1?1CbTw1h1(?CT?)4?(1?)tw1?tf1?1b(w0)4 100?h1h11000.9?5.67Tw140.60.9?5.6718?2734()?(1?)tw1?18?()

0.5921000.2?0.5920.592100T4 8.62(w1)?6.07tw1?636.13

列表計算如下：

解得：tw1=11.6℃。

②求室外氣溫tf2：

Tsky4??T????h2(tw2?tf2)A1??2A1Cb?(w2)4?()?

100??100由?????可得：

?Tw24Tsky4??tw1??h2tf2??2Cb?()?()? ?100??100tf2??2Cb?Tw2h2Tsky4??4()?()??tw1 ?100100??h2?0.9?5.670.6(2.73)4?(2.13)4?C??11.6?C

21.10.2?21.1?6.8?C???③求復合換熱表面傳熱系數ht1和ht2：

注意到傳熱方向即可求得復合換熱表面傳熱系數和傳熱系數。

Tw04Tw14????1Cb?qr()?()??hr?(tf1?tw1)?100??100??故hr?1Cb?(T?Tw04?)?(w1)4?100??100

(tf1?tw1)0.9?5.67(2.91)4?(2.846)4 ? W／(m2·℃)(18?11.6)

=4.866 w／(m2·℃)????hr??(0.592?4.866)W/(m2??C)?5.458ht1?hcW/(m2??C)

同理：

?2Cb?(???

hr?Tw24Tsky4?)?()?100100????26.237 W／(m2·℃)(tw2?tf2)???hr???h2?hr???(21.1?26.237)W/(m2??C)??5.137ht2?hcW/(m2??C)

④求傳熱系數：

k?11?1??ht1?ht2?1 W／(m2·℃)

10.21??5.4580.6?5.137

=3.1 W／(m2·℃)14．某設備的垂直薄金屬壁溫度為tw1＝350℃，發射率ε1＝0.6。它與保溫外殼相距δ2＝30 mm，構成一空氣夾層，夾層高H=1m。保溫材料厚δ3＝20mm，導熱系數λ3=0.65W／(m·℃)。它的外表向溫度tw3=50℃，內表面ε2＝0.85。夾層內空氣物性為常數：λ＝0.04536 W／(m·℃)、ν=47.85×10-6m2／s，Pr＝07。試求解通過此設備保溫外殼的熱流通量及金屬壁的輻射換熱表面傳熱系數。

解：空氣夾層及保溫層如圖。

熱平衡方程為：

通過空氣夾層的輻射換熱量qr+對流換熱量qc＝通過保溫層的導熱量qcd 即

?1Eb1?Eb2??hc(tw1?tw2)?(tw2?tw3)11?3??1?2

本題由于tw2未知，需進行假設計算。設tw2＝170℃，則:

tm?

111(tw1?tw2)?(350?170)?C?260?C,???1.876?10?3K?1 22Tm?g(tw1?tw2)?231.876?10?3?9.81?(350?170)?0.033?0.74GrPr?P??2.734?10r?247.852?10?12

查教材表8.7，c=0.197,m?11, n?,則 49

Nu?0.197(GrPr)(41?H)19?0.917?12.86?0.677?1.716

?2Nu??1.716?0.04536?W/(m2??C)?2.59W/(m2??C)

he?l0.03qc??0.65(tw2?tw3)??(170?50)W/m2?3900W/m2 ?30.025.67(6.23)4?(4.43)4qr?W/m2?3450W/m2 11??10.60.85 qc?qr?(3450?466)W/m2?3916W/m2

誤差???3916?3900?4.1?10?3?0.41%

3916故tw2=170℃，假設正確。本題熱平衡方程中僅有tw2未知，也可由熱平衡方程通過試算法求出tw2。

q?qc?qr?(3450?466)W/m2?3916W/m2

hr?qr3450??3900W/(m2??C)?19.17W/(m2??C)

tw1?tw2350?17018.90℃的水進入一個套管式換熱器，將一定量的油從25℃加熱到47.25℃，熱流體離開換熱器時的溫度為44.5℃。求該換熱器的效能和傳熱單元數。

解：教材圖12.7已經給出了套管式換熱器的示意圖，一種流體在管內流動，另一種流體在兩管間的環形空間內流動，其流動只有順利和逆流方式。

??t1??)?M2cp2(t2???t2?)M1cp1(t1M1cp1(90?44.5)?M2cp2(47.25?25)45.5M1cp1?22.25M2cp2

故M2cp2M1cp1?2.045，M1cp1?(Mcp)min

M1cp1??t1??90?44.5t1????0.7

Cr? ?0.489??t2?t190?25M2cp2???t1??，可以肯定其流型為逆流，則： 套管式換熱器，由于t2??1?exp??NTU(1?Cr)?

??1?Crexp?NTU(1?Cr)1??

1??Crexp??NTU(1?Cr)???ln故

NTU?1??1?0.7?ln1??Cr1?0.7?0.489?1.536 ?1?Cr1?0.48921.某套管式換熱器，內管內徑為100 mm，外徑為108mm，其導熱系數λ＝36W／(m·℃)。熱介質在內管內流過，溫度從60 ℃降低到39℃，表面傳熱系數h1=1000 W／(m2·℃)；質量流量為0.2kg／s的冷水在套管間(內管外)流過，溫度從15℃被加熱到40℃，表面傳熱系數h2=1500 W／(m2·℃)。試求：①該換熱器的管長；②換熱器最大可能傳熱量；③該換熱器的效能；④傳熱單元數。

解：①求管長l：

kl?(?(d111?1?ln2?)h1?d12??d1h2?d2111081?ln?)?1W/(m??C)

1000?3.14?0.16.28?361001500?3.14?0.108

?182W/(m??C)

???t2?)?0.2?4187?(40?15)W?20935??M2cp2(t2W ???t1??，流型必然為逆流 因t2??t2???(60?40)?C?20?C ?t??t1???t2??(39?15)?C?24?C ?t???t1?tm??t????t?24?20??C?21.94?C ?t??24lnln?t?20?20935?m?5.24m kl?tm182?21.94??kl?tml，故l?②求?,?max：

M2cp2?(Mcp)min，故

?max??????t2?40?155t2?? ??t1?t260?159???2093?59W?3768W3 5③求NTU:

Cr?(Mcp)min(Mcp)max???t1??60?39t1??0.84 ???t2?40?15t2由??1?exp??NTU(1?Cr)?

1?Crexp??NTU(1?Cr)?ln1??Cr1?0.5556?0.84ln1???1?0.5556?1.142 推得：NTU?1?Cr1?0.84

26.一逆流式套管換熱器，其中油從100 ℃冷卻到60 ℃，水由20 ℃被加熱到50℃，傳熱量為2.5×104w，傳熱系數為350 W／(m2·℃)，油的比定壓熱容為2.131KJ／(kg·K)。求換熱面積。如使用后產生污垢，垢阻為0.004m·K／W，流體入口溫度不變，問此時換熱器的傳熱量和兩流體出口溫度各為多少?

?，出口溫度為t1??；水的進口溫度為t2?，出口溫度為t2??。解：設油的進口溫度為t1①求換熱面積A ??t2???(100?50)?C?50?C ?t??t1???t2??(60?20)?C?40?C ?t???t1?tm??t???t??50?40??C?44.81?C ?t?50lnln?t??40?2.5?104由??k?tmA，故A??m2?1.594m2

k?tm350?44.81由??M1cp1(100?60)?M2cp2(50?20)

解得

M1cp1?62W5/K,M2cp2?833.33W/K,M2cp2M1cp1?4 3??，油的出口溫度t2?? ②求換熱器的傳熱量?和水的出口溫度t1??t1??)?M2cp2(t2???t2?)M1cp1(t1??)?M2cp2(t2???20)

M1cp1(100?t1??M2cp24100?t1??

???20M1cp13t2由M2cp2M1cp1???4100?t1?，M1cp1?(Mcp)min

???203t2由式Rf?11? 其中k為有污垢熱阻的傳熱系數，k0為潔凈換熱器的傳熱系數 kk01Rf?1k0?10.004?1350?145.83 W／(m2·℃)解得

k?NTU?kA145.83?1.594??0.372

(Mcp)min625Cr???(Mcp)min(Mcp)max????t2?t2???203t2??

