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2025年大学热能与动力工程（传热学）试题及答案

（考试时间：90分钟 满分100分）
班级______ 姓名______

第I卷（选择题，共30分）
答题要求：每题只有一个正确答案，请将正确答案的序号填在括号内。(总共10题，每题3分)

1. 下列哪种传热方式不需要介质？（ ）
A. 导热 B. 对流 C. 辐射 D. 都需要介质
2. 导热系数是反映材料（ ）的物理量。
A. 导热能力 B. 对流换热能力 C. 辐射换热能力 D. 综合换热能力
3. 对流传热的热阻主要集中在（ ）。
A. 流体内部 B. 壁面处的层流底层 C. 整个流体层 D. 不确定
4. 黑体的辐射能力与（ ）成正比。
A. 温度 B. 温度的平方 C. 温度的三次方 D. 温度的四次方
5. 两物体间的辐射换热系数与（ ）有关。
A. 两物体的温度 B. 两物体的发射率 C. 两物体的距离 D. 以上都是
6. 肋片效率是指（ ）。
A. 肋片实际散热量与肋片最大可能散热量之比
B..肋片最大可能散热量与肋片实际散热量之比
C. 肋片实际散热量与肋片理论散热量之比
D. 肋片理论散热量与肋片实际散热量之比
7. 下列哪种情况会使导热系数增大？（ ）
A. 温度升高 B. 湿度增大 C. 材料密度增大 D. 以上都是
8. 对流换热的牛顿冷却公式为（ ）。
A. q=hΔt B. Q=hAΔt C. q=λΔt D. Q=λAΔt
9. 角系数具有（ ）的特性。
A. 相对性 B. 完整性 C. 可加性 D. 以上都是
10. 下列哪种材料的发射率最大？（ ）
A. 金属 B. 非金属 C. 黑体 D. 白体

第II卷（非选择题，共70分）

二、填空题（每题2分，共10分）
1. 传热的三种基本方式是（ ）、（ ）、（ ）。
2. 导热微分方程的一般形式为（ ）。
3. 对流换热的分类方式有（ ）、（ ）两种。
4. 辐射力是指（ ）。
5. 有效辐射是指（ ）。

三、简答题（每题5分，共20分）
1. 简述导热系数的影响因素。
2. 说明对流换热的机理。
3. 简述黑体辐射的基本定律。
4. 解释肋片强化传热的原理。

四、计算题（每题15分，共30分）
材料：有一厚度为50mm的平壁，两侧表面温度分别为100℃和50℃，平壁材料的导热系数为0.5W/(m·K)。
1. 求通过平壁的热流密度。
2. 若平壁面积为2m²，求每小时通过平壁的传热量。

材料：一圆形管道，内径为0.lm，管内流体温度为80℃，管外空气温度为20℃，管道内壁面与流体之间的对流换热系数为100W/(m²·K)，管道外壁面与空气之间的对流换热系数为20W/(m²·K)，管道材料的导热系数为45W/(m·K)，管道壁厚为5mm。求单位管长的总传热系数。

五、论述题（10分）
材料：在实际工程中，为了强化传热，常常采用各种措施。请论述至少三种强化传热的方法及其原理，并举例说明其在工程中的应用。

答案：
一、1.C 2.A 3.B 4.D 5.D 6.A 7.D 8.B 9.D 10.C
二、1. 导热、对流、辐射 2.略 3. 按照流动起因分、按照流体有无相变分 4. 单位时间内，物体单位表面积向半球空间发射的全部波长的辐射能 5. 单位时间内离开表面单位面积的总辐射能
三、1. 略 2. 流体流过固体表面时，由于流体粘性的作用，在壁面附近形成速度梯度，从而导致流体微团之间的动量交换。同时，流体微团的不规则运动也会引起热量传递。此外，流体与壁面之间还存在温差，导致热量传递。 3. 略 4. 肋片增加了换热面积，从而增大了传热量。同时，肋片还改变了流体的流动状态，使流体与壁面之间的换热增强。
四、1. 热流密度q=λΔt/δ=0.5×(100 - 50)/0.05 = 500W/m²。传热量Q=qA = 500×2 = 1000W，每小时传热量Q = 1000×3600 = 3.6×10^6J。 2. 基于热阻分析，分别计算各层热阻，然后根据总传热系数公式计算。总传热系数K = 14.35W/(m²·K)。
五、强化传热方法及原理：增加传热面积，如采用翅片管，增加了流体与壁面的接触面积，提高传热量；提高传热系数，如提高流体流速，增强流体对流换热；改变表面状况，如采用粗糙表面，增强流体扰动，提高换热系数。应用：翅片管用于空调冷凝器；提高流速用于换热器中提高换热效率；粗糙表面用于强化管内对流换热等。