傳熱學(xué)試題及解答_文檔視界傳熱學(xué)（一）

第一部分選擇題

?單項選擇題（本大題共10小題，每小題2分，共20分）在每小題列出的四個選項中只有一個選項是符合題目要求的，請將正確選項前的字母填在題后的括號內(nèi)。

1.在穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱中,決定物體內(nèi)溫度分布的是()

A.導(dǎo)溫系數(shù)

B.導(dǎo)熱系數(shù)

C.傳熱系數(shù)

D.密度

2.下列哪個準(zhǔn)則數(shù)反映了流體物性對對流換熱的影響?()

A.雷諾數(shù)

B.雷利數(shù)

C.普朗特數(shù)

D.努謝爾特數(shù)

3.單位面積的導(dǎo)熱熱阻單位為()

A.B.

C.D.

4.絕大多數(shù)情況下強(qiáng)制對流時的對流換熱系數(shù)()自然對流。

A.小于

B.等于

C.大于

D.無法比較

5.對流換熱系數(shù)為100、溫度為20℃的空氣流經(jīng)50℃的壁面，其對流換熱的熱流密度為（）

A.B.

C.D.

6.流體分別在較長的粗管和細(xì)管內(nèi)作強(qiáng)制紊流對流換熱，如果流速等條件相同，則（）

A.粗管和細(xì)管的相同

B.粗管內(nèi)的大

C.細(xì)管內(nèi)的大

D.無法比較

7.在相同的進(jìn)出口溫度條件下，逆流和順流的平均溫差的關(guān)系為（）

A.逆流大于順流

B.順流大于逆流

C.兩者相等

D.無法比較

8.單位時間內(nèi)離開單位表面積的總輻射能為該表面的（）

A.有效輻射

B.輻射力

C.反射輻射

D.黑度

9.（）是在相同溫度條件下輻射能力最強(qiáng)的物體。

A.灰體

B.磨光玻璃

C.涂料

D.黑體

10.削弱輻射換熱的有效方法是加遮熱板，而遮熱板表面的黑度應(yīng)（）

A.大一點(diǎn)好

B.小一點(diǎn)好

C.大、小都一樣

D.無法判斷

第二部分非選擇題

?填空題（本大題共10小題，每小題2分，共20分）

11.如果溫度場隨時間變化，則為。

12.一般來說，紊流時的對流換熱強(qiáng)度要比層流時。

13.導(dǎo)熱微分方程式的主要作用是確定。

14.當(dāng)d50時，要考慮入口段對整個管道平均對流換熱系數(shù)的影響。

15.一般來說，順排管束的平均對流換熱系數(shù)要比叉排時。

16.膜狀凝結(jié)時對流換熱系數(shù)珠狀凝結(jié)。

17.普朗克定律揭示了按波長和溫度的分布規(guī)律。

18.角系數(shù)僅與因素有關(guān)。

19.已知某大平壁的厚度為15mm，材料導(dǎo)熱系數(shù)為0.15，壁面兩側(cè)的溫度差為150℃，則通過該平壁導(dǎo)熱的熱流密度為。

20.已知某流體流過固體壁面時被加熱，并且，

流體平均溫度為40℃，則壁面溫度為。

?簡答題(本大題共2小題,每小題8分,共16分)

27.什么是臨界熱絕緣直徑？平壁外和圓管外敷設(shè)保溫材料是否一定能起到保溫的作用，為什么？

?計算題（本大題共2小題，每小題12分，共24分）

28.一內(nèi)徑為300mm、厚為10mm的鋼管表面包上一層厚為20mm的保溫材料，鋼材料及保溫材料的導(dǎo)熱系數(shù)分別為48和0.1，鋼

管內(nèi)壁及保溫層外壁溫度分別為220℃及40℃，管長為10m。試求該管壁的散熱量。

29.一內(nèi)徑為75mm、壁厚2.5mm的熱水管，管壁材料的導(dǎo)熱系數(shù)為60

，管內(nèi)熱水溫度為90℃，管外空氣溫度為20℃。管內(nèi)外的換熱系

數(shù)分別為和。試求該熱水管單位長度的散熱量。

傳熱學(xué)（一）參考答案

?單項選擇題（本大題共10小題，每小題2分，共20分）

1.B

2.C

3.B

4.C

5.D

6.C

7.A

8.A

9.D10.B

?填空題(本大題共10小題,每小題2分,共20分)

11.非穩(wěn)態(tài)溫度場12.強(qiáng)

13.導(dǎo)熱體內(nèi)的溫度分布(僅答“溫度分布”或“溫度場”、“導(dǎo)熱體內(nèi)的溫度場”也可)

14.小于或“〈”15小或“低”

16.小于17.黑體單色輻射力或“”