（1）??t1??100?t1??4t11?exp??NTU(1?Cr)?1?exp??0.372(1?0.75)???0.281

1?Crexp??NTU(1?Cr)?1?0.75exp??0.372(1?0.75)???t1??100?t1??t1???78.93℃ ??0.281

解得

t1??t1?t2100?25?????78.93℃代入（1）解得

t2???35.8℃ 將t1??t2???(100?35.8)?C?64.2?C ?t??t1???t2??(78.93?20)?C?58.93?C ?t???t1?tm??t???t??64.2?58.93??C?60.64?C ?t?64.28lnln?t??58.93換熱器的傳熱量??k?tmA?145.83?60.64?1.594?1.4?104W

第二篇：傳熱學答案

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),烘箱內空氣溫度tf1?400℃，內壁面的總表面傳熱系數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℃。設可把爐門導熱作為一維問題處理，試決定所需保溫材料的厚度。環境溫度tf2?25℃，外表面總傳熱系數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聯立得?A?0.078m;?B?0.039m

2-16 一根直徑為3mm的銅導線，每米長的電阻為2.22?10?。導線外包有厚為1mm導熱系數為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：根據題意有：

119.86?IR 解得：I?232.36A

-40 試由導熱微分方程出發，導出通過有內熱源的空心柱體的穩態導熱熱量計算式及壁中的溫度分布。?為常數。

解：有內熱源空心圓柱體導熱系數為常數的導熱微分方程式為

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

2經過積分得

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???對其求導得

2-53 過熱蒸氣在外徑為127mm的鋼管內流過，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，導熱系數??49.1W/(m.K)。蒸氣與套管間的表面傳熱系數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

?h?0?1ch?mh??0.6100, 解：按題意應使?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，一容器中裝有質量為m、比熱容為c的流體，初始溫度為tO。另一流體在管內凝結放熱，凝結溫度為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為任一時刻整個流體的溫度都是均勻的。管內流體與容器中流體間的總傳熱系數k及傳熱面積A均為以知，k為常數。試導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?c?1s熱接點的直徑應為多大？以知熱接點與氣流間的表面傳熱系數為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，一般滿足集總參數法，時間常數為：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數是否滿足集總參數法 Biv?h(V/A)?350?10.29?1020?5 ??0.0018??0.0333

故滿足集總參數法條件。

若熱接點與氣流間存在輻射換熱，則總表面傳熱系數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 一塊單側表面積為A、初溫為t0的平板，一側表面突然受到恒定熱流密度q0的加熱，另一側表面受到初溫為t?的氣流冷卻，表面傳熱系數為h。試列出物體溫度隨時間變化的微分方程式并求解之。設內阻可以不計，其他的幾何、物性參數均以知。解：由題意，物體內部熱阻可以忽略，溫度只是時間的函數，一側的對流換熱和另一側恒熱流加熱作為內熱源處理，根據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。設冷卻過程中鋼板兩側面的平均表面傳熱系數為35W/(m?K),鋼板的導熱系數為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

故可采用集總參數法處理。由平板兩邊對稱受熱，板內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??10C時，將數據代入得，?＝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傳熱系數均為50W/(m?K)。圓柱體導熱系數??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，這相當于一個厚為2??0.4m的無限大平壁的非穩態導熱問題，?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的流速流經內徑為25mm電加熱管子。均勻熱流邊界條件下在管內層流充分發展對流換熱區Nu=4.36。

求：估計在換熱充分發展區的對流換熱表面傳熱系數。

??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：一直管內徑為16cm，流體流速為1.5m/s，平均溫度為10℃，換熱進入充分發展階段。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：試比較當流體分別為氟利昂134a及水時對流換熱表面傳熱系數的相對大小。解：由附錄10及13，10℃下水及R134a的物性參數各為：

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：一個亞音速風洞實驗段的最大風速可達40m/s。設來流溫度為30℃，平板壁溫為70℃，風洞的壓力可取1.013?10Pa。

求：為了時外掠平板的流動達到5?10的Rex數，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,規定肋片的mH值不應大于1.5.在流動方向上排數大于10.求：肋片應多高

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的光譜發射率????與波長的關系如附圖所示，試估計這兩種材料的發射率?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）所有內表面均是500K的黑體；（2）所有內表面均是?＝0.6的漫射體，溫度均為500K。求：從小孔向外輻射的能量。解：設小孔面積為2A2，內腔總表面壁為

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℃，氣流對熱節點的對流換熱系數為h＝50W/（m·K），熱節點表面發射率為?＝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％

第三篇：傳熱學復習題及其答案經典總結

傳熱學復習題及其答案（Ⅰ部分）

一、概念題

1、試分析室內暖氣片的散熱過程，各個環節有哪些熱量傳遞方式？以暖氣片管內走熱水為例。

答：有以下換熱環節及傳熱方式：

（1）

由熱水到暖氣片管道內壁，熱傳遞方式為強制對流換熱；

（2）

由暖氣片管道內壁到外壁，熱傳遞方式為固體導熱；

（3）

由暖氣片管道外壁到室內空氣，熱傳遞方式有自然對流換熱和輻射換熱。

2、試分析冬季建筑室內空氣與室外空氣通過墻壁的換熱過程，各個環節有哪些熱量傳遞方式？

答：有以下換熱環節及傳熱方式：

（1）

室內空氣到墻體內壁，熱傳遞方式為自然對流換熱和輻射換熱；

（2）

墻的內壁到外壁，熱傳遞方式為固體導熱；

（3）

墻的外壁到室外空氣，熱傳遞方式有對流換熱和輻射換熱。

3、何謂非穩態導熱的正規階段？寫出其主要特點。

答：物體在加熱或冷卻過程中，物體內各處溫度隨時間的變化率具有一定的規律，物體初始溫度分布的影響逐漸消失，這個階段稱為非穩態導熱的正規階段。

4、分別寫出Nu、Re、Pr、Bi數的表達式，并說明其物理意義。

答：（1）努塞爾(Nusselt)數，它表示表面上無量綱溫度梯度的大小。（2）雷諾(Reynolds)數，它表示慣性力和粘性力的相對大小。

（3）普朗特數，它表示動量擴散厚度和能量擴散厚度的相對大小。

（4）畢渥數，它表示導熱體內部熱阻與外部熱阻的相對大小。

5、豎壁傾斜后其凝結換熱表面傳熱系數是增加還是減小？為什么？。

答：豎壁傾斜后，使液膜順壁面流動的力不再是重力而是重力的一部分，液膜流

動變慢，從而熱阻增加，表面傳熱系數減小。另外，從表面傳熱系數公式知，公式中的亦要換成，從而h減小。

6、按照導熱機理，水的氣、液、固三種狀態中那種狀態的導熱系數最大？

答：根據導熱機理可知，固體導熱系數大于液體導熱系數；液體導熱系數大于氣體導熱系數。所以水的氣、液、固三種狀態的導熱系數依次增大。

7、熱擴散系數是表征什么的物理量？它與導熱系數的區別是什么？

答：熱擴散率，與導熱系數一樣都是物性參數，它是表征物體傳遞溫度的能力大小，亦稱為導溫系數，熱擴散率取決于導熱系數

和的綜合影響；而導熱系數是反映物體的導熱能力大小的物性參數。一般情況下，穩態導熱的溫度分布取決于物體的導熱系數，但非穩態導熱的溫度分布不僅取決于物體的導熱系數，還取決于物體的導溫系數。

8、集總參數法的適用條件是什么？滿足集總參數法的物體，其內部溫度分布有何特點？

答：集總參數法的適用條件是Bi<0.1，應用于物體的導熱系數相當大，或者幾何尺寸很小，或表面傳熱系數極低；其特點是當物體內部導熱熱阻遠小于外部對流換熱熱阻時，物體內部在同一時刻均處于同一溫度，物體內部的溫度僅是時間的函數，而與位置無關。

9、灰體的含義？

答：灰體是指物體單色輻射力與同溫度黑體單色輻射力隨波長的變化曲線相似，或它的單色發射率不隨波長變化的物體；或單色吸收比與波長無關的物體，即單色吸收比為常數的物體。

10、漫射表面？

答：通常把服從蘭貝特定律的表面稱為漫射表面，即該表面的定向輻射強度與方向無關。或物體發射的輻射強度與方向無關的性質叫漫輻射，具有這樣性質的表面稱為漫射表面。

11、氣體的熱邊界層與流動邊界層的相對大小？

答：由于，對于氣體來說，所以氣體的熱邊界層的厚度大于流動邊界層的厚度。

12、沸騰換熱的臨界熱流密度的含義是什么？

答：在泡態沸騰階段時，液體溫度與壁面溫度之差若進一步增大，汽泡在表面上生成、長大，隨后引因浮力作用而離開表面。沸騰的液體主體溫度這時有一定的過熱度，故汽泡通過液體層時還會繼續被加熱、膨脹，直到逸出液面，由于氣泡的大量迅速生成和它的劇烈運動，換熱強度劇增，熱流密度隨的提高而急劇增大，直到達到熱流密度的峰值，此時的熱流密度稱為臨界熱流密度。當進一步增大時，熱流密度又開始下降。

