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一、概念和定义
1.1 第一章和第二章导热
l 连续介质假定P2
假定所研究的物体中的温度、密度、速度、压力等物理参数都是空间的连续函数。
对于气体，只要被研究物体的几何尺度远大于分子间的平均自由程，这种连续体的假定总是成立的。
l 传热学和工程热力学在分析热量传递问题上有何区别
工程热力学研究的是处于平衡状态的系统，其中不存在温差或者压差，而传热学则正是研究有温差存在时的热能传递规律。
l 导热系数的单位，一般金属固体、气体的大小，保温材料的导热系数规定
w/(m.k)一般地说，金属材料的导热系数最高，良导电体也是良导热体；液体次之；气体最小。

l 温度场、等温面、等温线、热流密度、热流线
各个时刻物体中各点温度所组成的集合称为温度场，又称为温度分布。
温度场中同一瞬间相同温度各点连成的面称为等温面。
在任何一个二维的截面上等温面表现为等温线。
单位时间内通过单位面积的热流量称为热流密度。
热流线是一组与等温线处处垂直的曲线，通过平面上任一点的热流线与该点的热流密度矢量相切。
l 傅里叶定律的一般形式的数学表达式、热流密度矢量与热流线、Q大于零和小于零分别表示热量朝什么方向传递？P36
q=-λgradt=-λαt/αxn
当物体的温度是三个坐标的函数时，三个坐标方向上的单位矢量与该方向上热流密度分量的乘积合成一个空间热流密度矢量。平面上任何一点的热流线与该点的热流密度矢量相切。
Q大于零表示热量朝x轴方向传递，小于零朝x轴反方向。
l 三维导热微分方程的一般形式P42

l 热扩散率的物理意义
a（m2/s） a越大，表示物体内部温度扯平的能力越大，因此有热扩散率的名称。a是材料传播温度变化能力大小的指标，并因此有导温系数之称。
1.3非稳态导热
l Bi数、Fo数的表达和物理意义
Bi=hl/λ固体内部导热热阻与界面上换热热阻之比。
Fo=aτ/l2非稳态过程的无量纲时间，表征过程进行的深度。
l 集中参数法的定义和条件、以及控制方程
忽略物体内部导热热阻的简化分析方法称为集中参数法。
条件：Bi<=0.1方程dt/dτ=Φ/ρc
l 时间常数定义和对于热电偶的物理意义、其受到哪些因素影响
ρcV/hA称为时间常数。在用热电偶测定流体温度的场合，热电偶的时间常数是说明热电偶对流体温度变动响应快慢的指标。自身热容量ρcV越大，温度变化得越慢，表面换热条件越好（hA越大），单位时间传递的热量越多，则越能使热电偶的温度迅速接近被测流体的温度。
l 非稳态导热正规状态，以及判断的条件(Fo>0.2)P125
非周期性的非稳态导热过程在进行到一定深度后，初始条件对物体中无量纲温度分布的影响几乎消失，温度分布主要取决于边界条件的影响。非稳态导热的这一阶段称为正规状态阶段。
1.4 数值计算
l 热平衡法的物理意义P167
采用热平衡法时，对每个节点所代表的元体用傅里叶导热定律直接写出其能量守恒定律的表达式。此时把节点看成是元体的代表。通过元体的界面所传导的热流量可以对有关的两个节点应用傅里叶定律写出。在热平衡法中直接将能量守恒原理以及傅里叶导热定律应用于节点所代表的控制容积。
l 一维非稳态导热显示格式稳定性条件（内节点、对流边界节点），内节点不稳定的物理意义
Fo△<=1/2边界节点Fo<=1/2(1+Bi)
1.5 对流换热的基础理论
l 对流换热的影响因素P198
流体流动的起因、流体有无相变、流体的流动状态、换热表面的几何因素、流体的物理性质
l 对流换热的控制方程组P205（质量、动量、能量）

