2025年大學(xué)本科二年級(jí)（能源與動(dòng)力工程）傳熱學(xué)綜合測(cè)試試題及答案

（考試時(shí)間：90分鐘滿分100分）班級(jí)______姓名______第I卷（選擇題，共40分）答題要求：每題只有一個(gè)正確答案，請(qǐng)將正確答案的序號(hào)填在括號(hào)內(nèi)。(總共10題，每題4分)1.下列哪種傳熱方式不需要介質(zhì)？（）A.導(dǎo)熱B.對(duì)流C.輻射D.以上都不對(duì)2.傅里葉定律描述的是（）。A.導(dǎo)熱過程B.對(duì)流換熱過程C.輻射換熱過程D.熱傳導(dǎo)和對(duì)流換熱過程3.對(duì)流傳熱的熱阻主要集中在（）。A.流體內(nèi)部B.換熱壁面C.層流底層D.湍流核心4.黑體的發(fā)射率為（）。A.0B.0.5C.1D.25.兩物體間的輻射換熱系數(shù)與（）有關(guān)。A.兩物體的溫度B.兩物體的表面發(fā)射率C.兩物體的距離D.以上都是6.下列哪種材料的導(dǎo)熱系數(shù)最大？（）A.金屬B.陶瓷C.塑料D.橡膠7.穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱時(shí)，物體內(nèi)溫度分布（）。A.隨時(shí)間變化B.不隨時(shí)間變化C.與位置無關(guān)D.以上都不對(duì)8.肋片的肋效率是指（）。A.肋片實(shí)際散熱量與肋片最大可能散熱量之比B.肋片最大可能散熱量與肋片實(shí)際散熱量之比C.肋片實(shí)際散熱量與肋片根部散熱量之比D.肋片根部散熱量與肋片實(shí)際散熱量之比9.蒸汽在管外凝結(jié)時(shí)，若將管束排列成叉排，其凝結(jié)傳熱系數(shù)比順排時(shí)（）。A.大B.小C.相等D.無法確定10.當(dāng)流體的Pr數(shù)大于1時(shí)，熱邊界層厚度δt與速度邊界層厚度δv的關(guān)系為（）。A.δt＞δvB.δt＜δvC.δt＝δvD.不確定第II卷（非選擇題，共60分）1.填空題（每題3分，共15分）答題要求：請(qǐng)?jiān)跈M線上填寫正確答案。(1)導(dǎo)熱系數(shù)的單位是______。(2)對(duì)流換熱的牛頓冷卻公式為______。(3)輻射換熱的基本定律包括______定律和______定律。(4)肋片的作用是______。(5)臨界熱絕緣直徑是指______。2.簡(jiǎn)答題（每題5分，共20分）答題要求：簡(jiǎn)要回答問題。(1)簡(jiǎn)述導(dǎo)熱、對(duì)流和輻射三種傳熱方式的特點(diǎn)。(2)什么是對(duì)流傳熱系數(shù)？影響對(duì)流傳熱系數(shù)的因素有哪些？(3)簡(jiǎn)述黑體輻射的基本特性。(4)如何強(qiáng)化傳熱？3.計(jì)算題（每題10分，共20分）答題要求：寫出詳細(xì)的計(jì)算過程和答案。(1)有一厚度為50mm的平壁，兩側(cè)表面溫度分別為150℃和50℃，平壁材料的導(dǎo)熱系數(shù)為0.5W/(m·K)。求通過平壁的熱流密度。(2)一蒸汽管道外徑為583mm，外表面溫度為180℃，周圍空氣溫度為20℃。已知管道外表面的發(fā)射率為0.9，求每米管道的輻射散熱量。4.分析題（10分）答題要求：結(jié)合材料進(jìn)行分析。材料：有一換熱器，采用逆流換熱方式。熱流體進(jìn)口溫度為150℃，出口溫度為100℃；冷流體進(jìn)口溫度為50℃，出口溫度為80℃。已知熱流體的比熱容為2kJ/(kg·K)，冷流體的比熱容為4kJ/(kg·K)，熱流體的流量為1kg/s。問題：計(jì)算換熱器的傳熱量，并分析逆流換熱的優(yōu)點(diǎn)。5.設(shè)計(jì)題（5分）答題要求：根據(jù)要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。要求設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的散熱裝置，用于降低電子元件的溫度。說明設(shè)計(jì)思路和主要參數(shù)。答案：1.C2.A3.C4.C5.D6.A7.B8.A9.A10.A1.(1)W/(m·K)(2)q=h(T-Tw)(3)普朗克，斯蒂芬-玻爾茲曼(4)增加換熱面積(5)對(duì)應(yīng)總熱阻為最小值時(shí)的保溫層外徑2.(1)導(dǎo)熱是依靠物體內(nèi)分子、原子和電子的微觀振動(dòng)傳遞熱量；對(duì)流是流體各部分之間發(fā)生宏觀相對(duì)位移而引起的熱量傳遞；輻射是物體通過電磁波來傳遞能量。(2)對(duì)流傳熱系數(shù)是指單位時(shí)間內(nèi)單位面積上流體與壁面間傳遞的熱量。影響因素有流體的種類、狀態(tài)、流速，壁面的形狀、尺寸、粗糙度等。(3)黑體輻射具有發(fā)射率為1，輻射能力最強(qiáng)，輻射能按空間方向分布符合蘭貝特定律等特性。(4)提高傳熱系數(shù)、增大傳熱面積、增加平均溫差等。3.(1)q=λΔt/δ=0.5×(150-50)/0.05=1000W/m2。(2)q=εσ(T1?-T2?)πdL=0.9×5.67×10??×(453?-293?)×π×0.583×1≈1142W/m。4.傳熱量Q=Whch(t2-t1)=1×2×(80-50)=60kW。逆流換熱優(yōu)點(diǎn)：平均溫差大，所需換熱面積小，能更有效地利用熱流體的熱量，提高換熱器的傳熱效率。5