13、影響強制對流換熱的表面換熱系數的因素有哪些？

答：影響強制對流換熱的表面換熱系數的因素有流態、流體的物性、換熱表面的幾何因素等，用函數表示為。

14、；利用同一冰箱儲存相同的物質時，試問結霜的冰箱耗電量大還是未結霜冰箱耗電量大？為什么？

答：在其它條件相同時，冰箱的結霜相當于在冰箱的蒸發器和冰箱的冷凍室（或冷藏室）之間增加了一個附加的熱阻，因此，冷凍室（或冷藏室）要達到相同的溫度，必須要求蒸發器處于更低的溫度。所以，結霜的冰箱的耗電量要大。

16、圓管臨界熱絕緣直徑與哪些因素有關？

答：圓管臨界熱絕緣直徑，根據公式加以分析（略）。

17、為什么珠狀凝結表面換熱系數比膜狀凝結表面換熱系數大？

答：膜狀凝結換熱時

沿整個壁面形成一層液膜，并且在重力的作用下流動，凝結放出的汽化潛熱必須通過液膜，因此，液膜厚度直接影響了熱量傳遞。

珠狀凝結換熱時，凝結液體不能很好的浸潤壁面，僅在壁面上形成許多小液珠，此時壁面的部分表面與蒸汽直接接觸，因此，換熱速率遠大于膜狀凝結換熱。

18、不凝結氣體對表面凝結換熱強弱有何影響？

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，使得傳熱驅動力即溫差減小；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。因此，上述兩方面原因導致凝結換熱時的表面傳熱系數降低。

19、空氣橫掠垂直管束時，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，沿液膜流動方向管排數越多，換熱強度降低，為什么？

答：空氣橫掠垂直管束時，沿流動方向管排數越多，氣流擾動越強，換熱越強，而蒸汽在水平管束外凝結時，沿液膜流動方向管排數越多，凝結液膜越厚，凝結換熱熱阻越大，換熱強度降低。

20、寫出時間常數的表達式，時間常數是從什么導熱問題中定義出來的？它與哪些因素有關？

答：時間常數的表達式為，是從非穩態導熱問題中定義出來的，它不僅取決于幾何參數和物性參數，還取決于換熱條件h。

21、什么是物體表面的發射率？它與哪些因素有關？

答：實際物體的輻射力與同溫度下黑體輻射力之比稱為該物體的發射率，物體的發射率只取決于物體的表面特性（物體的種類、表面狀況和溫度），而與外界條件無關。

22、什么是物體表面的吸收比（率）？它與哪些因素有關？

答：物體對投入輻射所吸收的百分數稱為該物體的吸收比（率），物體的吸收比（率）只取決于物體的表面特性（物體的種類、表面狀況和溫度），對于全波長的特性還與投射能量的波長分布有關關。

23、何謂遮熱板（罩）？

答：插入兩個輻射換熱表面之間的用于削弱兩個表面之間輻射換熱的薄板或罩。

24、黑體輻射包括哪幾個定律？

答：普朗克定律、維恩位移定律、斯蒂芬－玻爾茲曼定律、蘭貝特定律。

25、其它條件相同時，同一根管子橫向沖刷與縱向沖刷相比，哪個的表面換熱系數大？為什么？

答：同一根管子橫向沖刷比縱向沖刷相比的表面換熱系數大。因為縱向沖刷時相當于外掠平板的流動，熱邊界層較厚，熱阻較大；而橫向沖刷時熱邊界層較薄且在邊界層由于分離而產生的旋渦，增加了流體擾動，因而換熱增強。

26、下列三種關聯式描述的是那種對流換熱？，答：描述的是無相變的強迫對流換熱，且自然對流不可忽略；

描述的是自然對流可忽略的無相變的強迫對流換熱；描述的是自然對流換熱。

27、寫出輻射換熱中兩表面間的平均角系數的表達式，并說明其物理意義。

答：平均角系數X1,2=，它表示A1表面發射出的輻射能中直接落到另一表面A2上的百分數。或者它表示離開A1表面的輻射能中直接落到另一表面A2上的百分數。

28、表面輻射熱阻

答：當物體表面不是黑體時，該表面不能全部吸收外來投射的輻射能量，這相當于表面存在熱阻，該熱阻稱為表面輻射熱阻，常以表示。

29、有效輻射

答：單位時間內離開單位面積的總輻射能為該表面的有效輻射J，它包括輻射表面的自身的輻射E和該表面對投射輻射G的反射輻射，即。

30、換熱器的污垢熱阻

答：換熱設備運行一段時間以后，在管壁產生污垢層，由于污垢的導熱系數較小，熱阻不可以忽略，這種由于污垢生成的產生的熱阻稱為污垢熱阻。

31、在寒冷的北方地區，建房用磚采用實心磚還是多孔的空心磚好？為什么？

答：采用空心磚較好，因為空心磚內部充滿著空氣，而空氣的導熱系數相對較小，熱阻較大，空心磚導熱性較之實心磚差，同一條件下空心磚的房間的散熱量小保溫性好。

32、下列材料中導熱系數最大的是

（純銅）

(a)

純銅

(b)純鐵

(c)黃銅

(d)天然金剛石

33、什么是雷諾類比律（寫出表達式）？它的應用條件是什么？答：雷諾類比率：，條件：Pr=1，34、下列工質的普朗特數最小的是

（液態金屬）

(a)水

(b)

空氣

(c)液態金屬

(d)變壓器油

35、為什么多層平壁中的溫度分布曲線不是一條連續的直線而是一條折線？

36、對管殼式換熱器來說，兩種工質在下列哪種情況下，何種工質走管內，何種工質走管外？

(1)

清潔的和不清潔的工質(2)腐蝕性大與小的工質(3)高溫與低溫的工質

(2)

答：（1）不清潔流體應在管內，因為殼側清洗比較困難，而管內可以拆開端蓋進行清洗；（2）腐蝕性大的流體走管內，因為更換管束的代價比更換殼體要低，且如將腐蝕性大的流體走殼程，被腐蝕的不僅是殼體，還有管子外側。

（3）溫度低的流體置于殼側，這樣可以減小換熱器的散熱損失。

37、北方深秋季節的清晨，樹葉葉面上常常結霜。試問樹葉上、下表面的哪一面上容易結霜？為什么？

答：霜會容易結在樹葉的上表面，因為樹葉上表面朝向太空，而太空表面的溫度會低于攝氏零度；下表面朝向地面，而地球表面的溫度一般在零度以上。相對于下表面來說，樹葉上表面向外輻射熱量較多，溫度下降的快，一旦低于零度時便會結霜。

38、什么是物體的發射率和吸收率？二者在什么條件下相等？

答：實際物體的輻射力與同溫度下黑體的輻射力之比稱為該物體的發射率；投射到物體表面的總能量中被吸收的能量所占的份額是物體的吸收率。由基爾霍夫定律可知：當物體表面為漫灰表面時，二者相等。

39、窗玻璃對紅外線幾乎是不透過的，但為什么隔著玻璃曬太陽卻使人感到暖和？

答：窗玻璃對紅外線幾乎不透過，但對可見光則是可透過的，當隔著玻璃曬太陽時，太陽光可以穿過玻璃進入室內，而室內物體發出的紅外線卻被阻隔在室內，因房間內溫度越來越高，從而感到暖和。

40、對流換熱過程微分方程式與導熱過程的第三類邊界條件表達式有什么不同之處？

答：對流換熱過程微分方程式與導熱過程的第三類邊界條件表達式都可以用下式表示，但是，前者的導熱系數為流體的導熱系數，而且表面傳熱系數h是未知的；后者的導熱系數為固體的導熱系數，而且表面傳熱系數h是已知的。

41、寫出豎平壁上膜狀凝結的冷凝雷諾數的表達式。

答：冷凝雷諾數：,或者，其中

42、為什么用電加熱時容易發生電熱管壁被燒毀的現象？而采用蒸汽加熱時則不會？

答：用電加熱時，加熱方式屬于表面熱流密度可控制的，而采用蒸汽加熱時則屬于壁面溫度可控制的情形。由大容器飽和沸騰曲線可知，當熱流密度一旦超過臨界熱流密度時，工況就有可能很快跳至穩定的膜態沸騰，使得表面溫度快速上升，當超過壁面得燒毀溫度時，就會導致設備的燒毀；采用蒸汽加熱由于壁面溫度可控制，就容易控制壁面的溫升，避免設備壁面溫度過度升高，使其溫度始終低于設備的燒毀溫度。