l 流动边界层定义、层流边界层、湍流边界层的流态P207~208
在固体表面附近流体速度发生剧烈变化的薄层成为流动边界层，又称为速度边界层。
l 热边界层定义
固体表面附近流体温度发生剧烈变化得这一薄层称为温度边界层或热边界层。
l 二维稳态、无内热源边界层控制方程组P211（质量、动量、能量）
l Pr物理意义，气体的一般数值P213
Pr=ν/a反映了流体中动量扩散能力与热扩散能力的对比。
1.6 单相对流换热实验关联
l 物理现象相似的定义、相似原理的基本内容（三条）P230
对于两个同类的物理现象，如果在相应的时刻及相应的地点上与现象有关的物理量一一对应成比例，则称此两现象彼此相似。
基本内容：1、相似物理现象间的重要特性——同名相似特征数相等。2、同一类现象中相似特征数的数量及其间的关系。3、两个同类物理现象相似的充要条件（1）同名的一定特征数相等（2）单值条件相似。
l 模化实验、以及其成立的条件P240
模化实验是指用不同于实物几何尺度的模型（在大多数情况下是缩小的模型）来研究实际装置中所进行的物理过程的实验。显然，要使模型中的试验结果能应用到实物中去，应使模型中的过程与装置中的相似。
l Nu的物理意义P241
壁面上流体的无量纲温度梯度。
l 流体横掠单管边界层分离情况，以及层流和湍流的脱体发生角度、沿着圆管表面的局部表面传热系数的变化（层、湍）；P256
l 叉排和顺排的比较、优缺点P259
叉排的流动扰动剧烈，一般地说叉排时的换热比顺排时强，但叉排的阻力损失的大于顺排。顺排有易于清洗的优点。
l 自然对流热壁附近流体中温度和流速分布、局部对流换热系数变化情况
在贴壁处，流体温度等于壁面温度，在离开壁面方向上逐步降低，直至周围环境温度。
薄层内的速度分布则有两头小中间大的特点。
层流时，换热热阻完全取决于薄层的厚度。从换热壁面的下端开始，随着高度的增加，层流薄层的厚度也逐渐增加，局部表面换热系数也对高度增加而减小。如果壁面足够高，流体的流动将逐渐变为湍流。进入湍流时换热系数有所提高。已经查明，旺盛湍流时局部表面传热系数几乎是个常量。
l 自然对流自模化的条件是进入湍流以及其意义P271
无论是均匀壁温还是均匀热流密度，自然对流湍流时的传热规律都表明表面传热系数是个与特征长度无关的常量。利用这一特征，湍流自然对流的实验研究，可以用比已定特征数相等所要求的更小尺寸的模型进行模型研究，而只要保证仍处于湍流的范围就可以了。

1.7 相变对流换热
l 珠状凝结、膜状凝结的现象、热阻大小P301
如果凝结液体能很好地润湿壁面，它就在壁面上铺展成膜，这种凝结形式成为膜状凝结当凝结液不能很好地润湿壁面时，凝结液在壁面上形成一个个的小液珠成为珠状凝结。膜状凝结的热阻常常比珠状凝结大一个数量级以上。
l 水平圆管和竖直圆管的比较
l 沸腾现象不同区间特点分析，以及对流换热系数变化P316
（1）自然对流区：壁面过热度较小时，壁面上没有气泡产生。
（2）核态沸腾区：当加热壁面的过热度Δt≥4℃后，壁面上个别地点（称为汽化核心）开始产生气泡，汽化核心产生的气泡彼此互不干扰，称为孤立气泡区。随着Δt进一步增加，汽化核心增加，气泡互相影响，会合并成气块及气柱。在这两个区中，气泡的扰动剧烈，传热系数及热流密度都急剧增大。核态沸腾区有温压小、传热强的特点。
（3）过渡费腾区：热流密度不仅不随Δt的升高而增加，反而越来越降低。这是因为气泡汇聚覆盖在加热面上，而蒸汽排除过程越取恶化。
（4）膜态沸腾区：这时加热面上已形成稳定的蒸汽膜层，产生的蒸汽有规则地排离膜层，q随Δt的增加而增大。
l 临界热通量or热流密度对工程界的意义
对于依靠控制热流密度来改变工况的加热设备（如电加热器）以及冷却水加热核反应堆，一旦热流密度超过峰值，工况将调至稳定膜态沸腾线，Δt将猛升至1000℃，可能导致设备烧毁，所以必须严格监视并控制热流密度，确保在安全工作范围之内。一旦q超过转折点之值，就可能导致膜态沸腾，在相同壁温下使传热量大大减少。
l 影响沸腾换热的因素以及其强化技术；
不凝结气体、过冷度、液位高度、重力加速度、管内沸腾。强化沸腾传热的基本原则是尽量增加加热面上的汽化核心。
（1）用烧结、钎焊、火焰喷涂、电离沉积等物理与化学方法在传热表面上造成一层多孔结构。
（2）采用机械加工方法在传热管表面上造成多孔结构。用微肋管。

1.8 辐射基本定律
l 吸收率、反射率、穿透率定义P353
被物体吸收的部分占外界投射到物体表面上的总能量的份额
l 镜体、绝对白体、黑体、透明体、灰体P355
吸收比α=1的物体叫做绝对黑体；反射比ρ=1的物体叫做镜体（当为漫反射时称作绝对白体）；穿透比τ=1的物体叫做绝对透明体；光谱吸收比与波长无关的物体叫做灰体。
l 定向辐射强度和余弦定律P361
从黑体单位可见面积发射出去的落到空间任意方向的单位立体角中的能量称为定向辐射强度。
黑体单位面积辐射出去的能量在空间的不同方向分布是不均匀的，按空间纬度角θ的余弦规律变化：在垂直于该表面的方向最大，而与表面平行的方向为零，这是兰贝特定律的另一种表达方式，称为余弦定律。
l 吸收比与发射率之间的基尔霍夫定律P376
热平衡时，任意物体对黑体投入辐射的吸收比等于同温度下该物体的发射率。
对于漫灰表面一定有α=ε。

