传热学答案
1-9 一砖墙的表面积为122
m ，厚为260mm ，平均导热系数为1.5W/（m.K ）。设面向室内的表面温度为25℃，而外表面温度为-5℃，试确定次砖墙向外界散失的热量。 解：根据傅立叶定律有：
W
t
A
9.207626.05
)(25125.1=--?
?=?=Φδλ
1-10 一炉子的炉墙厚13cm ，总面积为202
m ，平均导热系数为1.04w/m.k ，内外壁温分别
是520℃及50℃。试计算通过炉墙的热损失。如果所燃用的煤的发热量是2.09×104kJ/kg ，问每天因热损失要用掉多少千克煤？ 解：根据傅利叶公式
KW t A Q 2.7513.0)
50520(2004.1=-??=?=
δλ
每天用煤
d Kg /9.3101009.22
.753600244
=???
1-11 夏天，阳光照耀在一厚度为40mm 的用层压板制成的木门外表面上，用热流计测得木
门内表面热流密度为15W/m 2。外变面温度为40℃，内表面温度为30℃。试估算此木门在厚度方向上的导热系数。
解：
δλ
t
q ?=，)./(06.0304004.015K m W t q =-?=?=
δλ
1-12 在一次测定空气横向流过单根圆管的对流换热实验中，得到下列数据：管壁平均温度t w =69℃，空气温度t f =20℃，管子外径 d=14mm ，加热段长 80mm ，输入加热段的功率8.5w ，如果全部热量通过对流换热传给空气，试问此时的对流换热表面传热系数多大？ 解：根据牛顿冷却公式
()f w t t rlh q -=π2
所以
()f w t t d q
h -=
π＝49.33W/(m 2.k)
1-17 有两块无限靠近的黑体平行平板，温度分别为21,T T 。试按黑体的性质及斯藩-玻尔兹
曼定律导出单位面积上辐射换热量的计算式。（提示：无限靠近意味着每一块板发出的辐射能全部落到另一块板上。）
解：由题意 4
11T q f
σ=; 4
22T q f σ=; 两板的换热量为 )(4
241T T q -=σ
1-18 宇宙空间可近似地看成为0K 的真空空间。一航天器在太空中飞行，其外表面平均温度为250℃，表面发射率为0.7，试计算航天器单位表面上的换热量。
解：4T q εσ==0.7155250)./(1067.54
428=???-K m W W/2
m
1-19 在1-14题目中，如果把芯片及底板置于一个封闭的机壳内，机壳的平均温度为20℃，芯片的表面黑度为0.9，其余条件不变，试确定芯片的最大允许功率。
解：(
)
00014.0])27320()27385[(1067.59.04
484
241?+-+??-=Φ-＝辐射
T T A σε P
辐射对流＋ΦΦ＝1.657W
1-21 有一台气体冷却器，气侧表面传热系数1h ＝95W/(m 2
.K)，壁面厚δ＝2.5mm ，
)./(5.46K m W =λ水侧表面传热系数58002=h W/(m 2.K)。设传热壁可以看成平壁，试计
算各个环节单位面积的热阻及从气到水的总传热系数。你能否指出，为了强化这一传热过程，应首先从哪一环节着手？
解：
;010526.0111==
h R ;10376.55.460025.052-?===λδR ;
10724.1580011423-?===h R
则
λδ+
+=
21111
h h K ＝94.7)./(2K m W ，应强化气体侧表面传热。
1-26 有一台传热面积为122
m 的氨蒸发器，氨液的蒸发温度为0℃，被冷却水的进口温度为9.7℃，出口温度为5℃，蒸发器中的传热量为69000W ，试计算总传热系数。 解：由题意得
22
1t t t ?+?=
?＝7.35℃
又t KA ?=Φ
t A K ?Φ
=∴ ＝782.3)./(2
K m W 2-10某些寒冷地区采用三层玻璃的窗户，如附图所示。已知玻璃厚δg =3㎜，空气夹层宽δ
air =6㎜，玻璃的导热系数λg =0.8W/（m ·K ）
。玻璃面向室内的表面温度t i =15℃，面向室外的表面温度t o =-10℃，试计算通过三层玻璃窗导热的热流密度。
2-16 一根直径为3mm 的铜导线，每米长的电阻为2.22Ω?-3
10。导线外包有厚为1mm 导
热系数为0.15)./(K m W 的绝缘层。限定绝缘层的最高温度为65℃，最低温度为0℃。试确定在这种条件下导线中允许通过的最大电流。
解：根据题意有：
()()W
r r t t l q l Q 8.1195.1/5.2ln 06515.012)/ln()(221221=-??=-=
=ππλλπ
R I 2
86.119=
解得：A I 36.232=
2-17 一蒸汽锅炉炉膛中的蒸发受热面管壁受到温度为1000℃的烟气加热，管内沸水温度为
200℃，烟气与受热面管子外壁间的复合换热表面传热系数为100
)./(2
K m W ，沸水与内壁间的表面传热系数为5000)./(2
K m W ，管壁厚6mm ，管壁=λ42)./(K m W ，外径为52mm 。
试计算下列三种情况下受热面单位长度上的热负荷： （1） 换热表面是干净的；
（2） 外表面结了一层厚为1mm 的烟灰，其=λ0.08)./(K m W ； （3） 内表面上有一层厚为2mm 的水垢，其=λ1)./(K m W 。 解：⑴
()()W r h r r h r t t l 98.12532100026.014240/52ln 02.0500012001000121
)/ln(1)(22
21121121=?++?-?=+
+-=
πλπφ
⑵
()()()W
r h r r r r r h t t l 94.5852100027.01
4240/52ln 08.052/54ln 500002.012001000121)/ln()/ln(1)
(22
21120200121=?+
++?-?=
+++-=
πλλπφ
⑶
()()()()()W
r h r r r r r r r h t t l i
i i 06.5207027.01001
136/40ln 4240/52ln 08.052/54ln 018.0500012001000121/ln )/ln()/ln(1)
(2211120200121=?+
+++?-?=
++++-=
πλλλπφ
2-45 一厚为δ的大平板具有均匀内热源Φ
，X=0及X=δ处的表面分别与温度为21,f f t t 的流体进行对流换热，表面传热系数分别为h1及h2。试导出平板中温度分布的解析表达式，
并据此导出温度最高点的位置。对于h1=h2,tf1＝tf2及h1=h2,tf1 6－1 、在一台缩小成为实物1/8的模型中，用200C 的空气来模拟实物中平均温度为2000C 空气的加热过程。实物中空气的平均流速为6.03m/s ，问模型中的流速应为若干？若模型中的平均表面传热系数为195W/(m 2K)，求相应实物中的值。在这一实物中，模型与实物中流体的Pr 数并不严格相等，你认为这样的模化试验有无实用价值？ 用 价值的。这样的模化试验是有实分相近 数并不严格相等，但十型与流体的上述模化试验，虽然模得：又 由 ：：时的物性参数为： 和空气在应相等实物中的根据相似理论，模型与解：Pr ) /(99.3659 .293 .381195))((/85.2003.6885 .3406 .15))((680.0Pr ,/1093.3,/1085.34200703.0Pr ,/1059.2,/1006.15C 2020020Re 2122122 1222112 2 211222262121261K m W l l h h Nu Nu s m u l l u l u l u K m W s m C K m W s m C C l l l ?=??====??==?= =??=?=?=??=?=???