43、用熱電偶監測氣流溫度隨時間變化規律時，應如何選擇熱電偶節點的大小？

答：在其它條件相同時，熱電偶節點越大，它的溫度變化一定幅度所需要吸收（或放出）的熱量越多，此時雖然節點換熱表面積也有所增大，但其增大的幅度小于體積增大的幅度。故綜合地講，節點大的熱電偶在相同的時間內吸收熱量所產生的溫升要小一些。由定義知，為節點的半徑，顯然，節點半徑越小，時間常數越小，熱電偶的相應速度越快。

44、由導熱微分方程可知，非穩態導熱只與熱擴散率有關，而與導熱系數無關。你認為對嗎？

答：由于描述一個導熱問題的完整數學表達，不僅包括控制方程，還包括定解條件。雖然非穩態導熱控制方程只與熱擴散率有關，但邊界條件中卻有可能包括導熱系數。因此，上述觀點不正確。

45、由對流換微分方程可知，該式中沒有出現流速，有人因此認為表面傳熱系數與流體速度場無關。你認為對嗎？

答：這種說法不正確，因為在描述流動的能量方程中，對流項含有流體速度，要獲得流體的溫度場，必須先獲得流體的速度場，在對流換熱中流動與換熱是密不可分的。因此，對流換熱的表面傳熱系數與流體速度有關。

46、什么是等溫線？在連續的溫度場中，等溫線的特點是什么？

47.大平壁在等溫介質中冷卻的冷卻率與哪些因素有關

48、何謂集總參數法？其應用的條件是什么？應怎樣選擇定型尺寸？

答：集總參數法是忽略物體內部導熱熱阻的簡化分析方法。應用于物體的導熱系數相當大，或者幾何尺寸很小，或表面傳熱系數極低。集總參數法的適用條件是對于平板Bi<0.1，對于圓柱Bi<0.05，對于球Bi<0.033。

49、寫出計算一維等截面直肋散熱量的公式。

50、簡述遮熱罩削弱輻射換熱的基本思想。

51、判定兩個物理現象相似的條件是什么？

1.同名的以定特征數相等；2.單值性條件相似

52、試述強化管內流體對流換熱采用的方法，并簡述理由。

54、影響膜狀凝結換熱的主要熱阻是什么？

55、大空間飽和沸騰有哪三種狀態？什么是沸騰換熱的臨界熱負荷？

答：核態沸騰、過渡沸騰、穩定膜態沸騰。由大容器飽和沸騰曲線可知，當熱流密度一旦超過臨界熱流密度時，工況就有可能很快跳至穩定的膜態沸騰，使得表面溫度快速上升，當超過壁面得燒毀溫度時，就會導致設備的燒毀，這個臨界熱負荷為沸騰換熱的臨界熱負荷。

56、寫出傅立葉定律的數學表達式，并解釋其物理意義。

57、簡要說明太陽能集熱器采用的選擇性表面應具備的性質和作用原理。

58、試用傳熱學理論解釋熱水瓶的保溫原理。

59、無內熱源，常物性二維導熱物體在某一瞬時的溫度分布為t＝2y2cosx。試說明該導熱物體在x＝0，y=1處的溫度是隨時間增加逐漸升高，還是逐漸降低。

答：由導熱控制方程，得：

當時，故該點溫度隨時間增加而升高。

60、工程中應用多孔性材料作保溫隔熱,使用時應注意什么問題?為什么?

答：應注意防潮。保溫材料的一個共同特點是它們經常呈多孔狀，或者具有纖維結構，其中的熱量傳遞是導熱、對流換熱、熱輻射三種傳熱機理聯合作用的綜合過程。如果保溫材料受潮，水分將替代孔隙中的空氣，這樣不僅水分的導熱系數高于空氣，而且對流換熱強度大幅度增加，這樣材料保溫性能會急劇下降。

61、用套管溫度計測量容器內的流體溫度，為了減小測溫誤差，套管材料選用銅還是不銹鋼?

答：由于套管溫度計的套管可以視為一維等截面直助，要減小測溫誤差(即使套管頂部溫度tH盡量接近流體溫度tf)，應盡量減小沿套管長度流向容器壁面的熱量，即增大該方向的熱阻。所以，從套管樹料上說應采用導熱系數更小的不銹鋼。

62、兩種幾何尺寸完全相同的等截面直肋，在完全相同的對流環境(即表面傳熱系數和流體溫皮均相同)下，沿肋高方向溫度分布曲線如圖所示。請判斷兩種材料導熱系數的大小和肋效率的高低?

答：對一維肋片，導熱系數越高時，沿肋高方向熱阻越小，因而沿肋高方向的溫度變化(降落或上升)越小。因此曲線1對應的是導熱系數大的材料．曲線2對應導熱系數小的材料。而且，由肋效率的定義知，曲線1的肋效率高于曲線2。

63、一維無內熱源、平壁穩態導熱的溫度場如圖所示。試說明它的導熱系數λ是隨溫度增加而增加，還是隨溫度增加而減小?

答:由傅立葉里葉定律，圖中隨x增加而減小，因而隨2增加x而增加，而溫度t隨x增加而降低，所以導熱系數隨溫度增加而減小。

64、夏季在維持20℃的室內工作，穿單衣感到舒適，而冬季在保持22℃的室內工作時，卻必須穿絨衣才覺得舒服。試從傳熱的觀點分析原因。

答：首先，冬季和夏季的最大區別是室外溫度的不同。夏季室外溫度比室內氣溫高，因此通過墻壁的熱量傳遞方向是出室外傳向室內。而冬季室外氣溫比室內低，通過墻壁的熱量傳遞方向是由室內傳向室外。因此冬季和夏季墻壁內表面溫度不同，夏季高而冬季低。因此，盡管冬季室內溫度(22℃)比夏季略高(20℃)，但人體在冬季通過輻射與墻壁的散熱比夏季高很多。根據上題人體對冷感的感受主要是散熱量的原理，在冬季散熱量大，因此要穿厚一些的絨衣。

65、冬天，經過在白天太陽底下曬過的棉被，晚上蓋起來感到很暖和，并且經過拍打以后，效果更加明顯。試解釋原因。

答：棉被經過晾曬以后，可使棉花的空隙里進人更多的空氣。而空氣在狹小的棉絮空間里的熱量傳遞方式主要是導熱，由于空氣的導熱系數較小(20℃，1.01325×105Pa時，空氣導熱系數為0.0259W/(m·K)，具有良好的保溫性能。而經過拍打的棉被可以讓更多的空氣進入，因而效果更明顯。

66、由對流換熱微分方程知，該式中沒有出現流速，有人因此得出結論：表面傳熱系數h與流體速度場無關。試判斷這種說法的正確性?

答：這種說法不正確，因為在描述流動的能量微分方程中，對流項含有流體速度，即要獲得流體的溫度場，必須先獲得其速度場，“流動與換熱密不可分”。因此表面傳熱系數必與流體速度場有關。

67、在流體溫度邊界層中，何處溫度梯度的絕對值最大?為什么?有人說對一定表面傳熱溫差的同種流體，可以用貼壁處溫度梯度絕對值的大小來判斷表面傳熱系數h的大小，你認為對嗎?

答：在溫度邊界層中，貼壁處流體溫度梯度的絕對值最大，因為壁面與流體間的熱量交換都要通過貼壁處不動的薄流體層，因而這里換熱最劇烈。由對流換熱微分方程，對一定表面傳熱溫差的同種流體λ與△t均保持為常數，因而可用絕對值的大小來判斷表面傳熱系數h的大小。

68、簡述邊界層理論的基本論點。

答：邊界層厚度δ、δt與壁的尺寸l相比是極小值；

邊界層內壁面速度梯度及溫度梯度最大；

邊界層流動狀態分為層流與紊流,而紊流邊界層內,緊貼壁面處仍將是層流,稱為層流底層；

流場可以劃分為兩個區：邊界層區（粘滯力起作用）和主流區，溫度同樣場可以劃分為兩個區：邊界層區（存在溫差）和主流區（等溫區域）；

對流換熱熱阻主要集中在熱邊界層區域的導熱熱阻。層流邊界層的熱阻為整個邊界層的導熱熱阻。紊流邊界層的熱阻為層流底層的導熱熱阻

69、有若干個同類物理現象,怎樣才能說明其單值性條件相似。試設想用什么方法對以實現物體表面溫度恒定、表面熱流量恒定的邊界條件?

答：所謂單值條件是指包含在準則中的各已知物理量，即影響過程特點的那些條件──時間條件、物理條件、邊界條件。所謂單值性條件相似,首先是時間條件相似(穩態過程不存在此條件)。然后,幾何條件、邊界條件及物理條件要分別成比例。采用飽和蒸汽（或飽和液體）加熱（或冷卻）可實現物體表面溫度恒定的邊界條件，而采用電加熱可實現表面熱流量恒定的邊界條件。

70、對皆內強制對流換熱，為何采用短管和彎管可以強化流體的換熱?