18.幾何19.1500W/m2

20.80℃

?簡答題（本大題共2小題，每小題8分，共16分）

27.（1）對應(yīng)于總熱阻為極小值時的隔熱層外徑稱為臨界熱絕緣直徑。

（2）平壁外敷設(shè)保溫材料一定能起到保溫的作用，因為增加了一項導(dǎo)熱熱阻，從而增大了總熱阻，達(dá)到削弱傳熱的目的。

（3）圓筒壁外敷設(shè)保溫材料不一定能起到保溫的作用，雖然增加了一項熱阻，但外壁的換熱熱阻隨之減小，所以總熱阻有可能減小，也有可能增大。

?計算題（本大題共2小題，每小題12分，共24分）

28.解：已知d1=300mmd2=300+2×10=320mmd3=320+2×20=360mm

m

tw1=220℃tw2

=40℃

=9591.226W

29.解：已知d1=75mm=0.075md2=75+2×2.5=80mm=0.08m

tf1=90℃tf2=20℃

=572.2W/m

傳熱學(xué)（二）

第一部分選擇題

一、單項選擇題（本大題共10小題，每小題2分，共20分）在每小題列出的四個選項中只有一個選項是符合題目要求的，請將正確選項前的字母填在題后的括號內(nèi)。

1．對于過熱器中：高溫?zé)煔狻獗凇鷥?nèi)壁→過熱的傳熱過程次序為（）

A．復(fù)合換熱、導(dǎo)熱、對流換熱

B．導(dǎo)熱、對流換熱、復(fù)合換熱

C．對流換熱、復(fù)合換熱、導(dǎo)熱

D．復(fù)合換熱、對流換熱、導(dǎo)熱

2．溫度對輻射換熱的影響對對流換熱的影響。（）

A．等于

B．大于

C．小于

D．可能大于、小于

3．對充換熱系數(shù)為1000W/(m2·K)、溫度為77℃的水流經(jīng)27℃的壁面，其對流換熱的熱流密度為（）

A．8×104W/m2

B．6×104W/m2

C．7×104W/m

2D．5×104W/m2

4．流體流過管內(nèi)進(jìn)行對流換熱時，當(dāng)l/d時，要進(jìn)行入口效應(yīng)的修正。（）

A．＞50

B．＝80

C．＜50

D．＝100

5．爐墻內(nèi)壁到外壁的熱傳遞過程為（）

A．熱對流

B．復(fù)合換熱

C．對流換熱

D．導(dǎo)熱

6．下述哪個參數(shù)表示傳熱過程的強(qiáng)烈程度？（）

A．k

B．λ

C．αc

D．α

7．雷諾準(zhǔn)則反映了的對比關(guān)系？（）

A．重力和慣性力

B．慣性和粘性力

C．重力和粘性力

D．浮升力和粘性力

8．下列何種材料表面的法向黑度為最大？

A．磨光的銀

B．無光澤的黃銅

C．各種顏色的油漆

D．粗糙的沿

9．在熱平衡的條件下，任何物體對黑體輻射的吸收率同溫度下該物體的黑度。（）

A．大于

B．小于

C．恒等于

D．無法比較

10．五種具有實(shí)際意義的換熱過程為：導(dǎo)熱、對流換熱、復(fù)合換熱、傳熱過程和（）

A．輻射換熱

B．熱輻射

C．熱對流

D．無法確定

第二部分非選擇題

二、填空題（本大題共10小題，每小題2分，共20分）

11．已知某大平壁的厚度為10mm，材料導(dǎo)熱系數(shù)為45W/(m·K)，則通過該平壁單位導(dǎo)熱面積的導(dǎo)熱熱阻為。

12．已知某換熱壁面的污垢熱阻為0.0003（m2·K），若該換熱壁面剛投入運(yùn)行時的傳熱系數(shù)為340W（m2·K），則該換熱壁面有污垢時的傳熱系數(shù)為。