----λλννννλνλν 6－7、已知：（1）边长为a 及b 的矩形通道：（2）同（1），但a b <<；（3）环形通道，内管外径为d ，外管内径为D ；（4）在一个内径为D 的圆形筒体内布置了n 根外径为d 的圆管，流体在圆管外作纵向流动。 求：四种情形下的当量直径。 解： ()()()()()()()nd D nd D nd D d n D d d D d D d D d b b a a b b a ab d b a ab b a ab d m m m m +-=+?? ????????? ??-??? ??=-=+? ?? ??-??? ??==+=+=+= += 222 22 222244222243222422241πππ 6－14、已知：Pa 510013.1?下的空气在内径为76mm 的直管内流动，入口温度为65℃， 入口体积流量为s m /022.03 ，管壁的平均温度为180℃。 求：管子多长才能使空气加热到115℃。 解：定性温度 902115 65=+= f t ℃，相应的物性值为：3 /972.0m kg =ρ ()()()690 .0Pr ,/105.21,/1013.3,/009.162=??=??=?=--s m kg K m W K kg kJ c p μλ 在入口温度下，3 /0045.1m kg =ρ，故进口质量流量： s kg m kg s m m /10298.2/0045.1/022.0233-?=?= ， 4 6210179065.21076.01416.31010298.244Re >=?????==-μπd m ，先按60/>d l 计， () K m W h Nu ?=?= =??=24.08.00/62.20076 .00313 .008.50,08.5069.017906023.0 空气在115 ℃时，()K kg kJ c p ?=/009.1，65℃时，()K kg kJ c p ?=/007.1。 故加热空气所需热量为： ()()W t c t c m p p 3.11626510007.111510009.102298.03 3''""=??-???=-=Φ 采用教材P165上所给的大温差修正关系式： 885 .04533631802739027353 .053 .053 .0=?? ? ??=?? ? ??++=??? ? ??=w f t T T c 。 所需管长： ()()m t t dh l f w 96.290180885.062.20076.01416.33 .1162==????=-Φ= π 606.38076.0/96.2/<==d l ，需进行短管修正。采用式（5-64）的关系式： () 0775.1/17 .0=+=l d c f ，∴所需管长为2.96/1.0775=2.75m 。 6-25、已知：冷空气温度为0℃，以6m/s 的流速平行的吹过一太阳能集热器的表面。该表面尺寸为m m 11?，其中一个边与来流方向垂直。表面平均温度为20℃。 求：由于对流散热而散失的热量。 解： 10220 0=+= f t ℃ 10℃空气的物性 705.0Pr ,1051.2,1016.142 6=?=?=--λγ 5 610 23728.41016.140.16Re ?=??= = -γ ul x 68.384Pr Re 664.03 12 1 ==Nu ) (655.90.11051.268.38422k m w h ?=??=- 2 0.111m s =?= w t t s h w 1.193)020(655.9)(0=-?=-?=Φ 6-32、已知：直径为10mm 的电加热置于气流中冷却，在Re=4000时每米长圆柱通过对流散热散失的热量为69W 。现在把圆柱直径改为20mm ，其余条件不变（包括w t ）。 求：每米长圆柱散热为多少。 解： 466 .0 Re ~ , 4000 Re Nu =，直径增加一倍，Re亦增加一倍，618.0e ~ u R N，()()618.0 618 .0 1~ ~ ~d d dL h dL-- ? ? Φπ π， W d d 9. 105 534 .1 69 618 .0 1 2 1 2 = ? = ?? ? ? ? ? Φ = Φ ∴ 。 9-23、两块平行放置的平板表面发射率均为0.8，温度t 1=5270 C 及t 2=270 C ，板间远小于板的宽度与高度。试计算：（1）板1的自身辐射；（2）对板1的投入辐射；（3）板1的反射辐射；（4）板1的有效辐射；（5）板2的有效辐射（6）板1、2间的辐射换热量。 2 212122111212 211111121112 44821212 12 4 811/7.1761521)6(/5.25342)5(/2.430197.8505.57918)1(1)4(/7.850)8.01(5.2534)1(1)3(/5.25348.0/)7.176155.57918(/)() 1(/7.1761518.0/2) 300800(1067.51/1/11)2(/5.57918)273527(1067.58.01)1(m W q m W G J m W G E J m W G m W q E G G E J q G J m W E E q m W E E b b b ＝间的辐射换热量：，板的有效辐射：板＝的有效辐射 板＝的反射辐射： 板则由量：首先计算两板间的换热的投入辐射：对板的本身辐射板解：------===+-+==-?-=-=-=-+==-=--??=-+-==+???==εεεεεεε 9-25、已知：上题中取1ε＝2ε＝0.8， 3ε＝0.025，1T 与2T 一定。 求：加入遮热板后1、2两表面间的辐射换热减少到原来的多少分之一。 解：无遮热板时， () 1,212t b b q E E ε=-，加入遮热板后， () 1,3113s b b q E E ε=-， () 3,2232t b b q E E ε=-，达到稳态时， 1,33,23,2 q q q '==， ()()()()1,2 1,33,2113232312111222s b b s b b s b b q q q E E E E E E εεε'∴=+=-+-=-????， 1,21,211111//221/0.81/0.02511/0.81/0.8111 1.501240.25 1.5080.5053.7t s q q εε????'∴== ? ?+-+-????===?。 9-26、已知：外径为100mm 的钢管横穿过室温为27℃的大房间，管外壁温度为100℃，表面 发射率为0.85。 求：单位管长上的热损失。 解：向环境的辐射散热损失 ()442 0.85 5.67 3.733542.5W/m r q =??-=； 定性温度 ()1 1002763.52m t = -=℃， 1.049ρ=，0.0292λ=，619.3410ν-=?， Pr 0.695=，()()312629.80.11002710 5.68410 63.527319.34Gr ??-=?=?+?， ()()1 6240.02920.48 5.684100.695 6.25W /m K 0.1h =????=?， ()()2 6.2510027456.25W /m c r w j q h t t =-=-=， 每米管长上的热损失为 ()3.14160.1456.25542.5314W/m l q =??+=。 10-21、在一台逆流式水－水换热器中，C t ?='5.871，流量为每小时9000kg ，C t ?='322， 流量为每小时13 500kg ，总传热系数 )/(74012K m W k ?=，传热面积A=3.75m 2,试确定热水的出口温度。 []{}[]{}409.01)(e x p 11)(e x p 1623 .03600 /4191900075 .31740)(6694.04174 135004191 9000)()(/4174/4191,7540min 2121=------=??