答：采用短管，主要是利用流體在管內換熱處于入口段溫度邊界層較薄，因而換熱強的特點，即所謂的“入口效應”，從而強化換熱。而對于彎管，流體流經彎管時，由于離心力作用，在橫截面上產生二次環流，增加了擾動，從而強化了換熱。

71、在地球表面某實驗室內設計的自然對流換熱實驗，到太空中是否仍然有效，為什么？

答：該實驗到太空中無法得到地面上的實驗結果。因為自然對流是由流體內部的溫度差從而引起密度差并在重力的作用下引起的。在太空中實驗裝置格處于失重狀態，因而無法形成自然對流，所以無法得到頂期的實驗結果。

72、在對流溫度差大小相同的條件下,在夏季和冬季,屋頂天花板內表面的對流放熱系數是否相同?為什么?

答：在夏季和冬季兩種情況下,雖然它們的對流溫差相同,但它們的內表面的對流放熱系數卻不一定相等。原因:在夏季tf＜tw,在冬季tf＞tw,即在夏季,溫度較高的水平壁面在上,溫度較低的空氣在下,自然對流不易產生,因此放熱系數較低.反之,在冬季,溫度較低的水平壁面在上,而溫度較高的空氣在下,自然對流運動較強烈,因此,放熱系數較高。

73、試述沸騰換熱過程中熱量傳遞的途徑。

答：半徑R≥Rmin的汽泡在核心處形成之后,隨著進一步地的加熱,它的體積將不斷增大,此時的熱量是以導熱方式輸入,其途徑一是由汽泡周圍的過熱液體通過汽液界面輸入,另一是直接由汽泡下面的汽固界面輸入,由于液體的導熱系數遠大于蒸汽,故熱量傳遞的主要途徑為前者。

當汽泡離開壁面升入液體后,周圍過熱液體繼續對它進行加熱,直到逸出液面,進入蒸汽空間。

74、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，試問滴在哪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℃和℃，由大容器飽和沸騰曲線，前者表面發生的是核態沸騰，后者發生膜態沸騰。雖然前者傳熱溫差小，但其表面傳熱系數大，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。

75、有—臺放置于室外的冷庫，從減小冷庫冷量損失的角度出發，冷庫外殼顏色應涂成深色還是淺色?

答：要減少冷庫冷損，須盡可能少地吸收外界熱量，而盡可能多地向外釋放熱量。因此冷庫敗取較淺的顏色，從而使吸收的可見光能量較少，而向外發射的紅外線較多。

76、何謂“漫─灰表面”?有何實際意義?

答：“漫─灰表面”是研究實際物體表面時建立的理想體模型.漫輻射、漫反射指物體表面在輻射、反射時各方向相同.灰表面是指在同一溫度下表面的輻射光譜與黑體輻射光譜相似,吸收率也取定值.“漫─灰表面”的實際意義在于將物體的輻射、反射、吸收等性質理想化,可應用熱輻射的基本定律了。大部分工程材料可作為漫輻射表面,并在紅外線波長范圍內近似看作灰體.從而可將基爾霍夫定律應用于輻射換熱計算中。

77、某樓房室內是用白灰粉刷的,但即使在晴朗的白天,遠眺該樓房的窗口時,總覺得里面黑洞洞的,這是為什么?

答：窗口相對于室內面積來說較小,當射線(可見光射線等)從窗口進入室內時在室內經過多次反復吸收、反射,只有極少的可見光射線從窗口反射出來,由于觀察點距離窗口很遠,故從窗口反射出來的可見光到達觀察點的份額很小,因而就很難反射到遠眺人的眼里,所以我們就覺得窗口里面黑洞洞的.78、黑體表面與重輻射面相比，均有J=Eb。這是否意味著黑體表面與重輻射面具有相同的性質？

答：雖然黑體表面與重輻射面均具有J=Eb的特點，但二者具有不同的性質。黑體表面的溫度不依賴于其他參與輻射的表面，相當于源熱勢。而重輻射面的溫度則是浮動的，取決于參與輻射的其他表面。

79、要增強物體間的輻射換熱，有人提出用發射率ε大的材料。而根據基爾霍夫定律，對漫灰表面ε＝α，即發射率大的物體同時其吸收率也大。有人因此得出結論：用增大發射率ε的方法無法增強輻射換熱。請判斷這種說法的正確性，并說明理由。

答：在其他條件不變時，由物體的表面熱阻可知，當ε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。

80、對殼管式換熱器來說，兩種流體在下列情況下，何種走管內，何種走管外？

(1)清潔與不清潔的；(2)腐蝕性大與小的；(3)溫度高與低的；(4)壓力大與小的；(5)流量大與小的；(6)粘度大與小的。

答：(1)不清潔流體應在管內，因為殼側清洗比較困難，而管內可定期折開端蓋清洗；(2)腐蝕性大的流體走管內，因為更換管束的代價比更換殼體要低，且如將腐蝕性強的流體置于殼側，被腐蝕的不僅是殼體，還有管子；(3)溫度低的流體置于殼側，這樣可以減小換熱器散熱損失；(4)壓力大的流體置于管內，因為管側耐壓高，且低壓流體置于殼側時有利于減小阻力損；(5)流量大的流體放在管外，橫向沖刷管束可使表面傳熱系數增加；(6)粘度大的流體放在管外，可使管外側表面傳熱系數增加。

二、計算題

（一）計算題解題方略

1、穩態導熱問題

（1）截面直肋肋片的傳熱量和肋端溫度的求解。

（1）

（2）

（3）

（4）

（5）

（6）

（2）單層及多層平壁在第三類邊界條件

（7）

（8）

（9）

下導熱問題的計算，（3）單層及多層圓筒壁在第三類邊界條件下導熱

每米供熱管道的散熱損失。

2、非穩態導熱問題

（1）集總參數法求解任意形狀物體（如熱電偶）的瞬態冷卻或加熱問題。

（2）公式法或諾謨圖法求解任意形狀物體（如熱電偶或平板）的瞬態冷卻或加熱問題。

3、對流換熱問題

（1）外掠平板或管內強制對流換熱問題在不同流態下的換熱分析及計算。

（2）橫掠單管或管束的自然或強制對流換熱問題的計算。

4、輻射換熱問題

（1）兩個和三個非凹面組成的封閉腔體，各個表面之間的輻射換熱問題的計算，（2）兩個平行平板之間的輻射換熱問題的計算。

5、注意事項

（1）

對流換熱問題中，當流體為氣流時，有時需要同時考慮對流和輻射換熱；

（2）

對于長直的園管換熱問題，往往要計算單位管長的換熱量；

（3）

對于管內強迫對流換熱問題，應注意層流和紊流時的實驗關聯式的選取，而且流體定性溫度的在不同邊界條件下（如常壁溫和常熱流邊界條件）確定方法有兩種：算數平均法和對數平均法。

（4）

注意多個非凹面組成的封閉腔體，各個表面之間的輻射換熱問題的計算中的某個表面的凈輻射熱量與任意兩個表面之間的輻射換熱量的區別與聯系。

（二）計算題例題

1、室內一根水平放置的無限長的蒸汽管道，其保溫層外徑d=583

mm，外表面實測平均溫度及空氣溫度分別為，此時空氣與管道外表面間的自然對流換熱的表面傳熱系數h=3.42

W

/(m2

K),墻壁的溫度近似取為室內空氣的溫度，保溫層外表面的發射率

問：（1）

此管道外壁的換熱必須考慮哪些熱量傳遞方式；

（2）計算每米長度管道外壁的總散熱量。(12分)

解：

（1）此管道外壁的換熱有輻射換熱和自然對流換熱兩種方式。

（2）把管道每米長度上的散熱量記為

當僅考慮自然對流時，單位長度上的自然對流散熱

近似地取墻壁的溫度為室內空氣溫度，于是每米長度管道外表面與室內物體及墻壁之間的輻射為：

總的散熱量為

x

t

O2、如圖所示的墻壁，其導熱系數為50W/(m·K),厚度為50mm，在穩態情況下的墻壁內的一維溫度分布為：t=200-2000x2，式中t的單位為0C，x單位為m。試求：

(1)墻壁兩側表面的熱流密度；

(2)墻壁內單位體積的內熱源生成的熱量。

解：(1)由傅立葉定律：

所以墻壁兩側的熱流密度：

(3)

