传热学试题集.doc

传热学 ( 四 )
一、填空题（每小题 1 分，共 15 分）
  1. 复合表面传热学系数，单位是 。
  2. 二维稳态温度场，在直角坐示系中，可表示为 。
  3. 对于一个传热过程，如果固体壁面两侧与流体之间的表面传热数相差比较悬殊，为增强传热效果，采用助壁的形式，常常装在表面传热系数 的一侧。
  4. 非稳态导热过程中，称 F 0 为 。
  5. 采用集总参数法的物体，其内部温差趋近于 。
  6 . 建立有限差分离散议程的常用方法之一是用 代替微商。
  7. 在流场中的 内存在较大的速度梯度。
  8. 若两现角的流态及换热均 ，则它们的 Nu 必定相等。
  9. 管的弯曲半径越小，二次不流的影响就 。
  10. 一般工业设备中的凝结换热形式均为 。
  11. 高于饱和温度的热壁面沉浸在具有自由表面的液体中所进行的沸腾，称为 。
  12. 凡波长 λ =0.38~0.76 μ m 的电磁波，属于 。
  13. 实际物体的辐射力与同温度下黑体辐射力之比，称为物体的 。
  14. 在辐射换热系统中称 为 。
  15. 由两根同心圆管组成的间壁式换热器称为 。
二、单项选择题（每小题 1 分，共 25 分。从每小题的四个备选答案中，选出一个正确答案，并将正确答案的号码写在题后面的括号中。）
  16. 对流换热牛顿冷却定律式为 Φ =aA △ t （ W ）指出其中的热阻表达式是 （ ）
      ① Aa ② ③ ④ a
  17. 一般而言，金属比非金属（介电体）的导热系数值是 （ ）
      ①较高的 ②较低的 ③相等的 ④接近的
  18. 当物性参数为常数且无内热源时的导热微分方程式可写为 （ ）
      ① ② ③ ④
  19. 如果温度场不随时间而变化，即（ ）
      ① ② ③ ④
  20. 在非稳态导热时，物体的温度随着（ ）
      ①形状变化 ②重量变化 ③时间变化 ④颜色变化
  21. 写出 的名称 （ ）
      ①努谢尔特准则 ②付立叶准则 ③毕奥准则 ④普兰特准则
  22. 结束导热问题数值计算迭代过程的判据之一是 （ ）
      ① ②
      ③ ④ ①或③
  23. 流体在泵、风机或水压头等作用下产生的流动称为（ ）
      ①自然对流 ②层流 ③强制对流 ④湍流
  24. 普朗特准则 Pr 〉 1 时，则（ ）
      ①δ > δ 1 ②δ < δ 1 ③δ≈δ 1 ④δ / δ 1 0
  25. 格拉晓夫准则 Gr 越大，则表征（ ）
      ①浮升力越大 ②粘性力越大 ③惯性力越大 ④动量越大
  26. 当量直径 中 U 表示（ ）
      ①长度 ②宽度 ③周长 ④润湿周长
  27. 横掠单管时的对流换热中，特性尺度取（ ）
      ①管长 L ②管内径 d i ③管外径 d i ④ d 0 -d i
  28. 水平圆筒外的自然对流换热的特性尺度应取（ ）
      ①圆筒的长度 ②圆筒外径 ③圆筒内径 ④圆筒壁厚度
  29. 膜状凝结换热中的定性温度取（ ）
      ①蒸汽温度 ②凝结液温度 ③凝结液膜层平均温度 ④饱和温度
  30. 饱和沸腾时，壁温与饱和温度之差称为（ ）
      ①平均温度 ②绝对温差 ③相对温差 ④沸腾温差
  31. 定向辐射强度与方向无关的规律称为（ ）
      ①普朗克定律 ②四次方定律 ③维恩定律 ④兰贝特定律
  32. 灰体的吸收率是（ ）
      ① 1 ②大于 1 ③定值 ④变量
  33. 对于灰体，吸收率愈大，其反射率（ ）
      ①愈小 ②愈大 ③适中 ④不变
  34. 角系数是纯几何因素，与物体的黑度（ ）
      ①无关 ②有关 ③有较大关系 ④关系很大
  35. 由辐射物体表面因素产生的热阻称为（ ）
      ①导热热阻 ②对流热阻 ③表面热阻 ④空间热阻
  36. 二氧化碳和水蒸汽在光带内都能够（ ）
      ①吸收辐射 ②反射辐射 ③重辐射 ④不能辐射
  37. 按传热系数的符号单位，从以下列举中选择（ ）
      ① ② ③ ④
  38. 管壳式换热器归类于（ ）
      ①间壁式 ②回热式 ③混合式 ④再生式
  39. 在一般换热器设计中，考虑表面污染情况用（ ）
      ①利用系数 ②污垢系数 ③传热系数 ④表面传热系数
  40. 表示 A 组分质量浓度的符号是（ ）
      ① C A ② A ③ C B ④ B
三、名词解释（每小题 2 分，共 4 分）
  41. 温度场
  42. 吸收率
四、简答题（每小题 3 分，共 9 分）
  43 . 简述物性参数导热系数和粘度对表面传热系数的影响。
  44. 蒸汽凝结换热中有不凝结气体存在时，对凝结换热有什么影响？
  45. 角系数有哪些特性？
五、计算题（每小题 5 分，共 15 分）
  46. 平壁，厚度 = 80mm ，两表面温度分别维持在 20 （ ℃）和 0 ℃ ，平壁的高温面受到流体的加热，流体温度 t f = 100 ℃ , 表面传热系数 W/ （ m 2 · k ）。当处于稳态时，试确定平壁材料的导热系数。
  47. 压缩空气在中间冷却器的管外横掠流过， a 0 =90W/(m 2 · k) ，冷却水在管内流过 a 1 =6000W/(m 2 · k) 。冷却管是外径为 16mm ，厚 1.5mm 的黄铜管。求：
      1 ）此时的传热系数；
      2 ）若管外表面传热系数增加一倍，传热系数有何变化；
      3 ）若管内表面传热系数增加一倍，传热系数又作何变化。
  48. 一顺流换热器，其冷流体进出口温度分别为 10 ℃ 和 30 ℃ ，热流体进出口温度分别为 80 ℃ 和 50 ℃ ，试比较对数平均温差和算术平均温差，并说明能否用算术平均温差代替对数平均温差？
六、综合计算（每小题 8 分，共 32 分）
  49. 一平壁水泥泡沫砖构成，厚度为 50cm ，导热系数 ，高温面维持 200 ℃ 、低温面为 50 ℃ 。试求：
      （ 1 ）通过平壁的热流密度；
      （ 2 ）维持热流密度不变时，计算在墙壁内温度为 70 ℃ 处，距离温墙面的厚度为多少？
  50.30 ℃ 的大铜板，被置于 400 ℃ 的炉中加热 10 分钟后，测得铜板温度上升到 150 ℃ 。已知铜板两侧与周围环境间的表面传热系数为 125W/ （ m 2 · k ），铜板的 = 8440kg /m 3 ， C P =377J/ （ kg · k ） , 。试估算铜板的厚度是多少？
  51. 水以 1.5m /s 的速度流过内径为 25mm 的加热管。管的内壁温度保持 100 ℃ ，水的进口温度为 15 ℃ 。若要使水的出口温度达到 85 ℃ ，求单位管长换热量。（不考虑修正）
      [ 提示： 已知： 50 ℃ 的水