== =??== ?=?=??B NTU B B NTU NTU c q kA NTU c q c q B k kg J c k kg J c C C m m m p p －＝ 为：法，逆流换热器的效能由则可查得： 和别为设冷、热水平均温度分解：εε 有效。定 相差很小，计算结果冷热流体平均温度与设平均温度验算： ＝又 60 .192/20.15)8.645.87(6694.0)()(15 .762/)8.645.87(2/)(8.64) 325.87(409.05.87)(22222 1 2111121112 111=?+' =?=-?=??==??=+=" +'=?=-?-='-'-'="?'-'"-'t t t C t B c q c q t t t t t C t t t t t t t t m m m m εε 10-22、欲采用套管式换热器使热水与冷水进行热交换，并给出 s kg q C t s kg q C t m m /0233.0,35,/0144.0,2002211=?=' =?='。取总传热系数为2225.0),/(980m A K m W k =?=，试确定采用顺流与逆流两种布置时换热器所交换的热量、 冷却水出口温度及换热器的效能。 []{}W t c q C t t t C t t t B t t t t C t t t t t t t t B B NTU NTU c q kA NTU c q c q B k kg J c k kg J c C C m m m m m m p p 6248) 4.99200(43130144.0672/)(9935)4.99200(637.0)(7.1492/)4.99200(2/)(4.99) 35200(610.0200)(610 .011)(exp 1945 .34313 1444.025 .0980)(637 .04183 0233.04313 0144.0)()(/4183/4313,150651111222211211121112 111min 2121=-??=?Θ?=" +'=?=+-?=' +"-'='=+=" +'=?=-?-=' -'-'="?'-'"-'=----=??== =??== ?=?=??＝计算有效与假设值相符合，所以平均温度验算： ＝又－＝为： 法，顺流换热器的效能由则可查得： 和别为设冷、热水平均温度分）顺流换热 解：（εεεε []{}[]{}W t c q C t t t C t t t C t B c q c q t t t t t C t t t t t t t t B NTU B B NTU NTU c q kA NTU c q c q B k kg J c k kg J c C C m m m m m m m m p p 91193.9341950233.03.128353.933.1282/3.93)5.51200(628.0)()(8 .1252/)5.51200(2/)(5.51) 35200(9.0200)(9 .012)(exp 11)(exp 199 .34258 0144.025 .0980)(628.04195 0233.04258 0144.0)()(/4195/4258,12580)2(22222222222 1 2111121112 111min 2121=??=?=Θ?=+=' +?="?=?+' =?=-?=??==??=+=" +'=?=-?-='-'-'="?'-'"-'=------=??== =??== ?=?=??有效。 定相差很小，计算结果冷热流体平均温度与设平均温度验算： ＝又 －＝为： 法，逆流换热器的效能由则可查得：和别为设冷、热水平均温度分逆流换热 εεεε 9-35设有如附图所示的几何体，半球表面是绝热的，底面被一直径（D ＝0.2m ）分为1、2 两部分。表面1为灰体， 11550K 0.35T ε=，＝； 表面2为黑体，T2=330K 。试计算表面1的净辐射损失 及表面3的温度。 解：网络图如下： 212,33,1212,323,13,21,32,3221234 214 2 210.520.5/20.25 1 111 3.140.20.0157 24820.0628 5505.67( )5188.4W /m 1007305.67()6272W /m 100b b R X X X R X X X X A D A R E E ππππ+++=?==?======?=??====?==?= 2 1112 33,133,2 122 133 34333110.35118.3m 0.350.015711 63.7m 15188.4672.418.38W 118.363.725188.41843.24W /m 118.363.7 ()424.6K 100b b b b b b b A A X A X E E R E E E E R T E T εε??σ----==?==--===∑-?--==?='∑-=?=表面的净辐射损失： 由又。 1，2表面间的辐射换热量是由于绝热表面3的存在而引起的。 传热学（一） 第一部分选择题 ?单项选择题（本大题共 10 小题，每小题 2 分，共 20 分）在每小题列出的四个选项中只有一个选项是符合题目要求的，请将正确选项前的字母填在题后的括号内。 1. 在稳态导热中 , 决定物体内温度分布的是 ( B) A. 导温系数 B. 导热系数 C. 传热系数 D. 密度 2. 下列哪个准则数反映了流体物性对对流换热的影响 ?(C ) A. 雷诺数 B. 雷利数 C. 普朗特数 D. 努谢尔特数 3. 单位面积的导热热阻单位为 ( B) A. B. C. D. 4. 绝大多数情况下强制对流时的对流换热系数 (C ) 自然对流。 A. 小于 B. 等于 C. 大于 D. 无法比较 5. 对流换热系数为 100 、温度为 20 ℃的空气流经 50 ℃的壁面，其对流换热的热流密度为（D ） A. B. C. D. 6. 流体分别在较长的粗管和细管内作强制紊流对流换热，如果流速等条件相同，则（ C） A. 粗管和细管的相同 B. 粗管内的大 C. 细管内的大 D. 无法比较 7. 在相同的进出口温度条件下，逆流和顺流的平均温差的关系为（ A） A. 逆流大于顺流 B. 顺流大于逆流 C. 两者相等 D. 无法比较 8. 单位时间内离开单位表面积的总辐射能为该表面的（A ） A. 有效辐射 B. 辐射力 C. 反射辐射 D. 黑度 9. （D ）是在相同温度条件下辐射能力最强的物体。 A. 灰体 B. 磨光玻璃 C. 涂料 D. 黑体 10. 削弱辐射换热的有效方法是加遮热板，而遮热板表面的黑度应（B ） A. 大一点好 B. 小一点好 C. 大、小都一样 D. 无法判断 第二部分非选择题 ?填空题（本大题共 10 小题，每小题 2 分，共 20 分） 11. 如果温度场随时间变化，则为。非稳态温度场 《传热学》试题库 第一章概论 一、名词解释 1．热流量：单位时间内所传递的热量 2．热流密度：单位传热面上的热流量 3．导热：当物体内有温度差或两个不同温度的物体接触时，在物体各部分之间不发生相对位移的情况下，物质微粒(分子、原子或自由电子)的热运动传递了热量，这种现象被称为热传导，简称导热。 4．对流传热：流体流过固体壁时的热传递过程，就是热对流和导热联合用的热量传递过程，称为表面对流传热，简称对流传热。 5．辐射传热：物体不断向周围空间发出热辐射能，并被周围物体吸收。同时，物体也不断接收周围物体辐射给它的热能。这样，物体发出和接收过程的综合结果产生了物体间通过热辐射而进行的热量传递，称为表面辐射传热，简称辐射传热。 6．总传热过程：热量从温度较高的流体经过固体壁传递给另一侧温度较低流体的过程，称为总传热过程，简称传热过程。 7．