由導熱微分方程得：

3、一根直徑為1mm的銅導線，每米的電阻為。導線外包有厚度為0.5mm，導熱系數為0.15W/(m·K)的絕緣層。限定絕緣層的最高溫度為650C，絕緣層的外表面溫度受環境影響，假設為400C。試確定該導線的最大允許電流為多少？

解：(1)以長度為L的導線為例，導線通電后生成的熱量為,其中的一部分熱量用于導線的升溫，其熱量為：一部分熱量通過絕熱層的導熱傳到大氣中，其熱量為：。

根據能量守恒定律知：

即

(2)當導線達到最高溫度時，導線處于穩態導熱，，4、解：以長度為L的導線為例，通電后生成的熱量為I2RL。所生成的熱量，一部分通過絕緣層以導熱方式傳遞到大氣中，另一部分熱量則用于導線溫度的升高。

(1)

導熱熱量

(2)

溫度的升高所需要的熱量

(3)根據能量守恒定律有：

(4)當時，導線處于最高溫度。于是，即

4、初溫為250C的熱電偶被置于溫度為2500C的氣流中，設熱電偶節點可以近似看成球形，要使其時間常數，問熱節點的直徑為多大？忽略熱電偶引線的影響，且熱節點與氣流間的表面傳熱系數為h=300W

/(m2

K)，熱節點材料的物性參數為：導熱系數為20W/(m·K)，如果氣流與熱節點間存在著輻射換熱，且保持熱電偶時間常數不變，則對所需熱節點直徑大小有和影響？

解：（1）

解：由于熱電偶的直徑較小，一般滿足集總參數條件，時間常數為,故熱電偶直徑：

驗證畢渥數Bi是否滿足集總參數法：

滿足集總參數法條件。

(2)若熱節點與氣流間存在輻射換熱，則總的表面傳熱系數h（包括對流和輻射）將增加，由知，要保持不變，可以使增加，即熱節點的直徑增加。

5、空氣以10m/s速度外掠0.8m長的平板，故熱電偶的直徑：

驗證Bi數是否滿足集總參數法：

說明上述假設是正確的。

5、空氣以10m/s速度外掠0.8m的長平板，,，計算該平板在臨界雷諾數下的、全板平均表面傳熱系數以及換熱量。（層流時平板表面局部努塞爾數，紊流時平板表面局部努塞爾數，板寬為1m，已知，定性溫度時的物性參數為：，）

解：(1)根據臨界雷諾數求解由層流轉變到紊流時的臨界長度,此時空氣得物性參數為：，由于板長是0.8m，所以，整個平板表面的邊界層的流態皆為層流

(2)板長為0.8m時，整個平板表面的邊界層的雷諾數為：

解：臨界長度

由于板長為0.8m，所以整個平板表面的流動邊界層流態皆為層流。此時

當平板長度為0.8m時，雷諾數

全板平均表面傳熱系數:

全板平均表面換熱量

6、一厚度為2δ的無限大平壁，導熱系數λ為常量，壁內具有均勻的內熱源Φ(單位為W/m3)，邊界條件為x＝0，t=tw1；x=2δ，t=tw2；tw1＞tw2。試求平壁內的穩態溫度分布t(x)及最高溫度的位置xtmax，并畫出溫度分布的示意圖。

解建立數學描述如下：，，據可得最高溫度的位置xtmax，即。

溫度分布的示意圖見圖。

7、金屬實心長棒通電加熱,單位長度的熱功率等于Φl(單位是W/m)，材料的導熱系數λ，表面發射率ε、周圍氣體溫度為tf，輻射環境溫度為Tsur，表面傳熱系數h均已知，棒的初始溫度為t0。試給出此導熱問題的數學描述。

解：此導熱問題的數學描述

8、熱處理工藝中，常用銀球來測定淬火介質的冷卻能力。今有兩個直徑均為20mm的銀球，加熱到650℃后分別置于20℃的靜止水和20℃的循環水容器中。當兩個銀球中心溫度均由650℃變化到450℃時，用熱電偶分別測得兩種情況下的降溫速率分別為180℃／s及360℃／s。在上述溫度范圍內銀的物性參數ρ＝10

500

kg／m3，c＝2．62×102J／(kg·K)，＝360w／(m·K)。試求兩種情況下銀球與水之間的表面傳熱系數。

解：本題表面傳熱系數未知，即Bi數為未知參數，所以無法判斷是否滿足集總參數法條件。為此．先假定滿足集總參數法條件，然后驗算。

(1)對靜止水情形，由

且，故：

驗算Bi數：

滿足集總參數條件。

(2)對循環水情形，同理，驗算，不滿足集總參數法條件。改用諾謨圖。

此時。

查圖得，故：

9、初始溫度為300℃，直徑為12cm，高為12cm的短鋼柱體，被置于溫度為30℃的大油槽中，其全部表面均可受到油的冷卻，冷卻過程中鋼柱體與油的表面傳熱系數為300w／(m2·K)。鋼柱體的導熱系數＝48W／(m·K)，熱擴散率a=1×10-5

m2/s。試確定5min后鋼柱體中的最大溫差。

解：本題屬二維非穩態導熱問題，可采用相應的無限長圓柱體和無限大平板的乘積解求解。顯然，圓柱體內最高溫度位于柱體中心，最低溫度位于柱體的上、下邊角處。

對無限長圓柱：，查教材附錄2圖l，得：，由附錄2圖2，得：，其中表示表面過于溫度。

所以：

對無限大平板：

由教材圖3—6得：，由教材圖3—7得：

所以

所以短圓柱中的最低溫度：

即：℃

短圓柱中最高溫度：

℃

故5min后鋼柱體中最大溫差：℃

10、溫度為50℃，壓力為1.01325×105Pa的空氣，平行掠過一塊表面溫度為100℃的平板上表面，平板下表面絕熱。平板沿流動方向長度為0.2m，寬度為0.1m。按平板長度計算的Re數為4×l04。試確定：

(1)平板表面與空氣間的表面傳熱系數和傳熱量；

(2)如果空氣流速增加一倍，壓力增加到10.1325×105Pa，平板表面與空氣的表面傳熱系數和傳熱量。

解：本題為空氣外掠平板強制對流換熱問題。

(1)由于Re＝4×104＜5×105，屬層流狀態。故：

空氣定性溫度：℃

空氣的物性參數為，Pr=0.70

故：

W/（m2.K）

散熱量W

(2)若流速增加一倍，壓力，則，而：，故：

所以：，屬湍流。

據教材式(5—42b)=961

W/（m2·K）

散熱量：W11、用熱線風速儀測定氣流速度的試驗中．將直徑為0.1mm的電熱絲與來流方向垂直放置，來流溫度為25℃，電熱絲溫度為55℃，測得電加熱功率為20W／m。假定除對流外其他熱損失可忽略不計。試確定此時的來流速度。

解本題為空氣外掠圓柱體強制對流換熱問題。

由題意，＝20

W/m，由牛頓冷卻公式

W/（m2·K）

定性溫度：℃

空氣的物性值：，m2/s，由此得：

假設Re數之值范圍在40-4000，有：，其中C=0.683，n=0.466

即：，得Re=233.12符合上述假設范圍。

故：m/s12、一所平頂屋，屋面材料厚δ＝0.2m，導熱系數λw=0.6W/(m·K)，屋面兩側的材料發射率ε均為0.9。冬初，室內溫度維持tf1＝18℃，室內四周墻壁亦為18℃，且它的面積遠大于頂棚面積。天空有效輻射溫度為-60℃。室內頂棚表面對流表面傳熱系數h1＝0.529W/(m2·K)，屋頂對流表面傳熱系數h2=21.1W/(m2·K)，問當室外氣溫降到多少度時，屋面即開始結霜(tw2＝0℃)，此時室內頂棚溫度為多少?此題是否可算出復合換熱表面傳熱系數及其傳熱系數?

