2025年大學(xué)第二學(xué)年（傳熱學(xué)）應(yīng)用原理階段測(cè)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：本大題共20小題，每小題2分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的。請(qǐng)將正確答案的序號(hào)填在括號(hào)內(nèi)。1.關(guān)于傳熱系數(shù)K，下列說法正確的是（）A.它與傳熱過程中的熱流密度無關(guān)B.它與冷熱流體的物性無關(guān)C.它反映了傳熱過程的強(qiáng)烈程度D.它只與壁面的幾何形狀有關(guān)2.傅里葉定律適用于（）A.穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱B.非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱C.熱對(duì)流D.熱輻射3.下列哪種材料的導(dǎo)熱系數(shù)最大（）A.水B.空氣C.金屬D.陶瓷4.對(duì)于平壁的一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱，下列說法錯(cuò)誤的是（）A.熱流密度是常數(shù)B.溫度分布是線性的C.導(dǎo)熱系數(shù)是常數(shù)D.熱流量與壁厚成正比5.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.肋片散熱量與肋基處溫度差之比C.肋片散熱量與肋端溫度差之比D.肋片實(shí)際散熱量與肋端散熱量之比6.兩無限大平行平板間的輻射傳熱，當(dāng)兩板溫度相同時(shí)，輻射傳熱量為（）A.無窮大B.零C.與板的發(fā)射率有關(guān)D.與板的吸收率有關(guān)7.黑體的發(fā)射率為（）A.0B.1C.0.5D.0.88.下列哪種情況下，對(duì)流換熱系數(shù)最大（）A.層流B.紊流C.過渡流D.自然對(duì)流9.對(duì)于管內(nèi)強(qiáng)制對(duì)流換熱，當(dāng)流體處于紊流時(shí)，傳熱系數(shù)與流速的（）次方成正比。A.0.5B.0.8C.1D.1.810.蒸汽在管束外凝結(jié)時(shí)，管束的排列方式對(duì)凝結(jié)換熱有影響，其中（）排列時(shí)凝結(jié)換熱系數(shù)最大。A.順排B.叉排C.正方形排列D.三角形排列11.熱對(duì)流的基本方程是（）A.傅里葉定律B.牛頓冷卻公式C.斯蒂芬-玻爾茲曼定律D.普朗克定律12.下列哪種氣體的輻射能力最強(qiáng)（）A.氧氣B.氮?dú)釩.二氧化碳D.氫氣13.物體的吸收率α、反射率ρ和透過率τ之間的關(guān)系為（）A.α+ρ+τ=1B.α+ρ=1C.α+τ=1D.ρ+τ=114.對(duì)于非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱，當(dāng)物體內(nèi)部溫度分布隨時(shí)間變化時(shí)，采用（）方法求解。A.分離變量法B.數(shù)值解法C.積分法D.以上都可以15.下列哪種情況屬于復(fù)合換熱（）A.空氣自然對(duì)流換熱B.水在管內(nèi)的強(qiáng)制對(duì)流換熱C.蒸汽在管外的凝結(jié)換熱D.既有對(duì)流又有輻射的換熱16.導(dǎo)熱微分方程的建立依據(jù)是（）A.能量守恒定律B.傅里葉定律C.牛頓冷卻公式D.以上都有17.對(duì)于一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱問題，若已知邊界條件和導(dǎo)熱系數(shù)，求解溫度分布的方法有（）A.分析法B.數(shù)值法C.實(shí)驗(yàn)法D.以上都可以18.肋片增加了散熱面積，同時(shí)也增加了（）A.導(dǎo)熱熱阻B.對(duì)流熱阻C.輻射熱阻D.總熱阻19.下列哪種情況下，輻射傳熱的計(jì)算可以忽略物體的形狀和位置（）A.兩無限大平行平板間的輻射傳熱B.兩球體間的輻射傳熱C.物體在空間中的輻射傳熱D.以上都不可以20.熱輻射過程中，能量傳遞的方式是（）A.導(dǎo)熱B.