对流传热系数：单位时间内单位传热面当流体温度与壁面温度差为1K是的对流传热量，单位为W／(m2·K)。对流传热系数表示对流传热能力的大小。 8．辐射传热系数：单位时间内单位传热面当流体温度与壁面温度差为1K是的辐射传热量，单位为W／(m2·K)。辐射传热系数表示辐射传热能力的大小。 9．复合传热系数：单位时间内单位传热面当流体温度与壁面温度差为1K是的复合传热量，单位为W／(m2·K)。复合传热系数表示复合传热能力的大小。 10．总传热系数：总传热过程中热量传递能力的大小。数值上表示传热温差为1K时，单位传热面积在单位时间内的传热量。 四、简答题 1．试述三种热量传递基本方式的差别，并各举1～2个实际例子说明。 （提示：从三种热量传递基本方式的定义及特点来区分这三种热传递方式） 2．请说明在传热设备中，水垢、灰垢的存在对传热过程会产生什么影响?如何防止? （提示：从传热过程各个环节的热阻的角度，分析水垢、灰垢对换热设备传热能力与壁面的影响情况）3. 试比较导热系数、对流传热系数和总传热系数的差别，它们各自的单位是什么? （提示：写出三个系数的定义并比较，单位分别为W/(m·K)，W/(m2·K)，W/(m2·K)） 4．在分析传热过程时引入热阻的概念有何好处?引入热路欧姆定律有何意义? （提示：分析热阻与温压的关系，热路图在传热过程分析中的作用。） 5．结合你的工作实践，举一个传热过程的实例，分析它是由哪些基本热量传递方式组成的。 （提示：学会分析实际传热问题，如水冷式内燃机等） 6．在空调房间内，夏季与冬季室内温度都保持在22℃左右，夏季人们可以穿短袖衬衣，而冬季则要穿毛线衣。试用传热学知识解释这一现象。 （提示：从分析不同季节时墙体的传热过程和壁温，以及人体与墙表面的热交换过程来解释这一现象（主 传热学基础试题 一、选择题1．对于燃气加热炉：高温烟气→内炉壁→外炉壁→空气的传热过 程次序为A.复合换热、导热、对流换热 B.对流换热、复合换热、导热 C. 导热、对流换热、复合换热 D.复合换热、对流换热、导热2．温度对辐射 换热的影响（）对对流换热的影响。大于 D.可能大于、小于 C. 小于 A.等于 B.2℃的壁面，2777）、温度为3．对流换热系数为1000W/（m℃ 的水流经·K）其对流换热的热流密度为（ 24 42×1010W/mW/m ×2424 W/m W/m ××1010),r Nu准则数的表达式为（A ） 根据流体流动的起因不同，把对流换热分为（ A） A．强制对流换热和自然对流换热B．沸腾换热和凝结换热 C．紊流换热和层流换热D．核态沸腾换热和膜态沸腾换热 雷诺准则反映了（ A） A．流体运动时所受惯性力和粘性力的相对大小 B．流体的速度分布与温度分布这两者之间的内在联系 C．对流换热强度的准则 D．浮升力与粘滞力的相对大小 彼此相似的物理现象，它们的（ D）必定相等。 A．温度B．速度 C．惯性力D．同名准则数 高温换热器采用下述哪种布置方式更安全？（ D） A．逆流B．顺流和逆流均可 C．无法确定D．顺流 顺流式换热器的热流体进出口温度分别为100℃和70℃，冷流体进出口温度分别为20℃和40℃，则其对数平均温差等于（） A．60.98℃B．50.98℃ C．44.98℃D．40.98℃ 7．为了达到降低壁温的目的，肋片应装在（ D） A．热流体一侧B．换热系数较大一侧 C．冷流体一侧D．换热系数较小一侧 黑体表面的有效辐射（ D）对应温度下黑体的辐射力。 A．大于B．小于 C．无法比较D．等于 通过单位长度圆筒壁的热流密度的单位为（ D） A．W B．W／m2 C．W／m D．W／m3 格拉晓夫准则数的表达式为（D ） .由炉膛火焰向水冷壁传热的主要方式是( A ) A.热辐射 B.热对流 C.导热 D.都不是 准则方程式Nu=f(Gr,Pr)反映了( C )的变化规律。 A.强制对流换热 B.凝结对流换热 C.自然对流换热 D.核态沸腾换热 下列各种方法中，属于削弱传热的方法是( D ) A.增加流体流度 B.设置肋片 C.管内加插入物增加流体扰动 D.采用导热系数较小的材料使导热热阻增加 冷热流体的温度给定，换热器热流体侧结垢会使传热壁面的温度( A ) A.增加 B.减小 C.不变 D.有时增加，有时减小 将保温瓶的双层玻璃中间抽成真空，其目的是( D ) 传热学试题 第一章概论 一、名词解释 1．热流量：单位时间所传递的热量 2．热流密度：单位传热面上的热流量 3．导热：当物体有温度差或两个不同温度的物体接触时，在物体各部分之间不发生相对位移的情况下，物质微粒(分子、原子或自由电子)的热运动传递了热量，这种现象被称为热传导，简称导热。 4．对流传热：流体流过固体壁时的热传递过程，就是热对流和导热联合用的热量传递过程，称为表面对流传热，简称对流传热。 5．辐射传热：物体不断向周围空间发出热辐射能，并被周围物体吸收。同时，物体也不断接收周围物体辐射给它的热能。这样，物体发出和接收过程的综合结果产生了物体间通过热辐射而进行的热量传递，称为表面辐射传热，简称辐射传热。 6．总传热过程：热量从温度较高的流体经过固体壁传递给另一侧温度较低流体的过程，称为总传热过程，简称传热过程。 7．对流传热系数：单位时间单位传热面当流体温度与壁面温度差为1K是的对流传热量，单位为W／(m2·K)。对流传热系数表示对流传热能力的大小。 8．辐射传热系数：单位时间单位传热面当流体温度与壁面温度差为1K是的辐射传热量，单位为W／(m2·K)。辐射传热系数表示辐射传热能力的大小。 9．复合传热系数：单位时间单位传热面当流体温度与壁面温度差为1K是的复合传热量，单位为W／(m2·K)。复合传热系数表示复合传热能力的大小。 10．总传热系数：总传热过程中热量传递能力的大小。数值上表示传热温差为1K时，单位传热面积在单位时间的传热量。 二、填空题 1．热量传递的三种基本方式为、、。 （热传导、热对流、热辐射） 2．热流量是指，单位是。热流密度是指，单位是。 （单位时间所传递的热量，W，单位传热面上的热流量，W/m2） 3．总传热过程是指，它的强烈程度用来衡量。 (热量从温度较高的流体经过固体壁传递给另一侧温度较低流体的过程，总传热系数) 4．总传热系数是指，单位是。 （传热温差为1K时，单位传热面积在单位时间的传热量，W／(m2·K)） 5．导热系数的单位是；对流传热系数的单位是；传热系数的单位是。 （W／(m·K)，W／(m2·K)，W／(m2·K)） 第二章 思考题 1 试写出导热傅里叶定律的一般形式，并说明其中各个符号的意义。 答：傅立叶定律的一般形式为： n x t gradt q ??-=λλ＝－，其中：gradt 为空间某点的温度梯度；n 是通过该点的等温线上的法向单位矢量，指向温度升高的方向；q 为该处的热流 密度矢量。 2 已知导热物体中某点在x,y,z 三个方向上的热流密度分别为y x q q ,及z q ，如何获得该点的 热密度矢量？ 答：k q j q i q q z y x ?+?+?=，其中k j i ,,分别为三个方向的单位矢量量。 3 试说明得出导热微分方程所依据的基本定律。 答：导热微分方程式所依据的基本定律有：傅立叶定律和能量守恒定律。 4 试分别用数学语言将传热学术语说明导热问题三种类型的边界条件。 答：① 第一类边界条件：)(01ττf t w =>时， ② 第二类边界条件： ) ()( 02τλτf x t w =??->时 ③ 第三类边界条件：) ()( f w w t t h x t -=??-λ 5 试说明串联热阻叠加原则的内容及其使用条件。 答：在一个串联的热量传递过程中，如果通过每个环节的热流量都相同，则各串联环节的总热阻等于各串联环节热阻的和。使用条件是对于各个传热环节的传热面积必须相等。 7.通过圆筒壁的导热量仅与内、外半径之比有关而与半径的绝对值无关，而通过球壳的导热量计算式却与半径的绝对值有关，怎样理解？ 