解：⑴求室內頂棚溫度tw1

穩態時由熱平衡，應有如下關系式成立：

室內復合換熱量Φ’=導熱量Φ=室內復合換熱量Φ”；

因Φ’=Φ，且結霜時℃，可得：，即

解得：℃。

⑵求室外氣溫tf2

因Φ”=Φ，可得：，即：

℃

⑶注意到傳熱方向，可以求出復合換熱系數hf1、hf2

依據，得

依據，得

⑷求傳熱系數K13、一蒸汽冷凝器，內側為ts=110℃的干飽和蒸汽，汽化潛熱r=2230，外側為冷卻水，進出口水溫分別為30℃和80℃，已知內外側換熱系數分別為104，及3000，該冷凝器面積A=2m2，現為了強化傳熱在外側加肋，肋壁面積為原面積的4倍，肋壁總效率η=0.9，若忽略冷凝器本身導熱熱阻，求單位時間冷凝蒸汽量。

解：對數平均溫差：℃，℃

℃

傳熱系數

單位時間冷凝蒸汽量：

14、一臺逆流套管式換熱器在下列條件下運行，傳熱系數保持不變，冷流體質流量0.125kg/s，定壓比熱為4200J/kg℃，入口溫度40℃，出口溫度95℃。熱流體質流量0.125kg/s，定壓比熱為2100J/kg℃，入口溫度210℃，(1)該換熱器最大可能的傳熱量及效能分別是多少？(2)若冷、熱流體側的對流換熱系數及污垢熱阻分別為2000W/m2℃、0.0004m2℃/W、120W/m2℃、0.0001m2℃/W，且可忽略管壁的導熱熱阻，試利用對數平均溫差法確定該套管式換熱器的換熱面積。

解：（1）確定換熱器最大可能的傳熱量：

確定換熱器的效能：

根據熱平衡方程式確定熱流體出口溫度，即：

℃

確定換熱器的面積：

對數平均溫差：℃，℃

℃

1．熱交換器的總傳熱系數與傳熱方程：。

能量守恒方程(不計散熱損失)：

該式與一般傳熱方程的區別在于傳熱溫差是沿程變化的。

2．對數平均溫差是在若干簡化假設條件下得出的換熱器沿程傳熱溫差的積分平均值。對各種不同流動布置形式的換熱器有，ε△t稱為溫差修正系數。

第四篇：南昌大學傳熱學網絡教學平臺作業匯總

1.傳熱的基本方式是（A）。

（A)導熱、對流和輻射；（B）導熱、對流換熱和輻射；

（C）導熱、對流和輻射換熱；（D）導熱、對流換熱和輻射換熱。2.按照導熱機理，水的三種狀態下(C)的導熱系數最小。（A）冰；（B）液態水；（C）水蒸汽；（D）不確定。

3.當外徑為d2的管道采取保溫措施時，應當選用臨界熱絕緣直徑dc（C）的材料。（A）大于d2；（B）dc沒有要求；（C）小于d2；（D）不確定。4.通過有內熱源的大平壁的導熱，其內的溫度分布為(D)，熱流密度()。（A）直線，常量；（B）曲線，常量；（C）直線，變量；（D）曲線，變量。5.熱力管道外用導熱系數大和小兩層保溫材料保溫, 下列說法正確的是（A）。

（A）將導熱系數小的材料放在內測，則保溫效果好；（B）將導熱系數大的材料放在內測，則保溫效果好；（C）無論保溫材料怎么放置，保溫效果一樣；（D）無法確定。

6.凡平均溫度不高于350℃，導熱系數不大于(B)W／m·℃的材料稱為保溫材料。（A）0.2；（B）0.12；（C）0.02；（D）0.18 7.一維常物性穩態導熱物體中，溫度分布與導熱系數無關的條件是（A）。（A）無內熱源；（B）內熱源為定值；（C）負內熱源；（D）正內熱源。

8.物性參數為常數的一圓柱導線，通過的電流均勻發熱，導線與空氣間的表面傳熱系數恒定，建立導線的導熱微分方程采用（C）。

（A）直角坐標下一維有內熱源的穩態導熱微分方程；（B）直角坐標下一維有內熱源的不穩態導熱微分熱方程；（C）柱坐標下一維有內熱源的穩態導熱微分熱方程；（D）柱坐標下一維有內熱源的不穩態導熱微分熱方程。

9.冬天時節，被子經過白天晾曬，晚上人蓋著感覺暖和，是因為（C）。（A）被子中蓄存了熱量，晚上釋放出來了；（B）被子變厚了；（C）被子的導熱系數變小了；（D）被子外表面的對流換熱減小了。

1．下列那種情況內燃機汽缸溫度場不會隨時間發生變化？ D A.內燃機啟動過程 B.內燃機停機 C.內燃機變工況運 D.內燃機定速運行

2．冬天用手分別觸摸置于同一環境中的木塊和鐵塊，感到鐵塊很涼，這是什么原因? D A.因為鐵塊的溫度比木塊低 B.因為鐵塊摸上去比木塊硬 C.因為鐵塊的導熱系數比木塊大 D.因為鐵塊的導溫系數比木塊大 3．忽略物體內部導熱熱阻的分析方法稱為(D)。

A.正規狀況法 B.數學分析法 C.數值解法 D.集總參數法 4．下列哪個是非穩態導熱的表達式？ B A.t=f（x，y，z）B.t=f（y，τ）C.t=f（x，y）D.t=f（z，x）5．下列那個表示非穩態導熱過程的無因次時間？B A.Bi B.Fo C.Ｒe D.Ｐr

1.影響強制對流換熱的主要因素有、、、。

2.溫度邊界層越 對流換熱系數越大，流體剛流入管道作層流換熱，其局部對流換熱系數沿管長逐漸。這是由于。

3.減小管內湍流對流傳熱熱阻的方法有、、、。4.反映對流換熱強度的準則為。其數學表達式為。二.選擇題：

1.流體在管內流動進行對流換熱，當進入充分發展段時，沿程表面傳熱系數hx將（）。A．增大； B.不變； C.減大； D.不確定。

2.一種流體以相同的速度在相同的溫度及邊界條件下沿管內作受迫紊流換熱，兩個管子的直徑分別是d1和d2，其中d1

A.Nu=f(Re,Pr)； B.Nu=f(Re)； C.Nu=f(Gr,Pr)； D.Nu=f(Gr)5.無限空間自然對流，在常壁溫或常熱流邊界條件下，當流態達到旺盛紊流時，沿程對流換熱系數hx將（）。

A.增大； B.不變； C.減小； D.不確定

6.什么條件下，熱邊界層厚度與流動邊界層厚度是相等的（）。A.Pr<1； B.Pr=1； C.Pr>1； D.不確定。

7.無限空間自然對流，在常壁溫或常熱流邊界條件下，當流態達到旺盛紊流時，沿程對流換熱系數hx將（）。

（A）增大；（B）不變；（C）減小；（D）不確定。

8.由于蒸汽中存在空氣，會使水蒸汽凝結時換熱系數()。（A）增大；（B）不變；（C）減小；（D）不確定。

9.什么條件下，熱邊界層厚度與流動邊界層厚度是相等的（）。（A）Pr<1；（B）Pr>1；（C）Pr=1；（D）不確定。

（一、1 液體有無相變 流體的流動狀態 換熱表面的幾何因素 流體的物理性質 2 薄 減小 邊界層厚度沿管長逐漸增厚 3 增加流速 使用短管 改變流體物性 增加換熱面積 4努賽爾準則 Nu=hl/λ

二、1B 2D 3A 4C 5B 6B 7.B 8.C 9.C）

0.10.20.21.純凈飽和蒸汽膜狀凝結的主要熱阻是。2.大容器飽和沸騰曲線可分為、、、四個區域，其中 具有溫差小，熱流大的傳熱特點。

3.在蒸汽凝結過程中，凝結的傳熱系數大于 凝結。

二、名詞解釋

1.黑體 2.輻射力 3.灰體 4.有效輻射 5.定向輻射力 6.重輻射面

1.液膜的導熱熱阻

2.自然對流、核態沸騰、過渡沸騰、膜態沸騰 核態沸騰 3.珠狀 膜狀

1.黑體：吸收比a=1的物體。

2.輻射力：單位時間內物體的單位輻射面積向外界發射的全部波長的輻射能。3.灰體：光譜吸收比與波長無關的理想物體。

4.有效輻射：單位時間內從單位面積離開的總輻射能，包括發射輻射和反射輻射。5.定向輻射力：單位時間內，單位可見輻射面積在某一方向p的單位立體角內所發出的總輻射能。

6.重輻射面：輻射傳熱系統中表面溫度未定而凈輻射傳熱量為0的表面。

一.選擇題: 1.面積為A2的空腔2與面積為A1的內包小凸物1之間的角系數X2,1為（）。

（A）1；（B）A1/A2；（C）A2/A1；（D）A1×A2。

2.兩表面發射率均為ε的無限大平行平板，若在其間加入兩個表面發射率也為ε的遮熱板，則傳熱量減少為原來的（）。

（A）1/5；（B）1/4；（C）1/3；（D）1/2。

3.北方深秋季節的清晨，樹葉常常結霜。問樹葉結霜的表面是()。（A）上表面；（B）下表面；（C）上、下表面；（D）不確定。4.等邊三角形無限長柱孔，任意兩表面之間的角系數為（）。（A）1／3；（B）1／4；（C）1／8；（D）1／2。

