2025年傳熱學(xué)試卷及答案

一、單項選擇題1.熱量傳遞的基本方式不包括以下哪種？A.導(dǎo)熱B.對流C.蒸發(fā)D.熱輻射答案：C2.下列哪種材料的導(dǎo)熱系數(shù)通常最大？A.空氣B.水C.金屬銅D.木材答案：C3.對于穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱，物體內(nèi)的溫度分布滿足什么方程？A.傅里葉定律B.牛頓冷卻公式C.斯蒂芬-玻爾茲曼定律D.能量守恒方程答案：A4.自然對流的流動起因是？A.外力推動B.溫差導(dǎo)致的密度差C.表面張力D.粘性力答案：B5.努塞爾數(shù)Nu的物理意義是？A.導(dǎo)熱熱阻與對流換熱熱阻之比B.對流換熱熱阻與導(dǎo)熱熱阻之比C.慣性力與粘性力之比D.浮力與粘性力之比答案：A6.黑體的發(fā)射率為？A.0B.0.5C.1D.無窮大答案：C7.兩物體之間的輻射換熱主要取決于？A.物體的形狀B.物體的表面溫度C.物體的顏色D.物體的材料答案：B8.當(dāng)流體流過圓管進行對流換熱時，入口段的換熱系數(shù)比充分發(fā)展段的換熱系數(shù)？A.小B.大C.相等D.不確定答案：B9.肋片的主要作用是？A.增加物體的強度B.增加傳熱面積，提高傳熱效率C.改變流體的流動狀態(tài)D.裝飾作用答案：B10.下列哪種情況下，導(dǎo)熱問題可以按一維問題處理？A.物體的長度遠大于其他兩個方向的尺寸B.物體的溫度只在一個方向上有顯著變化C.物體的材料各向同性D.物體的表面溫度均勻答案：B二、多項選擇題1.影響導(dǎo)熱系數(shù)的因素有？A.材料的種類B.材料的密度C.溫度D.濕度答案：ABC2.增強對流換熱的途徑有？A.增加流體的流速B.改變流體的物性C.改變換熱表面的形狀和布置D.降低流體與壁面的溫差答案：ABC3.下列哪些屬于熱輻射的特點？A.不需要介質(zhì)B.具有強烈的方向性C.輻射能與溫度的四次方成正比D.不同物體的輻射能力相同答案：ABC4.描述對流換熱的準(zhǔn)則數(shù)有？A.努塞爾數(shù)NuB.雷諾數(shù)ReC.普朗特數(shù)PrD.格拉曉夫數(shù)Gr答案：ABCD5.影響輻射換熱的因素包括？A.物體的表面溫度B.物體的發(fā)射率C.物體的形狀和相對位置D.周圍環(huán)境的溫度答案：ABCD6.對于穩(wěn)態(tài)一維導(dǎo)熱問題，可能的邊界條件有？A.給定壁面溫度B.給定壁面熱流密度C.絕熱邊界條件D.對流邊界條件答案：ABCD7.非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱過程中，物體的溫度隨哪些因素變化？A.時間B.空間位置C.物體的初始溫度D.周圍介質(zhì)的溫度答案：ABCD8.強化導(dǎo)熱的措施有？A.選用導(dǎo)熱系數(shù)大的材料B.優(yōu)化物體的形狀C.增加肋片D.提高表面的發(fā)射率答案：ABC9.對流換熱系數(shù)的大小與哪些因素有關(guān)？A.流體的種類B.流體的流動狀態(tài)C.換熱表面的粗糙度D.流體的溫度答案：ABCD10.下列關(guān)于傳熱過程的說法正確的有？A.傳熱過程是導(dǎo)熱、對流、熱輻射三種基本傳熱方式的綜合B.傳熱系數(shù)是衡量傳熱過程強烈程度的指標(biāo)C.傳熱過程中總熱阻等于各環(huán)節(jié)熱阻之和D.提高傳熱系數(shù)可以增強傳熱過程答案：ABCD三、判斷題1.導(dǎo)熱系數(shù)是物質(zhì)的一種物理性質(zhì)，只與材料本身有關(guān)，與溫度無關(guān)。（×）2.自然對流的換熱系數(shù)一定比強制對流的換熱系數(shù)小。（×）3.黑體是理想化的物體，實際中并不存在。（√）4.兩物體之間的輻射換熱，溫度高的物體向溫度低的物體輻射熱量，溫度低的物體不向溫度高的物體輻射熱量。（×）5.穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱時，物體內(nèi)的溫度分布不隨時間變化。（√）6.普朗特數(shù)Pr反映了流體的動量擴散能力與熱量擴散能力之比。（√）7.增加肋片的高度，一定能提高肋片的散熱效率。（×）8.熱輻射不需要任何介質(zhì)就可以傳遞熱量。（√）9.對于相同的流體和換熱表面，湍流時的對流換熱系數(shù)比層流時大。（√）10.傳熱系數(shù)K的單位是W/(m2·K)。（√）四、簡答題1.簡述傅里葉定律的內(nèi)容及表達式。傅里葉定律指出，在導(dǎo)熱過程中，單位時間內(nèi)通過給定截面的導(dǎo)熱量，正比于垂直于該截面方向上的溫度變化率和截面面積，而熱量傳遞的方向與溫度升高的方向相反。表達式為q=-λ(dT/dx)，其中q是熱流密度，λ是導(dǎo)熱系數(shù)，dT/dx是溫度梯度。2.簡述影響自然對流換熱系數(shù)的主要因素。主要因素有：流體的物性，如密度、比熱容、導(dǎo)熱系數(shù)、粘性系數(shù)等；物體表面與流體間的溫差，溫差越大，自然對流越強烈；物體的形狀、尺寸和放置方式，不同形狀和放置方式會影響流體的流動狀態(tài)；流體所處的環(huán)境，如重力加速度等。3.簡述熱輻射的基本特點。熱輻射具有以下特點：不需要任何介質(zhì)，可在真空中傳播；具有強烈的方向性，不同方向輻射強度不同；輻射能與溫度的四次方成正比，溫度對輻射能影響顯著；不同物體的輻射能力和吸收能力不同，取決于物體的表面性質(zhì)。4.簡述傳熱過程的組成及傳熱系數(shù)的物理意義。傳熱過程由熱流體與壁面間的對流換熱、壁面內(nèi)部的導(dǎo)熱、壁面與冷流體間的對流換熱組成。傳熱系數(shù)K的物理意義是表征傳熱過程強烈程度的指標(biāo)，數(shù)值上等于冷熱流體間溫差為1K時，單位時間內(nèi)通過單位傳熱面積的傳熱量，其大小反映了傳熱過程的難易程度。五、討論題1.在工程實際中，如何根據(jù)具體情況選擇合適的強化傳熱或削弱傳熱的方法？在工程中，若要強化傳熱，當(dāng)熱阻主要在對流換熱環(huán)節(jié)時，可通過增加流體流速、改變流體物性、優(yōu)化換熱表面形狀等增強對流換熱；若熱阻主要在導(dǎo)熱環(huán)節(jié)，可選用導(dǎo)熱系數(shù)大的材料、增加肋片等。若要削弱傳熱，如保溫隔熱，可采用導(dǎo)熱系數(shù)小的材料，對于高溫設(shè)備還可考慮采用低發(fā)射率的表面涂層減少輻射散熱。2.討論非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱過程中，物體的加熱或冷卻速度受哪些因素影響？非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱中，物體加熱或冷卻速度受多種因素影響。物體的熱物性如導(dǎo)熱系數(shù)、比熱容和密度很關(guān)鍵，導(dǎo)熱系數(shù)大、比熱容小則加熱或冷卻速度快；物體的幾何形狀和尺寸，小尺寸物體熱量傳遞快；初始溫度與周圍介質(zhì)溫度的溫差，溫差越大速度越快；表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，其值越大，與外界換熱越快，加熱或冷卻速度也越快。3.分析輻射換熱在太陽能利用和高溫爐設(shè)計中的應(yīng)用及關(guān)鍵問題。在太陽能利用中，通過高吸收比的表面材料吸收太陽輻射能，轉(zhuǎn)化為熱能或電能。關(guān)鍵問題是提高材料對太陽輻射的吸收能力和減少自身的輻射散熱。在高溫爐設(shè)計中，利用熱輻射傳遞熱量，需合理設(shè)計爐內(nèi)表面的發(fā)射率和形狀，以提高輻射換熱效率。關(guān)鍵在于控制爐內(nèi)溫度分布均勻，減少熱量損失，提高能源利用效率。4.舉例說明對流換熱在日常生活和工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用及如何提高其換熱效率。日常