13．采用小管徑的管子是對流換熱的一種措施。

14．壁溫接近換熱系數(shù)一側(cè)流體的溫度。

15．研究對流換熱的主要任務(wù)是求解，進(jìn)而確定對流換熱的熱流量。

16．熱對流時，能量與同時轉(zhuǎn)移。

17．導(dǎo)熱系數(shù)的大小表征物質(zhì)能力的強(qiáng)弱。

18．一般情況下氣體的對流換熱系數(shù)液體的對流換熱系數(shù)。

19．在一定的進(jìn)出口溫度條件下，的平均溫差最大。

20．是在相同溫度下輻射能力最強(qiáng)的物體。

四、簡答題（本大題共2小題，每小題8分，共16分）

26．不凝結(jié)氣體含量如何影響了蒸汽凝結(jié)時的對流換熱系數(shù)值？其影響程度如何？凝汽器如何解決這個問題？

五、計算題（本大題共2小題，每小題12分，共24分）

28．兩塊平行放置的平板1和2，相關(guān)尺寸如圖示。已知：t1=177℃、t2=27℃、ε1=0.8、

ε2=0.4、X1，2＝0.2。試用網(wǎng)絡(luò)法求：

?兩平板之間的輻射換熱量；

?若兩平板均為黑體表面，輻射換熱量又等于多少？

29．一臺逆流式換熱器用水來冷卻潤滑油。流量為2.5kg/s的冷卻水在管內(nèi)流動，其進(jìn)出口溫度分別為15℃和60℃，比熱為4174J/(kg·k)；熱油進(jìn)出口溫度分別為110和70，比熱為2190J/(kg·k)。傳熱系數(shù)為400W（m2·k）。試計算所需的傳熱面積。

傳熱學(xué)（二）參考答案

一、單項選擇題（本大題共10小題，每小題2分，共20分）

1?A2．B3．D4．C5．D

6．A

7．B

8．C

9．C10．A

二、填空題（本大題共10小題，每小題2分，共20分）

11．2.22×10－4（m2·k）/W（若沒寫單位，扣0.5分。）

12．308.5W/（m2·k）[或309W/（m2·k）或308W/（m2·k）]（若不寫單位，扣0.5分）

13．強(qiáng)化

14．較大

15．對流換熱系數(shù)（或αc均可）

16．質(zhì)量（或物質(zhì)）

17．導(dǎo)熱

18．小于

19．逆流

20．黑體

四、簡答題）本大題共2小題，每小題8分，共16分）

26．【參考答案及評分標(biāo)準(zhǔn)】

（1）因在工業(yè)凝汽器設(shè)備的凝結(jié)溫度下，蒸汽中所含有的空氣等氣體是不會凝結(jié)的，故稱這些氣體成分為不凝結(jié)氣體。當(dāng)蒸汽凝結(jié)時，不凝結(jié)氣體聚積在液膜附近，形成不凝結(jié)氣體層，遠(yuǎn)處的蒸汽在抵達(dá)液膜表面進(jìn)行凝結(jié)前，必須以擴(kuò)散方式穿過這個氣體層，這就使凝結(jié)換熱過程增加了一個熱阻，即氣相熱阻，所以αc降低。（3分）

（2）在一般冷凝溫差下，當(dāng)不凝結(jié)氣體含量為1%時，換熱系數(shù)將只達(dá)純凈蒸汽的40%左右，后果是很嚴(yán)重的。（3分，答50%左右也可）

（3）這是凝汽器必須裝設(shè)抽氣器的主要原因之一。（2分）

五、計算題（本大題共2小題，每小題12，共24分）

28．【參考答案及評分標(biāo)準(zhǔn)】

（1）(3分)

(2分)

=1105.65W（1分）

?若兩表面為黑體表面，則

（3分）

（2分）

=1492.63W（1分）

若不寫單位，扣0.5分若直接把值代入而沒寫出公式，也可給分。

29．【參考答案及評分標(biāo)準(zhǔn)】

已知：qm2=2.5kg/s

?計算平均溫差

（5分）（2）計算水所吸收的熱量

（3分）

（3）計算傳熱面積

由得

(4分)