答：因为通过圆筒壁的导热热阻仅和圆筒壁的内外半径比值有关，而通过球壳的导热热阻却和球壳的绝对直径有关，所以绝对半径不同时，导热量不一样。 6 发生在一个短圆柱中的导热问题，在下列哪些情形下可以按一维问题来处理？ 答：当采用圆柱坐标系，沿半径方向的导热就可以按一维问题来处理。 8 扩展表面中的导热问题可以按一维问题来处理的条件是什么？有人认为，只要扩展表面细长，就可按一维问题来处理，你同意这种观点吗？ 答：只要满足等截面的直肋，就可按一维问题来处理。不同意，因为当扩展表面的截面不均时，不同截面上的热流密度不均匀，不可看作一维问题。 9 肋片高度增加引起两种效果：肋效率下降及散热表面积增加。因而有人认为，随着肋片高度的增加会出现一个临界高度，超过这个高度后，肋片导热热数流量反而会下降。试分析这一观点的正确性。 答：错误，因为当肋片高度达到一定值时，通过该处截面的热流密度为零。通过肋片的热流已达到最大值，不会因为高度的增加而发生变化。 10 在式（2-57）所给出的分析解中，不出现导热物体的导热系数，请你提供理论依据。 答：由于式（2-57）所描述的问题为稳态导热，且物体的导热系数沿x 方向和y 方向的数值相等并为常数。 11 有人对二维矩形物体中的稳态无内热源常物性的导热问题进行了数值计算。矩形的一个 边绝热，其余三个边均与温度为f t 的流体发生对流换热。你能预测他所得的温度场的解吗？ 答：能，因为在一边绝热其余三边为相同边界条件时，矩形物体内部的温度分布应为关于绝热边的中心线对称分布。 习题 总复习题 基本概念 : ?薄材 : 在加热或冷却过程中 , 若物体内温度分布均匀 , 在任意时刻都可用一个温度来代表整个物体的温度 , 则该物体称为 ----. ?传热 : 由热力学第二定律 , 凡是有温差的地方 , 就有热量自发地从高温物体向低温物体转移 , 这种由于温差引起的热量转移过程统称为 ------. ?导热 : 是指物体内不同温度的各部分之间或不同温度的物体相接触时 , 发生的热量传输的现象 . 物体各部分之间不发生相对位移，仅依靠物体内分子原子和自由电子等微观粒子的热运动而产生的热能传递成为热传导简称导热 ?对流 : 指物体各部分之间发生相对位移而引起的热量传输现象 . 由于流体的宏观运动而引起的流体各部分之间发生相对位移，冷热流体相互渗混所导致的热量传递过程 ?对流换热 : 指流体流过与其温度不同的物体表面时 , 流体与固体表面之间发生的热量交换过程称为 ------. ?强制对流 : 由于外力作用或其它压差作用而引起的流动 . ?自然对流 : 由于流体各部分温度不同 , 致使各部分密度不同引起的流动 . ?流动边界层 : 当具有粘性的流体流过壁面时 , 由于粘滞力的作用 , 壁面附近形成一流体薄层 , 在这一层中流体的速度迅速下降为零 , 而在这一流层外 , 流体的速度基本达到主流速度 . 这一流体层即为 -----. ?温度边界层 : 当具有粘性的流体流过壁面时 , 会在壁面附近形成一流体薄层 , 在这一层中流体的温度迅速变化 , 而在这一流层外 , 流体的温度基本达到主流温度 . 这一流体层即为 -----. ?热辐射 : 物体由于本身温度而依靠表面发射电磁波而传递热量的过程称为 ------. 物体由于本身温度而依靠表面发射电磁波而传递热量的过程成为热辐射 ?辐射力 : 物体在单位时间内 , 由单位表面积向半球空间发射的全部波长的辐射能的总量 . ?单色辐射力 : 物体在单位时间内 , 由单位表面积向半球空间发射的波长在λ -- λ +d λ 范围内的辐射能量 . ?立体角 : 是一个空间角度 , 它是以立体角的角端为中心 , 作一半径为 r 的半球 , 将半球表面上被立体角切割的面积与半径平方 r 2 的比值作为 ------ 的大小 . ?定向辐射强度 : 单位时间内 , 在单位可见面积 , 单位立体角内发射的全部波长的辐射能量称为 ----. ?传质 : 在含有两种或两种以上组分的流体内部 , 如果有浓度梯度存在 , 则每一种组分都有向低浓度方向转移 , 以减弱这种浓度不均匀的趋势 . 物质由高浓度向低浓度方转移过程称为 ----. 学期学年度第 2 湖南涉外经济学院2017—2018《传热学》课程考核试题册1601能源动力机械工程学院学院：专业 年级： 试卷类型：A 100 分钟考核方式：闭卷考试时量： 分）小题，每小题2分，共计20一、选择题（本大题共计10 ）．下列导热过程傅立叶定律表述中，不正确的是（ 1 导热量与温度梯度成正比 B A 热流密度与传热面积成正比 导热量与导热距离成反比 D 热流密度与传热面积无关C ．圆柱壁面双层保温材料敷设过程中，为了减少保温材料用量或减少散热量，应该采取措施是2（）热导率较大的材料在内层 B热导率较小的材料在内层A 根据外部散热条件确定 D材料的不同布置对散热量影响不明显C．采用有限差分法进行导热过程数值计算时，可以有多种离散格式方式，下列不适用的方法是3 ）（ B边界节点，热量守恒法A边界节点，级数展开法 D中心节点，热量守恒法C中心节点，级数展开法） oC的管道穿过室内，为了减小管道向室内的散热，最有效的措施是（表面温度为4.50A 表面喷黑色的油漆 B表面喷白色的油漆 C表面缠绕铝箔 D表面外安装铝箔套筒 tt，则管道中的管道被加热，壁温与流体之间的对数平均温差为5．冷流体流经恒定壁温为△mw的流体平均温度为（） tttt B A +-△△mwm w tttt/2 -/2 D C +△△mmww6．表面进行膜状凝 结换热的过程中，影响凝结换热作用最小的因素为（） A蒸汽的压力B蒸汽的流速 蒸汽中的不凝性气体D 蒸汽的过热度 C． 第4页共 4 页 页 4 共页3第 一、选择题（本大题共计5小题，每小题2分,共计20分） 1．A；2．B；3．A；4．D；5．A；6．A；7．C ；8．D；9．C；10．B； 二、计算题（本大题共计5小题，每小题4分，共计20分） 1.正确答案是A b x A(t?t)1.5?1.2?(15?5)3621ff W?.8??140???110.004110.256?????h50.720h212。答：正确答案是D ????44??T?T?th?t w1f10 ??44w01???170?4.43??3.63?tt??????1f h50100100???????? 44???TCT5.670.6????? ?170?14.4?184.4℃ 3．正确答案是B ??hA(t?t)解：fw?50.4423h???K) W/(m A(t?t)3.14?0.004?0.1?(109?100)fw 4．B正确答案是??484?? 7.??11631273E??T400?5.67?10b??48????400?.3273?8?5.67?10400??EJ???G0E?0G?.b 4.?9425J?E4.?942511631.7b??.6??4412 ?81?0.1??58?0.A0. 4.正确答案是A稳 一、填空题（题数：15，共 27.0 分） 1 流体在在管内流动的流态一般有、，一般换热设备内多为。 （3.0分） 3.0分 正确答案 第一空： 层流；紊流；湍流；层流态；紊流态；湍流态 第二空： 层流；紊流；湍流；层流态；紊流态；湍流态 第三空： 紊流；湍流；紊流态；湍流态 我的答案: 第一空： 层流 第二空： 湍流 第三空： 湍流 答案解析： 2 晴朗秋日的早晨，露珠会在也植物叶面形成。（上或下）（1.0分） 1.0分 正确答案 第一空： 上 我的答案: 第一空： 上 答案解析： 3 大于，会形成珠状凝结。 （2.0分） 2.0分 正确答案 第一空： 表面张力 第二空： 附着力 我的答案: 第一空： 第二空： 附着力 答案解析： 4 粗糙内璧面的水壶和光滑内璧面的水壶，在相同加热条件下，内璧面最先沸腾。 （1.0分） 1.0分 正确答案 第一空： 粗糙；粗糙内；粗糙内壁；粗糙内壁面 我的答案: 第一空： 粗糙 答案解析： 5 导热微分方程式是在定律和定律基础上建立起来的。