5.黑體的有效輻射 其本身輻射，而灰體的有效輻射 其本身輻射。（）A.等于 等于 B.等于 大于 C.大于 大于 D.大于 等于 6.下列哪種氣體可以看作熱輻射透明體?()（A）二氧化碳；（B）空氣；（C）水蒸氣；（D）二氧化硫。7.黑體的絕對溫度之比為2,則其輻射力之比為()（A）2；（B）4；（C）8；（D）16。

8.描述黑體表面的輻射能量按空間方向的分布規律為()（A）普朗克定律；（B）蘭貝特定律；（C）斯蒂芬-玻爾茲曼定律；（D）基爾霍夫定律。二。問答題：

為什么一般不能將氣體當作灰體處理？

B C A D B B D B 因為氣體輻射對波長具有選擇性，只有輻射與波長無關的物體才可以稱為灰體,所以一般不能將氣體當成灰體來處理。

單選第一章

1．下列哪幾種傳熱過程不需要有物體的宏觀運動?(A)導熱(B)對流(C)輻射(D)復合傳熱

2．熱流密度q與熱流量的關系為（以下式子A為傳熱面積，λ為導熱系數，h為對流傳熱系數）：

(A)q＝φA(B)q＝φ/A(C)q=λφ(D)q＝hφ

3．如果在水冷壁的管子里結了一層水垢，其他條件不變，管壁溫度與無水垢時相比將：(A)不變(B)提高(C)降低(D)隨機改變 4．下列哪一種表達式是錯誤的?()(A)q＝λΔt/δ(B)q＝hΔt(C)q＝kΔt(D)q＝rtΔt 5．導熱系數的單位是：()(A)W/(m2.K)(B)W/m2(C)W/(m·K)(D)m2.K/W 6．在傳熱過程中，系統傳熱量與下列哪一個參數成反比?()(A)傳熱面積(B)流體溫差(C)傳熱系數(D)傳熱熱阻

7.在穩態傳熱過程中，傳熱溫差一定，如果希望系統傳熱量增大，則不能采用下述哪種手段?()(A)增大系統熱阻(B)增大傳熱面積(C)增大傳熱系數(D)增大對流傳熱系數 8.試判斷下述幾種傳熱過程中哪一種的傳熱系數最小?

(A)從氣體到氣體傳熱(B)從氣體到水傳熱(C)從油到水傳熱(D)從凝結水蒸氣到水傳熱

9．若已知對流傳熱系數為78W／(m2.K)，則其單位面積對流傳熱熱阻為多少?(A)78W/(m·K)(B)1/78m·K/W(C)1/78m2·K/W(D)78W／(m2·K)10．單位時間通過單位面積的熱量稱為什么?一般用什么符號表示?(A)熱流密度，q(B)熱流密度，φ(C)熱流量，q(D)熱流量，φ 11．太陽與地球間的熱量傳遞屬于下述哪種傳熱方式?(A)導熱(B)熱對流(C)熱輻射(D)以上幾種都不是 12．熱流量與溫差成正比，與熱阻成反比，此規律稱為什么?（A）導熱基本定律(B)熱路歐姆定律(C)牛頓冷卻公式(D)傳熱方程式

第五篇：傳熱學論文

地球的溫室效應分析：原因及其對策

內燃1301趙坤

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

關鍵詞：全球變暖 溫室效應 二氧化碳 對策

何為溫室效應

溫室效應，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，從而導致地表溫度增高的現象”。溫室效應，又稱“花房效應”，是大氣保溫效應的俗稱。大氣中的二氧化碳濃度增加，阻止地球熱量的散失，使地球發生可感覺到的氣溫升高，這就是有名的“溫室效應”。破壞大氣層與地面間紅外線輻射正常關系，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”。

溫室效應的一般機理

溫室效應是由太陽——大氣——地球系的物理學相互作用造成的,包含以下關鍵因素。

（1）太陽的溫度大約為5800K它外發射光線,產生許多波長的光,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）地球表面也發射輻射,地球輻射的波長范圍從接近紅外線區域到遠離紅外線區域,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,這一現象常常被稱為自然溫室效應。這種增溫還可以被認為是由于發射紅外輻射的有效高度增加而產生的。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射,結果使得地球表面變得更暖。

溫室效應加劇的原因

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。關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世紀中期為1億噸左右,到本世紀80年代已達57億噸。CO2增加的另一個原因是地球陸地植物系統的破壞,近幾十年來,森林的砍伐和破壞日益嚴重,導致大氣中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。據以往的觀測結果進行推斷,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,使生物的免疫系統免受損害。然而,近年來,在大氣層的下部,一定數量的人造物質聚集起來,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,因其無毒、有惰性,而被廣泛應用于滅火劑、制冷劑等化工產品的制造。從上個世紀來,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,因而其對環境的影響也是長期的。

人類活動導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行吸收的。而人類對森林的大規模砍伐,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,導致CO2大氣含量增加。

溫室效應帶來的后果

自然災害

溫室效應加速，地球升溫，大氣惡化，必然氣候帶遷移，冰川消融，海面上漲，自然災害頻頻發生。一系列變化，人類和地球面臨嚴峻的威脅。溫室效應帶來的自然災害現總結為以下幾點：

(一)海平面上升今后50或100年內，全球溫度升高幾攝氏度，海洋發生膨脹，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，嚴重危及沿海地區的居住條件和生態系統。

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

（三）干旱地區增加 地球升溫加速水份蒸發而減少河流流量，也就是說大氣中水蒸氣增多，意味著某些地區干早概率增加，預計2030年，低緯地區酷暑季節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 環境因子太陽活動和氣象與地震之間存在某些聯系，對地震的發生常常起有調制和觸發的作用。溫度效應的加速，地溫升高大氣變化，以及太陽表面劇烈活動釋放的能量，無疑影響到地震發生的頻度和強度。

對生態的影響

有人曾經說過,環境的污染和生態的破壞比戰爭給人類帶來的威脅更大,而由溫室效應引起的地球表面溫度上升正在破壞著地球上的生態平衡,這主要表現在植物、動物和昆蟲出現遷移現象,以適應氣候變化;一些動植物因不適應環境而被毀滅，嚴重的影響著生物多樣性。另外，一些農作物的產量由于氣溫上升而下降,甚至無收;沙漠地區由此不斷擴大;森林面積不斷減小;干旱連年發生。這種生態平衡的破壞對人類社會的發展勢必產生不良影響。

促進疾病的蔓延

溫室效應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防能力。紫外線的輻射不僅會導致癌癥,而且還會改變或消除免疫系統,加劇了一些與皮膚有關的疾病的產生,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%,皮膚癌的發病率相應增多4%—6%,過量的紫外線還可以加速艾滋病的發病率,甚至引起天然電磁場的變化,影響人類的整個健康。

溫室效應的應對策略

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

（1）減少CO2的排放量 此是最有生命力的預防，能措施、替代能源(太陽能如光電池、生物質能)，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”，即向每個國家規定污染權，使二氧化碳等的排放量保持在一個全球標準之下。

（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的重要措施。

（3）限制氯氟烴的生產,研制新的制冷劑,代替傳統的氣霧劑,是緩解溫室效應的途徑之一。另外，面對著如此嚴重的挑戰，僅僅是某一個個人或國家的努力是不可能取得成功的，它需要我們全世界全人類的共同努力，通力合作。溫室效應和臭氧層的破壞是全球性的“災難”,因此,各國有關的專家、學者應通力合作,共同研究,并制定出科學的方法,緩解現存問題,控制未來新的溫室效應的再形成。（4）保護森林的對策方案

今日以熱帶雨林為生的全球森林，正在遭到人為持續不斷的急劇破壞。有效的因應對策，便是趕快停止這種毫無節制的森林破壞，另一方面實施大規模的造林工作，努力促進森林再生。目前由於森林破壞而被釋放到大氣中的二氧化碳，根據估計每年約在1～2gt.碳量左右。倘若各國認真推動節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於0.7gt.碳量的二氧化碳。具結果得以降低七%左右的溫室效應。

（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，預計可以達到八%左右的抑制效果。

（6）鼓勵使用天然瓦斯作為當前的主要能源 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。亦即利用植物經由光合作用制造出來的有機物充當燃料，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，故可成為重覆循環的再生能源，達到抑制二氧化碳濃度增長的效果。

結論

伴隨著人類社會文明進步而來的溫室效應已在無聲無息地危及著人類的生存環境，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,保護大氣環境,不僅與我國經濟可持續發展的戰略目標是一致，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展的“命脈”。已有52位諾貝爾獎獲得者和700多名美國權威科學家簽名上書政府，力促聯合各國通力合作，采取對策，以“穩定”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，全世界人民更應該團結起來，共同應對日益嚴重的溫室效應。

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