若不寫單位，扣0.5分若沒寫公式，直接把值代入，也可給分。

傳熱學(xué)（三）

第一部分選擇題

一、單項選擇題（本大題10小題，每小題2分，共20分）

在每小題列出的四個選項中只有一個選項是符合題目要求的，請將正確項前的字母填在題后的括號內(nèi)。

1.在鍋爐的爐墻中：煙氣內(nèi)壁外壁大氣的熱過和序為:【】

A.輻射換熱,導(dǎo)熱,復(fù)合換熱

B.導(dǎo)熱，對流換熱，輻射換熱

C.對流換熱淚盈眶，復(fù)合換熱，導(dǎo)熱

D.復(fù)合換熱，對流換熱，導(dǎo)熱

2.由表面1和表面2組成的封閉系統(tǒng)中：X1,2_____X2,1。

A.等于

B.小于

C.可能大于，等于，小于

D.大于

3.流體流過短管內(nèi)進(jìn)行對流換熱時其入口效應(yīng)修正系數(shù)【】

A.=1

B.>1

C.δ1②δ<δ1③δ≈δ1④δ/δ10

25.格拉曉夫準(zhǔn)則Gr越大，則表征（）

①浮升力越大②粘性力越大③慣性力越大④動量越大

26.當(dāng)量直徑中U表示（）

①長度②寬度③周長④潤濕周長27.橫掠單管時的對流換熱中，特性尺度取（）

①管長L②管內(nèi)徑di③管外徑di④d0-di28.水平圓筒外的自然對流換熱的特性尺度應(yīng)?。ǎ?/p>

①圓筒的長度②圓筒外徑③圓筒內(nèi)徑④圓筒壁厚度29.膜狀凝結(jié)換熱中的定性溫度?。ǎ?/p>

①蒸汽溫度②凝結(jié)液溫度③凝結(jié)液膜層平均溫度④飽和溫度30.飽和沸騰時，壁溫與飽和溫度之差稱為（）①平均溫度②絕對溫差③相對溫差④沸騰溫差

31.定向輻射強(qiáng)度與方向無關(guān)的規(guī)律稱為（）

①普朗克定律②四次方定律③維恩定律④蘭貝特定律

32.灰體的吸收率是（）

①1②大于1③定值④變量

33.對于灰體，吸收率愈大，其反射率（）

①愈?、谟螈圻m中④不變

34.角系數(shù)是純幾何因素，與物體的黑度（）

①無關(guān)②有關(guān)③有較大關(guān)系④關(guān)系很大

35.由輻射物體表面因素產(chǎn)生的熱阻稱為（）

①導(dǎo)熱熱阻②對流熱阻③表面熱阻④空間熱阻

36.二氧化碳和水蒸汽在光帶內(nèi)都能夠（）

①吸收輻射②反射輻射③重輻射④不能輻射

37.按傳熱系數(shù)的符號單位，從以下列舉中選擇（）

①②③④

38.管殼式換熱器歸類于（）

①間壁式②回?zé)崾舰刍旌鲜舰茉偕?/p>

39.在一般換熱器設(shè)計中，考慮表面污染情況用（）

①利用系數(shù)②污垢系數(shù)③傳熱系數(shù)④表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)

40.表示A組分質(zhì)量濃度的符號是（）

①CA②A③CB④B

四、簡答題（每小題3分，共9分）

43.簡述物性參數(shù)導(dǎo)熱系數(shù)和粘度對表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的影響。

44.蒸汽凝結(jié)換熱中有不凝結(jié)氣體存在時，對凝結(jié)換熱有什么影響？

45.角系數(shù)有哪些特性？

五、計算題（每小題5分，共15分）

46.平壁，厚度=80mm，兩表面溫度分別維持在20（℃）和0℃，

平壁的高溫面受到流體的加熱，流體溫度tf=100℃,表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)W/（m2·k）。當(dāng)處于穩(wěn)態(tài)時，試確定平壁材料的導(dǎo)熱系數(shù)。

47.壓縮空氣在中間冷卻器的管外橫掠流過，a0=90W/(m2·k)，冷卻水在管內(nèi)流過a1=6000W/(m2·k)。冷卻管是外徑為16mm，厚1.5mm的黃銅管。求：

1）此時的傳熱系數(shù)；

2）若管外表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)增加一倍，傳熱系數(shù)有何變化；

3）若管內(nèi)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)增加一倍，傳熱系數(shù)又作何變化。

48.一順流換熱器，其冷流體進(jìn)出口溫度分別為10℃和30℃，熱流體進(jìn)出口溫度分別為80℃和50℃，試比較對數(shù)平均溫差和算術(shù)平均溫差，并說明能否用算術(shù)平均溫差代替對數(shù)平均溫差？

六、綜合計算（每小題8分，共32分）

49.一平壁水泥泡沫磚構(gòu)成，厚度為50cm，導(dǎo)熱系數(shù)

，高溫面維持200℃、低溫面為50℃。試求：

（1）通過平壁的熱流密度；

（2）維持熱流密度不變時，計算在墻壁內(nèi)溫度為70℃處，距離溫墻面的厚度為多少？

50.30℃的大銅板，被置于400℃的爐中加熱10分鐘后，測得銅板溫度上升到150℃。已知銅板兩側(cè)與周圍環(huán)境間的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為125W/（m2·k），銅板的=8440kg/m3，CP=377J/（kg·k）,。

試估算銅板的厚度是多少？

51.水以1.5m/s的速度流過內(nèi)徑為25mm的加熱管。管的內(nèi)壁溫度保持100℃，水的進(jìn)口溫度為15℃。若要使水的出口溫度達(dá)到85℃，求單位管長換熱量。（不考慮修正）

[提示：已知：50℃的水

52.抽真空的保冷瓶膽是雙壁鍍銀的夾層結(jié)構(gòu)，外壁內(nèi)表面溫度為30℃，內(nèi)壁外表面溫度為0℃，鍍銀壁黑度為0.03。計算由于輻射換熱單位面積人散熱量。

傳熱學(xué)（四）答案及評分標(biāo)準(zhǔn)

一、填空題：每小題1分，共15分。

1.W/（m2·k）

2.t=f(x,y)