  52. 抽真空的保冷瓶胆是双壁镀银的夹层结构，外壁内表面温度为 30 ℃ ，内壁外表面温度为 0 ℃ ，镀银壁黑度为 0.03 。计算由于辐射换热单位面积人散热量。

传热学（四）答案及评分标准
一、填空题：每小题 1 分，共 15 分。
      1.W/ （ m 2 · k ） 2.t=f(x,y) 3. 较小 4. 付立叶准则 5.0
      6. 差商 7. 边界层（流动边界层或速度边界层） 8. 相似
      9. 越大 10. 膜状凝结 11. 大容器沸腾 12. 可见光
      13. 黑度 14. 表面热阻 15. 套管式换热器
二、单项选择题：每小题 1 分，共 25 分。
      16. ② 17. ① 18. ② 19. ④ 20. ③ 21. ③ 22. ③ 23. ③ 24. ① 25. ①
      26. ④ 27. ③ 28. ② 29. ③ 30. ④ 31. ④ 32. ③ 33. ① 34. ① 35. ③
      36. ① 37. ③ 38. ① 39. ② 40. ②
三、名词解释（每小题 2 分，共 4 分）
      41. 温度场是指某一瞬间物体中各点温度分布的总称。
      42. 外界投射到某物体表面上的辐射能，被该物体吸收的百分数。
四、简答题（每小题 3 分，共 9 分）
      43. （ 1 ）导热系数大，则流体内部、流体与壁面间的导热热阻小，表面传热系数就大。
          （ 2 ）粘度大，流速就低，表面传热系数就小。
      44. 形成气体热阻，使表面传热系数大大减少。
      45. （ 1 ）角系数的相对性 （ 2 分）
          （ 2 ）角系数的完整性 （ 1 分）
          （ 3 ）角系数的可加性 （ 1 分）
五、计算题（每小题 5 分，共 15 分）
      46. 由 （ 3 分）
          得 （ 2 分）
      47.1 ）对于管外表面积的传热系数为
          （ 2 分）
      2 ）略计算壁热阻，传热系数为

          传热系数增加了 96%
      3 )  
          传热系数增加还不到 1%
          ∴抓住分热阻最大的那个环节进行强化，才能收到显著效果。
      48. 对数   ℃
          算术 ℃（ 1 分）
          差别 （ 1 分）
六、综合计算（每小巧玲珑题 8 分，共 32 分）
      49. （ 2 分）
          （ 2 分）
           由 （ 1 分）
           有
         （ 2 分）
      50. ①设 ，采用集总数法

            ②校核假设 假设正确（ 2 分）
      51. 定性温度 ℃
            流动为紊流

            （ 2 分）
       52.
            (2 分 )