（2.0分） 2.0分 定律和定律基础上建立起来的。 ' /> 正确答案 傅里叶；傅里叶定律 第二空： 热力学第一；能量守恒与转化；热力学第一定律；能量守恒与转化定律；能量守恒我的答案: 第一空： 傅里叶 第二空： 能量守恒 答案解析： 6 角系数的三个特性分别为、、。 （3.0分） 2.0分 正确答案 第一空： 互换性；相对性；互换；相对 第二空： 完整性；完整 第三空： 分解性；分解 第一空： 相对性 第二空： 完整性 第三空： 可加性 答案解析： 7 换热器按原理种类可分为，，。（3.0分） 2.0分 正确答案 第一空： 间壁式；间壁式换热器；间壁 第二空： 混合式；混合式换热器；混合；蓄热式；蓄热；蓄热式换热器 第三空： 回热式；回热式换热器；回热 我的答案: 第一空： 间壁式换热器 《传热学》复习题 一、判断题 1．稳态导热没有初始条件。（） 2．面积为A的平壁导热热阻是面积为1的平壁导热热阻的A倍。（） 3．复合平壁各种不同材料的导热系数相差不是很大时可以当做一维导热问题来处理（） 4．肋片应该加在换热系数较小的那一端。（） 5．当管道外径大于临界绝缘直径时，覆盖保温层才起到减少热损失的作用。（） 6．所谓集总参数法就是忽略物体的内部热阻的近视处理方法。（） 7．影响温度波衰减的主要因素有物体的热扩散系数，波动周期和深度。（） 8．普朗特准则反映了流体物性对换热的影响。（） 9. 傅里叶定律既适用于稳态导热过程，也适用于非稳态导热过程。（） 10.相同的流动和换热壁面条件下，导热系数较大的流体，对流换热系数就较小。（） 11、导热微分方程是导热普遍规律的数学描写，它对任意形状物体内部和边界都适用。( ) 12、给出了边界面上的绝热条件相当于给出了第二类边界条件。 ( ) 13、温度不高于350℃，导热系数不小于0.12w/(m.k)的材料称为保温材料。 ( ) 14、在相同的进出口温度下，逆流比顺流的传热平均温差大。 ( ) 15、接触面的粗糙度是影响接触热阻的主要因素。 ( ) 16、非稳态导热温度对时间导数的向前差分叫做隐式格式，是无条件稳定的。 ( ) 17、边界层理论中，主流区沿着垂直于流体流动的方向的速度梯度零。 ( ) 18、无限大平壁冷却时，若Bi→∞，则可以采用集总参数法。 ( ) 19、加速凝结液的排出有利于增强凝结换热。 ( ) 20、普朗特准则反映了流体物性对换热的影响。( ) 二、填空题 1．流体横向冲刷n排外径为d的管束时，定性尺寸是。 2．热扩散率（导温系数）是材料指标，大小等于。 3．一个半径为R的半球形空腔，空腔表面对外界的辐射角系数为。 4．某表面的辐射特性，除了与方向无关外，还与波长无关，表面叫做表面。 5．物体表面的发射率是ε，面积是A，则表面的辐射表面热阻是。 6．影响膜状冷凝换热的热阻主要是。 《传热学》考试试题库汇总 第一章概论 一、名词解释 1．热流量：单位时间内所传递的热量 2．热流密度：单位传热面上的热流量 3．导热：当物体内有温度差或两个不同温度的物体接触时，在物体各部分之间不发生相对位移的情况下，物质微粒(分子、原子或自由电子)的热运动传递了热量，这种现象被称为热传导，简称导热。 4．对流传热：流体流过固体壁时的热传递过程，就是热对流和导热联合用的热量传递过程，称为表面对流传热，简称对流传热。 5．辐射传热：物体不断向周围空间发出热辐射能，并被周围物体吸收。同时，物体也不断接收周围物体辐射给它的热能。这样，物体发出和接收过程的综合结果产生了物体间通过热辐射而进行的热量传递，称为表面辐射传热，简称辐射传热。 6．总传热过程：热量从温度较高的流体经过固体壁传递给另一侧温度较低流体的过程，称为总传热过程，简称传热过程。 7．对流传热系数：单位时间内单位传热面当流体温度与壁面温度差为1K是的对流传热量，单位为W／(m2·K)。对流传热系数表示对流传热能力的大小。 8．辐射传热系数：单位时间内单位传热面当流体温度与壁面温度差为1K是的辐射传热量，单位为W／(m2·K)。辐射传热系数表示辐射传热能力的大小。 9．复合传热系数：单位时间内单位传热面当流体温度与壁面温度差为1K是的复合传热量，单位为W／(m2·K)。复合传热系数表示复合传热能力的大小。 10．总传热系数：总传热过程中热量传递能力的大小。数值上表示传热温差为1K时，单位传热面积在单位时间内的传热量。 二、填空题 1．热量传递的三种基本方式为、、。 （热传导、热对流、热辐射） 2．热流量是指，单位是。热流密度是指，单位是。 （单位时间内所传递的热量，W，单位传热面上的热流量，W/m2） 3．总传热过程是指，它的强烈程度用来衡量。 (热量从温度较高的流体经过固体壁传递给另一侧温度较低流体的过程，总传热系数) 4．总传热系数是指，单位是。 （传热温差为1K时，单位传热面积在单位时间内的传热量，W／(m2·K)） 1.某平壁燃烧炉是由一层耐火砖与一层普通砖砌成，两层的厚度均为100mm ，其导热系数分别为（m ·℃）及（m ·℃）。待操作稳定后，测得炉膛的内表面温度为700℃，外表面温度为130℃。为了减少燃烧炉的热损失，在普通砖外表面增加一层厚度为40mm 、导热系数为（m ·℃）的保温材料。操作稳定后，又测得炉内表面温度为740℃，外表面温度为90℃。设两层砖的导热系数不变，试计算加保温层后炉壁的热损失比原来的减少百分之几 解：加保温层前单位面积炉壁的热损失为1S Q ??? ?? 此时为双层平壁的热传导，其导热速率方程为： 22447.01.09.01.01307002211311=+-=+-=??? ??λλb b t t S Q W/m 2 加保温层后单位面积炉壁的热损失为2??? ??S Q 此时为三层平壁的热传导，其导热速率方程为： 2332211412W/m 7060600407010901090740=++-=++-=??? ??......b b b t t S Q λλλ 故加保温层后热损失比原来减少的百分数为： %.%%S Q S Q S Q 56810022447062244100121=?-=???? ????? ??-??? ?? 2. 在外径为140mm 的蒸气管道外包扎保温材料，以减少热损失。蒸气管外壁温度为390℃，保温层外表面温度不大于40℃。保温材料的λ与t 的关系为λ=+（t 的单位为℃，λ的单位为W/（m ·℃））。若要求每米管长的热损失Q/L 不大于450W/m ，试求保温层的厚度以及保温层中温度分布。 解：此题为圆筒壁热传导问题，已知：r 2=0.07m t 2=390℃ t 3=40℃ 先求保温层在平均温度下的导热系数，即 143.024********.01.0=??? ??++=λW/（m ·℃） （1）保温层温度 将式（4-15）改写为 ()L Q t t r r /2ln 3223-=πλ ()07.0ln 45040390143.02ln 3+-?=πr 得 r 3=0.141m 故保温层厚度为 b =r 3－r 2=－=0.071m=71mm （2）保温层中温度分布 设保温层半径r 处的温度为t ，代入式（4-15）可 得 ()45007.0ln 390143.02=-?r t π 2008传热学试卷（2）标准答案 一.填空题：（共20分）[评分标准：每个空格1分] 1．热量由高温流体经固体壁面传给低温流体，这种过程称为传热过程。 2．表征物体导热能力的物理量是导热系数。 3．努谢尔特准则的表达式是λ hl Nu = 。式中各符号的意义是h 对流换热系数. L 特征尺寸.λ导热系数。 4．集总参数法使用的条件是Bi ≤0.1。 5．凝结换热有膜状凝结和珠状凝结两种方式,其中珠状凝结换热效果好。 6．影响核态沸腾的因素主要是壁面过热度和汽化核心数。 7．湿砖的导热系数比水的导热系数大。 8．饱和沸腾曲线有四个换热规律不同的区域,分别指自然对流. 核态沸腾.过渡沸腾和稳定膜态沸腾。 