3.較小

4.付立葉準(zhǔn)則

5.0

6.差商

7.邊界層（流動邊界層或速度邊界層）

8.相似

9.越大10.膜狀凝結(jié)11.大容器沸騰12.可見光

13.黑度14.表面熱阻15.套管式換熱器

二、單項選擇題：每小題1分，共25分。

16.②17.①18.②19.④20.③21.③22.③23.③24.①25.①

26.④27.③28.②29.③30.④31.④32.③33.①34.①35.③

36.①37.③38.①39.②40.②

四、簡答題（每小題3分，共9分）

43.（1）導(dǎo)熱系數(shù)大，則流體內(nèi)部、流體與壁面間的導(dǎo)熱熱阻小，表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)就大。

（2）粘度大，流速就低，表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)就小。

44.形成氣體熱阻，使表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)大大減少。

45.（1）角系數(shù)的相對性（2分）

（2）角系數(shù)的完整性（1分）

（3）角系數(shù)的可加性（1分）

五、計算題（每小題5分，共15分）

46.由（3分）

得（2分）

47.1）對于管外表面積的傳熱系數(shù)為

（2分）

2）略計算壁熱阻，傳熱系數(shù)為

傳熱系數(shù)增加了96%

3)

傳熱系數(shù)增加還不到1%

∴抓住分熱阻最大的那個環(huán)節(jié)進(jìn)行強(qiáng)化，才能收到顯著效果。

48.對數(shù)℃

算術(shù)℃（1分）

差別（1分）

六、綜合計算（每小巧玲瓏題8分，共32分）

49.（2分）

（2分）

由（1分）

有

（2分）

50.①設(shè)，采用集總數(shù)法

②校核假設(shè)假設(shè)正確（2分）

51.定性溫度℃

流動為紊流

（2分）

52.

(2分)

傳熱學(xué)（五）

一．填空題（共20分，每題2分）

1．導(dǎo)熱系數(shù)是由式n

n

tq

???-

=λ定義的，式中符號q表示沿n方向的，

nt

??是。

2．可以采用集總參數(shù)法的物體，其內(nèi)部的溫度變化與坐標(biāo)。

3．溫度邊界層越________，則對流換熱系數(shù)越小，為了強(qiáng)化傳熱，應(yīng)使溫度邊界層越________越好。

4．凝結(jié)換熱的兩種形式是和。5．保溫材料是指的材料。

6．Pr(普朗特數(shù))即，它表征了的相對大小。

7．熱輻射是依靠傳遞能量的，它可以在進(jìn)行。8．同一溫度下黑體的輻射能力、吸收能力。

9．熱水瓶的雙層玻璃中抽真空是為了。

10.換熱器傳熱計算的兩種方法是。

二．單項選擇題（共20分，每題2分）

1.熱量傳遞的三種基本方式是()

A.熱對流、導(dǎo)熱、輻射

B.復(fù)合換熱、熱輻射、導(dǎo)熱

C.對流換熱、導(dǎo)熱、傳熱過程

D.復(fù)合換熱、熱輻射、傳熱過程

2.無量綱組合用于對流換熱時稱為()準(zhǔn)則。

A.Re(雷諾)

B.Pr(普朗特)

C.Nu(努謝爾特)

D.Gr(格拉曉夫)

3.對流換熱以()作為基本計算式。

A.傅立葉定律

B.牛頓冷卻公式

C.普朗克定律

D.熱路歐姆定律

4.下述幾種方法中，強(qiáng)化傳熱的方法是()。

A.夾層抽真空

B.增大當(dāng)量直徑

C.增大流速

D.加遮熱板

5.當(dāng)采用加肋片的方法增強(qiáng)傳熱時，將肋片加在()會最有效。

A.換熱系數(shù)較大一側(cè)

B.換熱系數(shù)較小一側(cè)

C.隨便哪一側(cè)

D.兩側(cè)同樣都加

6.下列各參數(shù)中，屬于物性參數(shù)的是()

A.換熱系數(shù)

B.傳熱系數(shù)

C.吸收率

D.導(dǎo)溫系數(shù)

7.某熱力管道采用兩種導(dǎo)熱系數(shù)不同的保溫材料進(jìn)行保溫，為了達(dá)到較好的

保溫效果，應(yīng)將()材料放在內(nèi)層。

A.導(dǎo)熱系數(shù)較大的材料

B.導(dǎo)熱系數(shù)較小的材料

C.任選一種均可

D.不能確定8.物體能夠發(fā)射熱輻射的基本條件是()

A.溫度大于0K

B.具有傳播介質(zhì)