绪 论
•  传热有哪几种基本形式，其每种基本形式的特点是什么？
•  试用传热理论来分析热水瓶中的传热过程及其基本形式？
•  试分析航空发动机五大部件中的传热问题？（五大部件为进气道、压气机、燃烧室、涡轮、尾喷管。）
•  目前预测世界环境温度在不断升高，这种气象变化与传热学有什么关系？
•  试分析家用电器中的传热现象（如冰箱、空调、烘箱等）？如何节省能源，提高效率？
第一章
•  何谓导热系数？影响因素是什么？
•  试比较有内热源和无内热源时平壁导热的温度分布规律 ( 设 = 常数； )
•  管外包两种不同导热系数材料以减少热损失，若 ，试问如何布置合理？
•  等截面伸展体稳态导热时，肋端边界条件的影响为何？
•  =C 时，在平壁、圆筒壁和球壁中温度分布是何规律？
•  何谓热阻？平壁、圆筒壁和球壁的热阻如何表达？对流热阻如何表示？
•  谓接触热阻？影响因素是什么？
•  已知导热系数为 2.0W/(mK) 的平壁内温度分布为 T(x)=100+150x ，试求单位面积的导热热流量？

  9* 、由 A 、 B 、 C 、 D 四种材料构成复合平壁（图 1-30 ）
      λ A =75W/(m.K), δ A =20cm ;
      λ B =60W/(m.K), δ B =25cm ;
      λ C =58W/(m.K), δ C =25cm ;
      λ D =20W/(m.K), δ B =40cm ;
      A A =A D =2m 2 ,A B =A C
  试求： 1) 各项导热热阻及热流图； 2) 通过复合壁的热流量； 3 ) 材料 D 左面的温度。
  10* 、 试考虑如图 1—31 所示图形中的一维稳定热传导。假定无内热生成，试推导出导热系数 的表达公式。已知 ， ， A 、 T 、 x 的单位分别为 K 和 m 。
  11 、一则著名绝热材料制造厂所作的电视广告声称，对绝热材料来说，重要的不是材料的厚度，而是热阻 R 。欲使 R 值等于 19 ，需 4Ocm 的岩石， 38cm 的木头或 15cm 的玻璃纤维。认为这则广告合理吗？

  12 、有一种材料的导热系数按下列关系式随温度变化： ，倘用这种材料制成平壁，试求其单位面积的热阻方程式。
  13 、图中表示一正方形平板为均匀温度的边界条件，试利用热传导方程的精确解求平板中点 (0.5 ， 0.5) 的温度；要求只考虑无穷级数的前五个非零项，并估计只取无穷级数前三项所造成的误差。

14* 、砖墙厚 15cm ，导热系数 0.6W/(m · K) ，在砖墙外侧敷设保温材料，其导热系数为 0.14 W/(m · K) 。为使热流密度不超过 1000W/m 2 ，问需敷设多厚的保温材料（设内侧壁温 900 ℃，外侧壁温 20 ℃）。

  15 、等厚度环肋，肋厚 4mm ，肋基直径 100mm ，肋的导热系数 130W/(m.K) ，肋壁与介质间的传热系数为 30W/(m 2 · K) ，介质温度为 15 ℃ ，当肋片散热热流量为 150W ，而肋基温度不大于 75 ℃ 时，肋的高度应为多少？
  16 、外径 40mm 的管道，壁温为 120 ℃ ，外装纵肋 12 片，肋厚 0.8mm ，高 20mm ，肋的导热系数为 95W/(m.K) ，周围介质温度为 20 ℃ ，对流传热系数为 20 W/(m 2 .K) ，求每米管长散热量？
  17 、外径为 50mm ，表面温度为 180 ℃ 的圆管，在它的外面用热系数为 0.14W/(m.K) 的保温材料包扎起来，厚为 30mm ，外表面温度小于 60 ℃ ，计算每米管道的散热量。如果保温材料换成为 0.034W/ （ m.K ）的导热系数的材料，其它条件不变，试计算该保温材料的厚度。
  18 、直径 2Ocm 的球，整个被大量玻璃纤维所包围。安置在球内部的加热器使球外表面保持 170 ℃ ，此时玻璃纤维外边界温度为 2O ℃，试问在热稳定条件下必须向加热器提供多少功率？
  19* 、 测量土壤导热系数方案中，将电热长杆垂直埋于地下。设计中杆长为 1m ，直径为 2.5cm ，为了避免土壤性质明显变化，当土壤温度为 10 ℃时，杆表面最大温度为 55 ℃，如果土壤导热系数为 1.7 W/(m · K) ，试计算电加热器所需功率？
20 、 厚度为 25cm 的无限大平壁 ， 导热系数    ， t 为摄氏温度，已知在 时， ℃， 时， ℃。如把厚度五等分，试写出一维稳定导热的数值解步骤及全部节点方程。
  21* 、 图 1-34 给出了某物体一部分， 1-4-7 面是绝热的， 1-2-3 面的对流传热系数 h=28W/(m 2 · K) ，固体导热系数 3.5W/(m · K) 。试用数值法计算节点 1 、 2 、 4 、 5 。