9．定向辐射强度与方向无关的规律，称为兰贝特定律。 10．换热器热计算的两种基本方法是平均温压法和传热单元数法。 二．问答及推导题：（共50分） 1.名词解释：（10分）[评分标准：每小题2分] ①光谱辐射力：单位时间内物体的单位表面积向半球空间所有方向发射出去的某一特定波长的能量。 ②温度边界层：把贴壁处温度剧烈变化的薄层称为速度边界层。 ③饱和沸腾：流体的主体温度达到了饱和温度，壁面温度大于饱和温度时发生的沸腾称为饱和沸腾。 ④肋效率：基温度下的理想散热量 假设整个肋表面处于肋肋壁的实际散热量 = f η ⑤ 付立叶数：2 l a Fo τ = 非稳态过程的无量纲时间，表征过程进行的深度。 2.在换热器的传热面上设置肋片的作用是什么，推出肋片的传热微分方程式。（10分） 答：在h 小的一侧加肋可提高传热系数。——————（2分） 未加肋时 0 111h h k i ++= λδ ————（2分） 传热学试卷 一.填空题：（共20分）[评分标准：每小题2分] 1．导温系数是材料 物体内部温度扯平能力 的指标，大小等于 λ/ρC 。 2．影响强制对流换热的主要因素有 流体的物性，状态，壁面结构。 3．动量传递和热量传递的雷诺比拟的解为5 /4Re 0296.0x x Nu =，适用条件是Pr=1。 4．影响膜状凝结传热的主要热阻是液膜层的导热热阻。 5．自膜化现象是对流换热系数与壁面尺寸无关，其发生的条件是流体处于湍流自然对流。 6．同一壳管式换热器，逆流布置时对数平均温压最大，顺流布置时对数平均温压最小。 7．在热辐射分析中，把单色吸收率与波长无关的物体称为灰体。 8．通常，把k m w ./12.0≤λ的材料称为保温材料。 9．有效辐射是单位时间内离开物体单位表面的辐射能，它包括本身辐射和反射辐射两部分。 10．傅立叶定律的数学表达式是x t A Q ??-=λ。 二．问答及推导题：（共50分） 1. 名词解释：（10分）[评分标准：每小题2分] ① 辐射力：单位表面积物体在单位时间内向半球空间发射得全部波长的能量. ② 热边界层：在壁面附近温度剧烈变化的薄层. ③ 导温系数：c a ρλ = 表示物体内部温度扯平的能力. ④ 膜状凝结：凝结液能很好的润湿壁面,在壁面上铺展成膜.液膜的热阻为主要热阻. ⑤ 太阳常数：大气层外缘与太阳射线相垂直的单位表面积所接受的太阳辐射能为1367W/m 2 2.试介绍三种强化管内湍流换热的措施，并说明措施的传热学原理。（10分） 答：三种方法（1）流速u 提高，（2）直径d 减小，（3）采用强化的换热面。 —————（6分） 原理n f f f Nu Pr Re 023.08.0= 或2.08 .0d u h ∝———————（4分） 3.根据大容器饱和沸腾曲线，饱和沸腾曲线可分为几个区段？其中哪个区段 具有温压小，换热强的特点？为什么在沸腾换热时必须严格监视并控制热 通量在临界热通量以内？（10分） 答：四个区段， 核态沸腾。———————（4分） 用DNB 监视的原因（1）DNB 之上q 随△t 变化亦小 （2）超过m ax q 时△t 猛增，可达到1000℃，易烧毁设备。———— ———（6分） 传热学试题库含参考答案 《传热学》试题库 第一章概论 一、名词解释 1．热流量：单位时间内所传递的热量 2．热流密度：单位传热面上的热流量 3．导热：当物体内有温度差或两个不同温度的物体接触时，在物体各部分之间不发生相对位移的情况下，物质微粒(分子、原子或自由电子)的热运动传递了热量，这种现象被称为热传导，简称导热。 4．对流传热：流体流过固体壁时的热传递过程，就是热对流和导热联合用的热量传递过程，称为表面对流传热，简称对流传热。5．辐射传热：物体不断向周围空间发出热辐射能，并被周围物体吸收。同时，物体也不断接收周围物体辐射给它的热能。这样，物体发出和接收过程的综合结果产生了物体间通过热辐射而进行的热量传递，称为表面辐射传热，简称辐射传热。 6．总传热过程：热量从温度较高的流体经过固体壁传递给另一侧温度较低流体的过程，称为总传热过程，简称传热过程。7．对流传热系数：单位时间内单位传热面当流体温度与壁面温度差为1K是的对流传热量，单位为W／(m2·K)。对流传热系数表示对流传热能力的大小。 8．辐射传热系数：单位时间内单位传热面当流体温度与壁面温 度差为1K是的辐射传热量，单位为W／(m2·K)。辐射传热系数表示辐射传热能力的大小。 9．复合传热系数：单位时间内单位传热面当流体温度与壁面温度差为1K是的复合传热量，单位为W／(m2·K)。复合传热系数表示复合传热能力的大小。 10．总传热系数：总传热过程中热量传递能力的大小。数值上表示传热温差为1K时，单位传热面积在单位时间内的传热量。四、简答题 1．试述三种热量传递基本方式的差别，并各举1～2个实际例子说明。 （提示：从三种热量传递基本方式的定义及特点来区分这三种热传递方式） 2．请说明在传热设备中，水垢、灰垢的存在对传热过程会产生什么影响?如何防止? （提示：从传热过程各个环节的热阻的角度，分析水垢、灰垢对换热设备传热能力与壁面的影响情况） 3.试比较导热系数、对流传热系数和总传热系数的差别，它们各自的单位是什么? （提示：写出三个系数的定义并比较，单位分别为W/(m·K)，W/(m2·K)，W/(m2·K)）4．在分析传热过程时引入热阻的概念有何好处?引入热路欧姆定律有何意义? （提示：分析热阻与温压的关系，热路图在传热过程分析中的作 传热学基础试题 一、选择题 1．对于燃气加热炉：高温烟气→内炉壁→外炉壁→空气的传热过程次序为 A.复合换热、导热、对流换热 B.对流换热、复合换热、导热 C.导热、对流换热、复合换热 D.复合换热、对流换热、导热 2．温度对辐射换热的影响（ ）对对流换热的影响。 A.等于 B.大于 C.小于 D.可能大于、小于 3．对流换热系数为1000W/（m 2·K ）、温度为77℃的水流经27℃的壁面，其对流换热的热流密度为（ ） A.8×104W/m 2 B.6×104 W/m 2 C.7×104 W/m 2 D.5×104 W/m 2 4．在无内热源、物性为常数且温度只沿径向变化的一维圆筒壁(t 1 >t 2,r 1 A. 换热系数较大一侧 B. 热流体一侧 C. 换热系数较小一侧 D. 冷流体一侧 9. 某热力管道采用两种导热系数不同的保温材料进行保温，为了达到较好的保温效果，应将( )材料放在内层。 A. 导热系数较大的材料 B. 导热系数较小的材料 C. 任选一种均可 D. 不能确定 10．下列各种方法中，属于削弱传热的方法是( ) A.增加流体流速 B.管内加插入物增加流体扰动 C. 设置肋片 D.采用导热系数较小的材料使导热热阻增加 11.由炉膛火焰向水冷壁传热的主要方式是( ) A.热辐射 B.热对流 C.导热 D.都不是 12.准则方程式Nu=f(Gr,Pr)反映了( )的变化规律。 A.强制对流换热 B.凝结对流换热 C.自然对流换热 D.核态沸腾换热 13.判断管内紊流强制对流是否需要进行入口效应修正的依据是( ) A.l/d≥70 B.Re≥104 C.l/d<50 D.l/d<104 14.下列各种方法中，属于削弱传热的方法是( ) A.增加流体流度 B.设置肋片 C.管内加插入物增加流体扰动 D.采用导热系数较小的材料使导热热阻增加 15.冷热流体的温度给定，换热器热流体侧结垢会使传热壁面的温度( ) A.增加 B.减小 C.不变 D.有时增加，有时减小 16.将保温瓶的双层玻璃中间抽成真空，其目的是( ) A.减少导热 B.减小对流换热 C.减少对流与辐射换热 D.减少导热与对流换热 17.下列参数中属于物性参数的是( ) A.传热系数 B.导热系数 C.换热系数 D.角系数 18.已知一顺流布置换热器的热流体进出口温度分别为300°C和150°C，冷流体进 出口温度分别为50°C和100°C，则其对数平均温差约为( ) A.100°C B.124°C C.150°C D.225°C 19.