C.具有較高溫度

D.表面較黑9.下述哪種氣體可以看作熱輻射透明體(τ=1的氣體)?()A.二氧化碳B.空氣C.水蒸汽D.二氧化硫氣體10．灰體的吸收比與投射輻射的波長分布（）

A.無關(guān)

B.有關(guān)

C.具有選擇性

D.具有一定函數(shù)關(guān)系

三．簡答題（共28分）

1．試比較準(zhǔn)則數(shù)Nu和Bi的異同。（6分）

2．應(yīng)用準(zhǔn)則關(guān)聯(lián)式求管內(nèi)對流換熱系數(shù)時，定性溫度如何確定？確定定性溫度有何用處？（6分）

3．用熱電偶測量爐膛出口的煙氣溫度，有哪些因素會引起誤差?對此可采取哪些措施?（8分）

4．有一鋼管換熱器，熱水在管內(nèi)流動，空氣在管間作多次折流，橫向沖刷管束以冷卻管內(nèi)熱水。擬改造采用管外加肋片并換鋼管為銅管來增加冷卻效

果，試從傳熱角度來評價這個方案。（8分）

四．計算題（共32分）

1．一溫度為20℃的園鋼，長0.3m，直徑為0.06m，熱導(dǎo)率為35W/(m·K)，密度為7800kg/m3，比熱容為460J/(kg·K)，通過長6m、溫度為1250℃的

加熱爐時表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為100W/(m2·K)。如欲將園鋼加熱到850℃，試求園鋼通過加熱爐

的速度。（共8分）2．用實(shí)驗測定一薄壁管的流體平均對流換熱系數(shù)。蒸汽在管外凝結(jié)并維持

管內(nèi)壁溫度為100℃。水在管內(nèi)流動，流量為G=0.5kg/s，水溫從15℃升

到

45℃。管的內(nèi)徑d=50mm，長L=4.5m。試求管內(nèi)流體與壁面間的平均換熱系數(shù)。（已知水

在30℃時cp=4174J/(kg·K))（6分）

3．如圖所示的一矩形受熱面接受一加熱器的輻射加熱。該矩形表面長3m，寬

1m，溫度T2=600K，5.02=ε。加熱器溫度T1=1000K，8.01=ε。兩表面

互相平

行，相距為1m。加熱系統(tǒng)置于一大房間之中，房間壁溫為300K。試求受熱面接受的輻射

換熱量。（假設(shè)加熱器表面及受熱面均是漫射的灰體表面，X1,2=X2,1=0.32）（8分）

傳熱學(xué)（五）答案及評分標(biāo)準(zhǔn)

一．填空題（共20分，每題2分）

1．熱流密度，物體溫度沿n方向的變化率；2．無關(guān)；3．厚，?。?/p>

4．珠狀凝結(jié)和膜狀凝結(jié)；5．導(dǎo)熱系數(shù)小；

6．

aPrν

=

，動量擴(kuò)散厚度（流動邊界層）與能量擴(kuò)散厚度（熱邊界層厚度）；

7．電磁波，真空；8．最強(qiáng)，最強(qiáng)；9．減小對流換熱；

10．平均溫差法和效能-傳熱單元數(shù)法二．選擇題（共20分，每題2分）1.A；2.C3.B；4.C；5.B；6.D；7.B；8.A；9.B；10.A三．簡答題（共28分）

1．答：從形式上看，Nu數(shù)(

λhl

Nu=

)與Bi數(shù)(

λhl

Bi=

)完全相同，但二

者物理意義卻不同。

（1）Nu數(shù)中的為流體的λ導(dǎo)熱系數(shù)，而一般h未知，因而Nu數(shù)一般是待定準(zhǔn)則。Nu數(shù)的物理意義表示壁面附近流體的無量綱溫度梯度，他表示流體對流換熱的強(qiáng)弱。（3分）

（2）Bi數(shù)中的λ為導(dǎo)熱物體的導(dǎo)熱系數(shù)，且一般情況下h已知，Bi數(shù)一般是已定準(zhǔn)則。Bi

數(shù)的物理意義是導(dǎo)熱物體內(nèi)部導(dǎo)熱熱阻(l

)與外部對流熱阻(h

l

)的

相對大小。（3分）

2．答：定性溫度是指計算流體物性時所采用的溫度。（2分）

應(yīng)用準(zhǔn)則關(guān)聯(lián)式求管內(nèi)對流換熱系數(shù)時，定性溫度原則上取進(jìn)出口截面流體溫度

的平均值。（2分）

定性溫度用以計算流體的物性。在整理實(shí)驗數(shù)據(jù)時按定性溫度計算物性，則整個

流場中的物性就可認(rèn)為是相應(yīng)與定性溫度下的值，即相當(dāng)于把物性視為常數(shù)，于是物

性場相似的條件即自動滿足。對同一批實(shí)驗數(shù)據(jù)，定性溫度不同使所得的準(zhǔn)則方程

也可能不同。（2分）

3．答：熱電偶測溫產(chǎn)生誤差的原因主要有兩個：（1）由于熱電偶本身向根部導(dǎo)熱引起的；（2分）（2）由于熱電偶與周圍冷表面輻射傳熱造成的。（2分）針對上述兩個原因，有效措施為：

