傳熱學(xué)期末考試及答案一、單項選擇題（每題3分，共30分）

1.下列哪種傳熱方式不需要介質(zhì)？（）

A.熱傳導(dǎo)

B.熱對流

C.熱輻射

D.以上都需要

答案：C。熱輻射是物體由于具有溫度而輻射電磁波的現(xiàn)象，它可以在真空中傳播，不需要介質(zhì)；而熱傳導(dǎo)需要物質(zhì)的直接接觸，熱對流需要流體的宏觀運動，都需要介質(zhì)。

2.傅里葉定律描述的是（）。

A.熱對流的規(guī)律

B.熱輻射的規(guī)律

C.熱傳導(dǎo)的規(guī)律

D.以上都不是

答案：C。傅里葉定律是熱傳導(dǎo)的基本定律，它指出熱流密度與溫度梯度成正比，表達(dá)式為q=λ，其中q是熱流密度，λ是導(dǎo)熱系數(shù)，是溫度梯度。

3.下列材料中，導(dǎo)熱系數(shù)最大的是（）。

A.空氣

B.水

C.銅

D.塑料

答案：C。一般來說，金屬的導(dǎo)熱系數(shù)較大，銅是金屬，其導(dǎo)熱系數(shù)遠(yuǎn)大于空氣、水和塑料。空氣是熱的不良導(dǎo)體，導(dǎo)熱系數(shù)很?。凰膶?dǎo)熱系數(shù)相對較?。凰芰贤ǔＲ彩菬岬牟涣紝?dǎo)體。

4.努塞爾數(shù)Nu的物理意義是（）。

A.反映對流換熱的強弱

B.反映流體的慣性力與粘性力的相對大小

C.反映流體的浮升力與粘性力的相對大小

D.反映流體的熱擴散能力與動量擴散能力的相對大小

答案：A。努塞爾數(shù)Nu=，其中h是對流換熱系數(shù)，L是特征長度，λ是流體的導(dǎo)熱系數(shù)。Nu數(shù)越大，表示對流換熱越強。雷諾數(shù)Re反映流體的慣性力與粘性力的相對大?。桓窭瓡苑驍?shù)Gr反映流體的浮升力與粘性力的相對大?。黄绽侍財?shù)Pr反映流體的熱擴散能力與動量擴散能力的相對大小。

5.大容器飽和沸騰時，隨著加熱壁面過熱度Δt的增加，沸騰曲線經(jīng)歷的階段依次為（）。

A.自然對流、核態(tài)沸騰、過渡沸騰、膜態(tài)沸騰

B.自然對流、過渡沸騰、核態(tài)沸騰、膜態(tài)沸騰

C.核態(tài)沸騰、自然對流、過渡沸騰、膜態(tài)沸騰

D.核態(tài)沸騰、過渡沸騰、自然對流、膜態(tài)沸騰

答案：A。大容器飽和沸騰曲線的變化過程是：當(dāng)加熱壁面過熱度Δt較小時，主要是自然對流；隨著Δt增大，進(jìn)入核態(tài)沸騰，此時氣泡大量產(chǎn)生，換熱強烈；繼續(xù)增大Δt，進(jìn)入過渡沸騰，此時氣泡生成過于劇烈，部分加熱面被蒸汽膜覆蓋，換熱情況不穩(wěn)定；最后達(dá)到膜態(tài)沸騰，加熱面被穩(wěn)定的蒸汽膜覆蓋，換熱系數(shù)下降。

6.黑體是指（）的物體。

A.吸收比為1

B.反射比為1

C.透射比為1

D.發(fā)射率為0

答案：A。黑體是一種理想化的物體，它能夠吸收所有投射到其表面的輻射能，即吸收比α=1。反射比ρ=1的是白體；透射比τ=1的是透明體；黑體的發(fā)射率ε=1。

7.角系數(shù)表示（）。

A.表面1發(fā)出的輻射能中落到表面2上的百分?jǐn)?shù)

B.表面2發(fā)出的輻射能中落到表面1上的百分?jǐn)?shù)

