传热学思考题集锦

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资源描述

第1页1、烧开水时,为什么一旦水烧干了,铝壶就很容易烧坏?答案:水侧沸腾的表面传热系数远大于火焰侧的表面传热系数,没烧干时,壶底更接近于水的温度,所以不会达到铝的熔点。2、同样是25°C的房子,为什么夏天可以穿衬衫,而冬天却要穿毛衣?答案:墙壁内侧温度夏天比冬天高。所以,人体向外辐射的能量冬天比夏天多,而自然对流和辐射换热处于同一数量级。3、电影《泰坦尼克号》里,为什么Jack冻死了,而Rose没有?答案:一般来说,在相同温度和压力状态下,水的换热能力比空气强,所以Jack身体散热比Rose快。(物性的影响)4、中央电视台1999年9月5日的《科技博览》指出:72°C的铁和600°C的木头摸上去的感觉是一样的,您知道为什么吗?答案:人手感觉到的冷暖实际上是热量传递的快慢,而铁的导(吸)热系数远大于木头的。5、摩托车手的膝盖需要特别的保温,你知道为什么吗?答案:因为膝盖处的热边界层很薄(相当于外掠物体的前驻点),换热能力较强,该处与空气的换热量较大。6、冬天,隔着玻璃晒太阳感觉更暖和,为什么?答案:普通玻璃对太阳辐射的光几乎完全穿透,而对常温下室内物体的红外辐射能量被阻挡在房间内,这一现象类似于“温室效应”。7、北方,深秋或者初冬季节的清晨,为什么树叶总是在朝向太空的一面结霜?答案:因为与背向太空的一面相比,树叶朝向太空的一面须向温度很低的太空辐射更多的热量,使其表面温度更低,所以更易结霜。8、室温下呈黑色的铁棒在炉中加热时,颜色渐呈暗红、红、橙黄,您知道为什么吗?第2页答案:随着铁棒加热,温度升高,其辐射能量最大的波长向短波方向移动,即经历了由远红外线、近红外线到可见光的区域,因此呈现了上述颜色变化。9、冬天,棉被经过晒后拍打,为什么感觉特别暖和?答案:被晒过的棉被,轻轻拍打后,大量的空气进入棉絮空间,空气在狭小的棉絮空间内自然对流不容易展开,由于空气的导热系数很低,故能起到很好的保温作用。10、为什么耳朵大的人更容易生冻疮?答案:耳朵的散热可看成是一维肋片导热,耳朵大的人沿肋高的方向热阻较小,耳朵温度更容易接近于周围环境的温度。11、大电流电线外所包的绝缘层,是否不利于电线散热?答案:家用电线的直径一般都小于20mm,在一般情况下,小于其临界绝缘直径,此时在电线外加绝缘层,不仅起到了电绝缘的作用,而且有利于电线散热。12、用纸可以烧开水,你相信吗?答案:水侧的热阻远小于加热侧的热阻,纸的温度更接近于水的温度,所以不会达到纸的着火点。13、冬天,屋顶积雪有助于房屋保温,您知道为什么吗?答案:在相同的室内外温度下,屋顶积雪相当于增加了一层热阻,从而使散热量降低。13、人造地球卫星返回地球时,为什么会被烧毁?答案:卫星返回地球时,以极高的速度穿过大气层,由于与空气的摩擦产生大量的热量,而使表面温度急剧上升,因此会被烧毁。15、海水的颜色为什么总是蓝色的?答案:这是由于海水的非灰性质引起的,海水对不同波长的可见光的吸收率不同,对蓝色波长附近的射线的吸收少,反射多,所以程蓝色。第3页16、地面上按自然对流设计的换热装置,在太空中还能正常工作吗?答案:因为自然对流换热必须在有重力的条件下才能进行,到了太空中,完全处于失重状态,因而该装置在太空中无法工作。17、火星与地球离太阳的距离相当,为什么与地球相比火星上的昼夜温差却大的多?答案:地球表面的大气层起到了温室作用,而火星表面没有大气层,因此,地球上的昼夜温差变化相对于火星来说要小得多。18、为什么要及时清除冰箱内的结霜,否则耗电量就会增加?答案:冰箱结霜相当于在冷流体(制冷剂)和热流体(空气)的传热过程的串联环节中增加了一个热阻,因此,要保证冰箱内达到相同的温度,在结霜情况下必然要降低制冷剂的蒸发温度,这是以增加压缩机的功耗为代价的。19、置于室外的冷库应该是什么颜色(深或浅)的比较好?答案:使用浅色好。太阳辐射的能量主要位于可见光范围内,普通物体的辐射能量主要位于红外区域。冷库外壳的作用主要是保温,防止热量进入,因此,冷库外壳用浅颜色好。20、改变暖气中的水流速度是否可以改变显著地增强换热?答案:暖气内是水的强制对流换热,外部是空气的自然对流散热,空气侧的表面对流换热系数远小于水侧的,热阻主要集中在空气侧,因而通过改变水速(减小水侧的对流换热热阻)对传热量的变化影响不大。21、住新房和旧房的感觉一样么?答案:水的导热系数远大于空气的,新房的墙壁含水较多,所以住新房的感觉较冷。22、两滴完全相同的水珠分别落在120摄氏度和400摄氏度的铁板上,哪一滴先汽化掉?第4页答案:落在120摄氏度铁板上水先汽化掉,因为水珠在120摄氏度铁板上的沸腾换热是核态沸腾,换热强烈。而水珠在400摄氏度的铁板上的沸腾换热是膜态沸腾,换热较弱。23、家用“热得快”上为什么必须要及时清除水垢?答案:水垢的存在相当于在传热过程中串联增加了一个热阻,如果不清除水垢,要达到相同的加热效果(使水烧开),必然增加耗电量。24、冬天的晴天,白天与晚上的空气温度相同,为什么白天热而晚上却冷些?答案:主要由于白天有来自于太阳的辐射能量,而晚上还需向温度更低的太空辐射能量。温度为140℃,总质量流量为3.5kg/s的热油被分配到两台换热器中加热冷水。进口温度为25℃,质量流量为2kg/s的冷水串联流过二台换热器,最后被热油加热到75℃,第一台为逆流换热器,其将热油冷却到90℃,并在第一台换热器后引出质量流量为0.8kg/s,温度为50℃的水作其他使用。第二台为顺流式,试求二台换热器的面积和第二台换热器的出口油温。已知:水的比热容Cp=4174(J/kg.K),油的比热容为Cp=2100(J/kg.K),两台换热器的总换热系数K均为400(W/m2.K)。

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