（1）熱電偶的插入深度足夠長，第一種測溫誤差即可避免；（2分）（2）采用抽氣遮熱罩式熱電偶，減少熱電偶的輻射散熱量。（2分）4．答：傳熱效果增強(qiáng)，分析如下：

（1）強(qiáng)化傳熱時，對熱阻比較大的一側(cè)流體換熱下功夫，往往能收到顯著的效果。

即在傳熱溫差不變時，改變傳熱過程中熱阻大的那一環(huán)節(jié)的熱阻，可以大大增加傳

熱過程的傳熱量。（2分）

（2）一般來說，如果要采取加肋片的方式強(qiáng)化傳熱過程的話，在h較小的一側(cè)加肋

片才能收到顯著的強(qiáng)化效果。（2分）

（3）銅的導(dǎo)熱系數(shù)（純銅為399W/mK）比鋼的導(dǎo)熱系數(shù)(碳鋼約為36.7W/Mk)大（2分）。

（4）橫向沖刷時表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)大。（橫向沖刷時熱邊界層薄且存在由于邊界層分離而產(chǎn)生的漩渦，增加了流體的擾動，因而換熱強(qiáng)。）（2分）四．計算題（共32分）1、解：(1)特征尺寸

mmmmm

mddlldAVlc0136.0)06.0(423.006.03.0)06.0(4412412

222=??+????=?+==ππππππ

（2分）

(2)用畢渥數(shù)來判斷（2分）

VBi=M

KmWm

KmWhlc

1.0039.0)/(350136.0)/(1002<=???=λ

此處近似取21

=

M，所以本題可用集總參數(shù)法分析。

(3)

()()()τρθθθθθτ

θ

ρθτρcV

hA

tthAddcV

tttthAddt

cv

-==-=-=-=---=∞∞

∞00

0ln

0""分離變量并積分：表示物體被冷卻

通過加熱爐所需時間

)

exp(00τρθθcVhA

tttt-=--=∞

∞

代入已知數(shù)據(jù)得

??

????????-=--τmKkgJmkgKmW0136.0)/(460/7800)/(100exp12502012508503

2

求解得

s14.548=τ（2分）

(4)圓鋼通過加熱爐的速度

s

msm

/0109.014.5486==

υ（2分）

2．解：水的定性溫度tf=(15+45+/2=30℃水側(cè)吸熱量為

)