C.表面1和表面2之間的輻射換熱量

D.以上都不是

答案：A。角系數(shù)定義為表面1發(fā)出的輻射能中落到表面2上的百分?jǐn)?shù)，它是一個純幾何因子，只與物體的形狀、大小和相對位置有關(guān)。

8.穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱過程中，通過三層平壁的熱流量分別為、、，則它們之間的關(guān)系為（）。

A.>>

B.<<

C.==

D.無法確定

答案：C。在穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱過程中，沒有熱量的積累，通過各層平壁的熱流量是相等的。根據(jù)熱阻串聯(lián)的原理，熱流量q=，其中ΔT是總溫差，是總熱阻，各層熱流量相同。

9.以下哪種情況的對流換熱系數(shù)最大？（）

A.空氣自然對流

B.空氣強制對流

C.水自然對流

D.水強制對流

答案：D。一般來說，液體的對流換熱系數(shù)比氣體大，因為液體的密度和比熱容較大。強制對流是由于外力（如泵、風(fēng)機等）引起的流體流動，其流速比自然對流大，所以強制對流的換熱系數(shù)比自然對流大。因此，水強制對流的對流換熱系數(shù)最大。

10.集總參數(shù)法的適用條件是（）。

A.Bi<0.1

B.Bi>0.1

C.Fo<0.1

D.Fo>0.1

答案：A。集總參數(shù)法是一種簡化的非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱分析方法，當(dāng)畢渥數(shù)Bi=<0.1時，物體內(nèi)部的溫度梯度可以忽略不計，可將物體視為溫度均勻的整體，采用集總參數(shù)法進(jìn)行分析。傅里葉數(shù)Fo主要反映非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱過程的時間特性。

二、填空題（每題3分，共30分）

1.導(dǎo)熱系數(shù)的單位是______。

答案：W/(m·K)。導(dǎo)熱系數(shù)λ表示單位溫度梯度下的熱流密度，根據(jù)傅里葉定律q=λ，可得其單位為W/(m·K)。

2.對流換熱的基本計算公式是______。

答案：q=hΔt。這就是牛頓冷卻公式，其中q是對流換熱的熱流密度，h是對流換熱系數(shù)，Δt是流體與壁面的溫差。

3.熱輻射的電磁波波長范圍主要在______之間。

答案：0.1100μm。熱輻射的波長范圍較廣，但主要集中在紅外線波段，其波長范圍大致在0.1100μm。

4.普朗特數(shù)Pr的表達(dá)式為______。

答案：Pr=。其中ν是運動粘度，反映流體的動量擴散能力；a是熱擴散率，反映流體的熱擴散能力。Pr數(shù)反映了流體的熱擴散能力與動量擴散能力的相對大小。

5.黑體輻射的斯蒂芬玻爾茲曼定律表達(dá)式為______。

答案：=σ。其中是黑體的輻射力，σ=5.67×W/(·)是斯蒂芬玻爾茲曼常數(shù)，T是黑體的熱力學(xué)溫度。

6.對于無限大平壁的非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱，當(dāng)Fo>0.2時，常采用______來計算平壁內(nèi)的溫度分布。

答案：諾謨圖。當(dāng)Fo>0.2時，無限大平壁的非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱溫度分布可以通過諾謨圖（海斯勒圖）來快速計算，諾謨圖是根據(jù)分析解繪制的圖表，方便工程應(yīng)用。

7.兩表面間的輻射換熱熱阻包括______和______。

答案：表面熱阻；空間熱阻。表面熱阻與物體的發(fā)射率和表面積有關(guān)，反映了物體表面發(fā)射和吸收輻射能的能力；空間熱阻與角系數(shù)和表面積有關(guān)，反映了物體之間的幾何關(guān)系對輻射換熱的影響。

8.臨界熱絕緣直徑的計算公式為______。

答案：=。其中λ是保溫材料的導(dǎo)熱系數(shù)，h是保溫層外表面的對流換熱系數(shù)。當(dāng)管道外徑小于臨界熱絕緣直徑時，增加保溫層厚度可能會使熱損失增加。

9.自然對流換熱是由于流體內(nèi)部的______而引起的。

答案：溫度差。自然對流是由于流體內(nèi)部存在溫度差，導(dǎo)致密度不均勻，從而產(chǎn)生浮升力