對(duì)流C.電磁波D.分子碰撞第II卷（非選擇題，共60分）（一）填空題（共10分）答題要求：本大題共5小題，每小題2分。請(qǐng)將答案填在題中的橫線上。1.導(dǎo)熱系數(shù)是物質(zhì)的______性質(zhì)，它與______、______等因素有關(guān)。2.對(duì)流換熱系數(shù)的大小與______、______、______等因素有關(guān)。3.黑體的輻射力與______的四次方成正比。4.肋片的主要作用是______，提高_(dá)_____。5.非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱過程中，物體內(nèi)部的溫度分布隨______而變化。（二）簡(jiǎn)答題（共20分）答題要求：本大題共4小題，每小題5分。簡(jiǎn)要回答問題。1.簡(jiǎn)述傅里葉定律的物理意義。2.說明對(duì)流換熱系數(shù)的影響因素。3.黑體輻射的基本定律有哪些？4.解釋肋效率的概念及其影響因素。（三）計(jì)算題（共20分）答題要求：本大題共2小題，每小題10分。解答應(yīng)寫出必要的文字說明、計(jì)算步驟和答案。1.有一厚度為δ=0.2m的平壁，兩側(cè)表面溫度分別為t1=100℃和t2=20℃，平壁材料的導(dǎo)熱系數(shù)λ=0.5W/(m·K)。求通過平壁的熱流密度q和熱流量Q（設(shè)平壁面積A=1m2）。2.一蒸汽管道外徑d=50mm，管外包裹一層厚度δ=20mm的保溫材料，保溫材料的導(dǎo)熱系數(shù)λ=0.05W/(m·K)。已知蒸汽管道外壁溫度t1=150℃，保溫層外表面溫度t2=50℃。求每米管道的熱損失qL。（四）分析題（共10分）答題要求：閱讀以下材料，回答問題。材料：在一個(gè)工業(yè)爐中，爐壁由耐火磚和保溫材料組成。耐火磚的導(dǎo)熱系數(shù)較大，保溫材料的導(dǎo)熱系數(shù)較小。爐內(nèi)溫度較高，爐外溫度較低。問題：1.分析耐火磚和保溫材料在爐壁中的作用。2.說明如何提高爐壁的保溫性能。（五）綜合題（共10分）答題要求：閱讀以下材料，回答問題。材料：某換熱器采用逆流換熱方式，冷熱流體的流量、進(jìn)出口溫度以及物性參數(shù)已知。問題：1.計(jì)算換熱器的對(duì)數(shù)平均溫差。2.若要提高換熱器的傳熱效率，可采取哪些措施？答案：1.C2.A3.C4.D5.A6.B7.B8.B9.D10.B11.B12.C13.A14.D15.D16.D17.D18.A19.A20.C填空題答案：1.熱物理，溫度，物質(zhì)種類2.流體的物性，流動(dòng)狀態(tài)，換熱表面的形狀和尺寸3.熱力學(xué)溫度4.增加散熱面積，傳熱量5.時(shí)間簡(jiǎn)答題答案：1.傅里葉定律表明，在導(dǎo)熱現(xiàn)象中，單位時(shí)間內(nèi)通過給定截面的熱量，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。2.對(duì)流換熱系數(shù)的影響因素包括流體的物性、流動(dòng)狀態(tài)、換熱表面的形狀和尺寸、流體有無相變等。3.黑體輻射的基本定律有普朗克定律、斯蒂芬-玻爾茲曼定律、維恩位移定律、蘭貝特定律等。4.肋效率是指肋片實(shí)際散熱量與肋片最大可能散熱量之比。影響肋效率的因素有肋片材料的導(dǎo)熱系數(shù)、肋片的形狀和尺寸、肋片表面的對(duì)流換熱系數(shù)等。計(jì)算題答案：1.根據(jù)傅里葉定律，熱流密度q=λ(t1-t2)/δ=0.5×(100-20)/0.2=200W/m2，熱流量Q=qA=200×1=200W。2.每米管道的熱損失qL=2πλ(t1-t2)/ln[(d+2δ)/d]=2×3.14×0.05×(150-50)/ln[(50+2×20)/50]≈14.6W/m。分析題答案：1.耐火磚主要起耐高溫和承受熱負(fù)荷的作用，它能抵抗?fàn)t內(nèi)高溫的侵蝕。保溫材料則主要起減少熱量散失的作用，降低爐壁向外界的熱傳遞，節(jié)約能源。2.提高爐壁保溫性能的方法有：增加保溫材料的厚度；選用導(dǎo)熱系數(shù)更小的保溫材料；確保保溫材料的施工質(zhì)量，減少縫隙等熱橋。綜合題答案：1.對(duì)數(shù)平均溫差Δtm=