有一个由四个平面组成的四边形长通道，其内表面分别以1、2、3、4表示，已知 角系数X1，2=0.4,X1，4=0.25，则X1，3为( ) A.0.5 B.0.65 C.0.15 D.0.35 20.一金属块的表面黑度为0.4，温度为227°C，它的辐射力是( )；若表面氧化 1、外径为200mm采暖热水输送保温管道，水平架空铺设于空气温度为-5℃的室外，周围墙壁表面平均温度近似为0℃，管道采用岩棉保温瓦保温，其导热系数为λ（W/m℃）＝0.027+0.00017t（℃）。管内热水平均温度为100℃，由接触式温度计测得保温层外表面平均温度为45℃，表面发射率为0.9，若忽略管壁的导热热阻，试确定管道散热损失、保温层外表面复合换热系数及保温层的厚度。 解：管道散热损失包括自然对流散热损失和辐射散热损失两部分。 确定自然对流散热损失： 定性温度℃ 则 确定辐射散热损失： 属空腔（A 2）与内包壁（A 1 ）之间的辐射换热问题，且。 单位管长管道散热损失 确定保温层外表面复合换热系数： 确定保温层的厚度： 由傅立叶定律积分方法获得。 ，分离变量得：，即： 得管道外径 保温层的厚度为 2、一所平顶屋，屋面材料厚δ＝0.2m，导热系数λ w =0.6W/(m·K)，屋面两侧的材料发射率ε均 为0.9。冬初，室内温度维持t f1 ＝18℃，室内四周墙壁亦为18℃，且它的面积远大于顶棚面积。天 空有效辐射温度为-60℃。室内顶棚表面对流表面传热系数h 1 ＝0.529W/(m2·K)，屋顶对流表面传 热系数h 2=21.1W/(m2·K)，问当室外气温降到多少度时，屋面即开始结霜(t w2 ＝0℃)，此时室内顶 棚温度为多少?此题是否可算出复合换热表面传热系数及其传热系数? 解：⑴求室内顶棚温度t w1 稳态时由热平衡，应有如下关系式成立： 室内复合换热量Φ’=导热量Φ=室内复合换热量Φ” ； 因Φ’=Φ，且结霜时℃，可得： ，即 解得：℃。 ⑵求室外气温t f2 传热学（机械 2009级）试题参考答案及评分标准 2011-- 2012学年下学期 时间 120分钟 传热学 课程 32 学时 2 学分 考试形式： 开卷 专业年级：机械 09级总分 100分，占总评成绩 70 % 注：此页不作答题纸，请将答案写在答题纸上 一、填空（每空 1分，总计 20分） 1. 传热的三种基本方式有 热传导 、 热辐射 、 热对流 。 2. 毕渥数是导热分析中的一个重要的无因次准则，它表征了 固体内部导热热 阻与界面上换热热阻之比 。 3. 对流换热过程的单值性条件有 几何 、 物理 、 时间 、 边界 四项。。 4. 肋效率的定义为 肋片实际散热量与肋片最大可能散热量之比 。 5. 已知某一导热平壁的两侧壁面温差是30℃，材料的导热系数是22W ／(m.K)， 通过的热流密度是300W ／m 2，则该平壁的壁厚是 2.2m 6. 从流动起因，对流换热可分为 自然对流 、 强制对流 。 7. 格拉晓夫准则的物理意义 流体流动时浮升力与粘滞力之比的无量纲量 ； 表达式Gr ＝32v c g tl αν?。 8. 黑体是指 反射率 为0的物体，白体是指 吸收率 为0的物体。 9. 一个由两个表面所构成的封闭系统中，若已知两表面面积A1=0.5A2,角系数 X1,2=0.6，则X2,1= 0.3 。 10. 角系数具有 相对性 、 完整性 、 可加性 的特性。 二、简答题（25分） 1、简单归纳一下导热问题中常见的几类边界条件以及其定义。 （5分） 解：导热问题主要有以下三类边界条件：（１）第一类边界条件:该条件是给定系统边界上的温度分布，它可以是时间和空间的函数，也可以为给定不变的常数值。（2）第二类边界条件:该条件是给定系统边界上的温度梯度，即相当于给定边界上的热流密度，它可以是时间和空间的函数，也可以为给定不变的常数值。（3）第三类边界条件:该条件是第一类和第二类边界条件的线性组合，常为给定系统边界面与流体间的换热系数和流体的温度，这两个量可以是时间和空间的函数，也可以为给定不变的常数值。 2、求解导热问题有哪三种基本方法，简述各自的求解过程及特点。（6分） 解：求解导热问题的三种基本方法是：(1) 理论分析法；(2) 数值计算法；(3) 实验法 三种方法的基本求解过程有： (1) 所谓理论分析方法，就是在理论分析的基础上，直接对微分方程在给定的定解条件下进行积分，这样获得的解称之为分析解，或叫理论解；(2) 数值计算法，把原来在时间和空间连续的物理量的场，用有限个离散点上的值的集合来代替，通过求解按一定方法建立起来的关于这些值的代数方程，从而获得离散点上被求物理量的值；并称之为数值解；(3) 实验法就是在传热学基本理论的指导下，采用对所研究对象的传热过程所求量的方法 三种方法的特点：分析法能获得所研究问题的精确解，可以为实验和数值计算提供比较依据；局限性很大，对复杂的问题无法求解；分析解具有普遍性， 传热学模拟试卷与答案汇编 《传热学》模拟试卷 一、单选题 1、一个表面的吸收比和( )无关。 a 投射表面温度 b 吸收表面温度 c 吸收表面面积 d投射表面性质 2、在一维平板瞬态导热问题中，可采用近似拟合公式(即第一项近似解)进行计算的条件是( )。 a Fo<0.2 b Bi>0.1 c Bi<0.1 d Fo>0.2 3、管内强迫层流充分发展段，如其他条件不变，半径增大时对流换热表面传 热系数会( )。 a 增大 b 不变 c 减小 d 先减后增 4、通过无内热源、常物性、对称第一类边界条件的平壁非稳态导热正规状况 阶段，温度分布包括以下特性( )。 xa 线性 b仅是位置的函数 c 不再受边界条件的影响 d 仅与Fo和有关 ,5、蒸汽含有不凝结气体时，凝结换热的效果会( )。 a 减弱 b 无影响 c 增强 d 可能增强，也可能减弱 6、下面哪种方法能够减少蒸汽通道内热电偶测温误差( )。 a热电偶靠近通道内壁 b增加热节点黑度 c 减小气流流速 d 通道外保温、通过圆筒壁的传热过程，传热面上的总热阻与( )无关。 7 a 两侧流体流速 b 计算基准面积 c 壁厚 d 固体壁物性 o8、一个温度为27C的表面在红外线范围内可看作灰体，那么在的近,,,8m 红外范围内当波长增加时，灰体的光谱辐射力会( )。 a 持续增加 b持续减少 c 先增后减 d 先减后增 9、是否可以通过安置肋片来强化换热，主要取决于( )。 a 肋片材料 b 对流传热系数 c Bi 准则 d 肋高 10、流体强迫外掠平板时，边界层厚度会( )。 a一直增加 b 逐渐减小 c 先增后减 d 保持不变 二、名词解释 1 膜状凝结 2 傅立叶定律 3 强制对流 4 漫灰表面 5 格拉晓夫数Gr 三、简答题: 1、导热系数为常数的无内热源的平壁稳态导热过程，若平壁两侧都给定第二类边界条件，问能否唯一地确定平壁中的温度分布? 为什么? 1 2、如图所示，在一个稳态、二维导热的温度场中划分网格，水平节点之间的间距为Δx，竖直节点之间的间距为Δy，导热系数为λ，粗黑线为边界，边界为绝热边界，请写出节点1和2的用于数值计算的节点方程。 3 2 1 5 4 3、某流体横掠平板，其热扩散率为a，运动粘度为ν，且a>ν，请画出流动边界层和温度边界层的发展规律，并说明为什么。 4、一换热器，重油从300?冷却到180?，而石油从20?被加热到150?，如换热器流动方式安排成(1)顺流;(2)逆流，问平均温差各为若干? 参考答案: 1、不会。因为稳态、无内热源的条件下，通过各个截面的热流量为常数，即只有一个边界条件。 t,tt,tyx,,41212、节点1: ，,0,,x2y2,, t,tt,tt,t,,yy325212 节点2: ,，,，,,x,0x2x2y,,,(完整版)传热学期末考试试题
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