(ffpttGc'-''=Φ（2分）

管內(nèi)換熱面積為A=πdL=π×0.05×4.5=0.707㎡園管內(nèi)對流換熱的進(jìn)出口換熱溫壓：

8515100=-='?t℃5545100=-=''?t℃平均換熱溫壓

70

2/)5585(2/)(=+=''?+'?=?tttm℃（2分）

所以1265

70707.0)1545(41745.0)(=?-??=?'-''=?Φ=mffpmtAttGctAh/（㎡·℃）

（2分）

3．解：本題屬3表面組成封閉系的輻射換熱問題，因房間表面積A3很大，其表面熱阻

333

1Aεε-可取為零。因此，J3=Eb3

是個已知量，其輻射網(wǎng)絡(luò)圖如下：

（2分）其中

12

1

38.08.0111111=?-=-Aεε；

31

35.05.011222=?-=-Aεε

又因X1,2=X2,1=0.32X1,3=X2，3=1-0.32=0.68

2

22

12484332

42224113331/27.4593001067.5/32.7348/56700mAmAmWTEmWTEmWTEbbb==?==??======-σσσ

（共2分）則節(jié)點(diǎn)方程組：

01113

,111

32,111211111=-+-+--XAJEXAJJAJEbbεε

（1分）

1113

,222

32,122122222=-+-+--XAJEXAJJAJEbbεε

（1分）

帶入已知值，得：J1=46143.25；J2=11212.5

W

AJEb1159312

222

22-=?--=

Φεε

（1分）

WAJEb12671911

111

11=?--=

Φεε

（1分）

表面輻射凈換熱量為負(fù)值表示該表面獲得熱量。5．解：

(a)計算管內(nèi)平均換熱系數(shù)：（共4分）

分）

（分）分）分）（見表1...)........./(3275Pr023.01.......(101984410

326.03.965016.014.3159.4441.........()........./(159.420

4208103501.....,,,,90)80100(21

023

.08.04

6

131

0cmWd

RhdqRskgtcqcPcteimepmprf?==?=?????==

=??=?Φ=?=+=-λ

ηπρυλ

(b)計算傳熱系數(shù)：（2分）

7

.964161832751171840001.015001111112200=?+?+=++=ddhddhkimλδ

(c)計算傳熱平均溫差：（2分）

()()()28

.4330/60ln701002080=---=

?mt

(d)計算傳熱面積及管子長度：（2分）

)(797.2018.014.35328.437.964103503

0mdnAldl

ntkAm

=????===??Φ

=

ππ

傳熱學(xué)（六）

一．填空題（共20分，每題2分）

1．導(dǎo)熱系數(shù)是由式n

n

tq

???-

=λ定義的，式中符號q表示沿n方向的，

nt

??是。

2．可以采用集總參數(shù)法的物體，其內(nèi)部的溫度變化與坐標(biāo)。

3．溫度邊界層越________，則對流換熱系數(shù)越小，為了強(qiáng)化傳熱，應(yīng)使溫度邊界層越________越好。

4．凝結(jié)換熱的兩種形式是和。5．保溫材料是指的材料。

6．Pr(普朗特數(shù))即，它表征了的相對大小。7．熱輻射是依靠傳遞能量的，它可以在進(jìn)行。8．同一溫度下黑體的輻射能力、吸收能力。9

．

熱

水

瓶

的

雙

層

玻

璃

中

抽

真

空

是

為

了。10.灰體是指的物體。

一。單項選擇題（共20分，每題2分）

1.熱量傳遞的三種基本方式是()

A.熱對流、導(dǎo)熱、輻射

B.復(fù)合換熱、熱輻射、導(dǎo)熱

C.對流換熱、導(dǎo)熱、傳熱過程

D.復(fù)合換熱、熱輻射、傳熱過程

2.無量綱組合用于對流換熱時稱為()準(zhǔn)則。

A.Re(雷諾)

B.Pr(普朗特)

C.Nu(努謝爾特)

D.Gr(格拉曉夫)

3.對流換熱以()作為基本計算式

A.傅立葉定律

B.牛頓冷卻公式

C.普朗克定律

D.熱路歐姆定律

4.下述幾種方法中，強(qiáng)化傳熱的方法是()。

A.夾層抽真空

B.增大當(dāng)量直徑

C.增大流速

D.加遮熱板

5.當(dāng)采用加肋片的方法增強(qiáng)傳熱時，將肋片加在()會最有效。

A.換熱系數(shù)較大一側(cè)

B.換熱系數(shù)較小一側(cè)

C.隨便哪一側(cè)

D.兩側(cè)同樣都加

6.下列各參數(shù)中，屬于物性參數(shù)的是()

A.換熱系數(shù)

B.傳熱系數(shù)

C.吸收率

D.導(dǎo)溫系數(shù)

7.某熱力管道采用兩種導(dǎo)熱系數(shù)不同的保溫材料進(jìn)行保溫，為了達(dá)到較好的保溫效果，應(yīng)將()材料放在內(nèi)層。

A.導(dǎo)熱系數(shù)較大的材料

B.導(dǎo)熱系數(shù)較小的材料

C.任選一種均可

D.不能確定

8.物體能夠發(fā)射熱輻射的基本條件是()

A.溫度大于0K

B.具有傳播介質(zhì)

C.具有較高溫度

D.表面較黑

9.下述哪種氣體可以看作熱輻射透明體(τ=1的氣體)?()

A.二氧化碳

B.空氣

C.水蒸汽

D.二氧化硫氣體10．灰體的吸收比與投射輻射的波長分布（）

A.無關(guān)

B.有關(guān)

C.具有選擇性

D.具有一定函數(shù)關(guān)系

三簡答題（共28分）

1．試比較準(zhǔn)則數(shù)Nu和Bi的異同。（6分）

2．應(yīng)用準(zhǔn)則關(guān)聯(lián)式求管內(nèi)對流換熱系數(shù)時，定性溫度如何確定？確定定性溫度有何用處？（6分）

四．計算題（共32分）

1．一溫度為20℃的園鋼，長0.3m，直徑為0.06m，熱導(dǎo)率為35W/(m·K)，

密度為7800kg/m3，比熱容為460J/(kg·K)，通過長6m、溫度為1250℃的

加熱爐時表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為100W/(m2·K)。如欲將園鋼加熱到850℃，試求園鋼通過加熱爐的速度。（共10分）p64

4．一直徑為0.8m的薄壁球形液氧貯存容器，被另一個直徑為1.2m

的同心薄壁容器所包圍。兩容器表面為不透明漫灰表面，發(fā)射率均為0.05，兩容器表面之間是真空的，如果外表面的溫度為300K，內(nèi)表面溫度為95