1.9 辐射换热计算
l 有效辐射
单位时间内离开表面单位面积的总辐射能，记为J。
l 辐射换热表面热阻
取决于物体表面辐射特性ε
l 空间热阻
取决于物体表面的空间结构（角系数X）
由辐射表面特性引起的热阻称为辐射表面热阻，由辐射表面形状和空间位置引起的热阻称为辐射空间热阻
l 气体辐射的特点（能不能看做灰体？）
1、气体辐射对波长有选择性，不能看做灰体。
2、气体的辐射和吸收是在整个容积中进行的。
l 强化传热的方法
控制表面热阻如表面覆盖涂层来提高ε/α。控制表面的空间热阻，调整物体的辐射角系数。
l 保温或者削弱换热的方法
加遮热板（通常采用发射率低的金属薄板）

1.10 换热器
l 临界绝缘直径
散热量最大时的直径d=2λ/h。
l 顺流、逆流换热器优缺点比较
在相同的进出口温度条件下，逆流的平均温差最大，顺流的平均温差最小。但逆流布置时热流体和冷流体的最高温度集中在换热器的同一端，使得该处的壁温特别高。
l 算数平均温差
l 对数平均温差的公式
l C1m1>=<C2M2情况下，顺流、逆流的温度沿流动方向的变化曲线
l 强化传热的方法

二、计算和简答
2.1 第一章和第二章导热
l 导热问题的热阻分析方法
l 多层平壁导热的计算
l 多层圆筒壁导热公式：各层的导热系数为平均温度下的导热系数
l 导热系数随温度变化情况下，温度曲线的变化（b>0;b<0）
l 通过肋片强化传热的机理；
l 扩散表面只要是细长的都可以看做是一维问题吗？
l 对于强化传热，要求肋片材料导热系数增加、对流换热系数增加、Biv<0.25时增加肋片有效；对于温度计套筒结构，要提高其测量精度要求肋片材料导热系数降低、高度增加、厚度降低、对流换热系数增加；分析这两者的不同原因。
l 在圆管外敷设保温层与在圆管外侧设置肋片从热阻分析的角度有什么异同？

在圆管外敷设保温层与在圆管外侧设置肋片从热阻分析的角度有什么异同？在什么情况下加保温层反而会强化其传热而肋片反而会削弱其传热？
答：在圆管外敷设保温层和设置肋片都使表面换热热阻降低而导热热阻增加，而一般情况下保温使导热热阻增加较多，使换热热阻降低较少，使总热阻增加，起到削弱传热的效果；设置肋片使导热热阻增加较少，而换热热阻降低较多，使总热阻下降，起到强化传热的作用。但当外径小于临界直径时，增加保温层厚度反而会强化传热。理论上只有当肋化系数与肋面总效率的乘积小于1时，肋化才会削弱传热。

l 具有内热源的平板导热问题、温度分布

2.3非稳态导热
l 集中参数法控制方程

2.4 数值计算
l 不同位置处节点数值计算的离散方程会写

2.5 对流换热的基础理论
l 试写出边界层能量微分方程的表达式，它与能量微分方程相比有何特点？
l 在流体温度边界层中，何处温度梯度的绝对值最大？为什么？有人说对一定表面温差的同种流体，可以用贴壁处温度梯度绝对值的大小来判断表面换热系数h的大小，你认为如何？

2.6 单相对流换热实验关联
l 均匀壁温条件下大平板自然对流（冷面、热面布置位置）的流动图像
l 自然对流水平放置和竖直放置圆管的换热系数比较
l 自然对流的主要控制参数，转化为哪几个无量纲数？

2.7 相变对流换热
l 膜状凝结的影响因素，以及强化技术
l 空气横掠管束时，沿流动方向管排数越多，换热越强；而蒸汽在水平管束外凝结时，沿液膜流动方向管束排数越多，换热强度降低，试对上述现象做出解释
l 两滴完全相同的水滴在大气压下分别滴在表面温度为120℃和400℃的铁板上，试问滴在哪块板上的水滴先被烧干，为什么？
l 在力平衡和热平衡条件下，气泡平衡存在的条件：液体必须是处于过热状态，而不是饱和状态；
l 热管热阻分析；

2.8 辐射基本定律
l 选择太阳能集热器的表面涂层时，该涂层表面吸收率随波长的变化最佳曲线是什么？有人认为取暖用的辐射采暖片也需要涂上这种材料，你认为合适吗？
l 温度均匀的的空腔壁面上的小孔具有黑体辐射的特性，那么空腔内部壁面的辐射是否也是黑体辐射？

2.9 辐射换热计算
l 简单系统的角系数计算（代数法：三个面、四个面）
l 两个、多个漫灰表面组成的封闭系统的辐射换热
l 两个特例的计算
l 热电偶测量计算
l 黑体表面与重辐射面均具有J=Eb，这是否意味着黑体表面与重辐射面具有相同的性质
l 加n块遮热板后，换热量的变化

三、开卷计算
l 具有内热源的圆柱体导热（多层结构）
l 集中参数法计算加热时间
l 强制对流、自然对流计算
l 膜状凝结对流换热计算（要先假设是层、湍然后计算出h，再验证Re）
l 辐射换热；
l 换热器计算