传热学考试试题

第1篇：传热学考试试题

传热学试题

1 .对于过热器中：高温烟气→外壁→内壁→过热的传热过程次序为( a ) A .复合换热、导热、对流换热 B .导热、对流换热、复合换热 C .对流换热、复合换热、导热 D .复合换热、对流换热、导热 2 .温度对辐射换热的影响 对对流换热的影响。(b )

A .等于

B .大于

C .小于

D .可能大于、小于

3 .对充换热系数为 1000W/(m 2 · K) 、温度为 77 ℃的水流经 27 ℃的壁面，其对流换热的热流密度为( d )

A . 8 × 10 4 W/m 2 B . 6 × 10 4 W/m 2 C . 7 × 10 4 W/m 2 D . 5 × 10 4 W/m 2 4 .流体流过管内进行对流换热时，当 l/d 时，要进行入口效应的修正。(c ) A .> 50 B .= 80 C .< 50 D .= 100 5 .炉墙内壁到外壁的热传递过程为( d )

A .热对流 B .复合换热 C .对流换热 D .导热 6 .下述哪个参数表示传热过程的强烈程度?( a ) A . k B .λ C .α c D .α 7 .雷诺准则反映了 的对比关系?(b ) A .重力和惯性力 B .惯性和粘性力 C .重力和粘性力 D .浮升力和粘性力 8 .下列何种材料表面的法向黑度为最大? c A .磨光的银 B .无光泽的黄铜 C .各种颜色的油漆 D .粗糙的沿

9 .在热平衡的条件下，任何物体对黑体辐射的吸收率 同温度下该物体的黑度。(c ) A .大于 B .小于 C .恒等于 D .无法比较

10 .五种具有实际意义的换热过程为：导热、对流换热、复合换热、传热过程和(a ) A .辐射换热 B .热辐射 C .热对流 D .无法确定

第二部分 非选择题

二、填空题(本大题共 10 小题，每小题 2 分，共 20 分)

11 .已知某大平壁的厚度为 10mm ，材料导热系数为 45W/(m · K) ，则通过该平壁单位导热面积的导热热阻为 。

12 .已知某换热壁面的污垢热阻为 0.0003 ( m 2 · K )，若该换热壁面刚投入运行时的传热系数为 340W ( m 2 · K )，则该换热壁面有污垢时的传热系数为 。 13 .采用小管径的管子是 对流换热的一种措施。 14 .壁温接近换热系数 一侧流体的温度。

15 .研究对流换热的主要任务是求解 ，进而确定对流换热的热流量。 16 .热对流时，能量与 同时转移。

17 .导热系数的大小表征物质 能力的强弱。

18 .一般情况下气体的对流换热系数 液体的对流换热系数。 19 .在一定的进出口温度条件下， 的平均温差最大。 20 . 是在相同温度下辐射能力最强的物体。

三、名词解释(本大题共 5 小题，每小题 4 分，共 20 分) 21 .稳态导热 22 .稳态温度场 23 .热对流 24 .传热过程 25 .肋壁总效率

四、简答题(本大题共 2 小题，每小题 8 分，共 16 分)

26 .不凝结气体含量如何影响了蒸汽凝结时的对流换热系数值?其影响程度如何?凝汽器如何解决这个问题?

27 .写出直角坐标系中导热微分方程的一般表达式，它是根据什么原理建立起来的?它在导热问题的分析计算中有何作用?

五、计算题(本大题共 2 小题，每小题 12 分，共 24 分)

28 .两块平行放置的平板 1 和 2 ，相关尺寸如图示。已知： t 1 =177 ℃、 t 2 =27 ℃、ε 1 =0.8 、

ε 2 =0.4 、 X 1 ， 2 = 0.2 。试用网络法求：

• 两平板之间的辐射换热量;

• 若两平板均为黑体表面，辐射换热量又等于多少?

29 .一台逆流式换热器用水来冷却润滑油。流量为 2.5kg /s 的冷却水在管内流动，其进出口温度分别为 15 ℃ 和 60 ℃ ，比热为 4174J/(kg · k) ;热油进出口温度分别为 110 和 70 ，比热为 2190 J/(kg · k) 。传热系数为 400W ( m 2 · k )。试计算所需的传热面积。

传热学

(二)参考答案

一、单项选择题(本大题共 10 小题，每小题 2 分，共 20 分) 1• A 2 . B 3 . D 4 . C 5 . D 6 . A 7 . B 8 . C 9 . C 10 . A

二、填空题(本大题共 10 小题，每小题 2 分，共 20 分)

11 . 2.22 × 10 - 4 ( m 2 · k ) /W (若没写单位，扣 0.5 分。)

12 . 308.5W/ ( m 2 · k ) [ 或 309W/ ( m 2 · k )或 308W/ ( m 2 · k ) ] (若不写单位，扣 0.5 分) 13 .强化 14 .较大

15 .对流换热系数(或α c 均可) 16 .质量(或物质) 17 .导热 18 .小于 19 .逆流 20 .黑体

三、名词解释(本大题共 5 小题，每小题 4 分，共 20 分) 21 . 【参考答案】

发生在稳态温度场内的导热过程称为稳态导热。

(或：物体中的温度分布不随时间而变化的导热称为稳态导热。) 22 .【参考答案】

温度场内各点的温度不随时间变化。(或温度场不随时间变化。) 23 .【参考答案】

依靠流体各部分之间的宏观运行，把热量由一处带到另一处的热传递现象。 24 .【参考答案】

热量由固体壁面一侧的热流体通过固体壁面传递给另一侧冷流体的过程。 25 .【参考答案】

肋侧表面总的实际散热量与肋壁 测温度均为肋基温度的理想散热量之比。

四、简答题)本大题共 2 小题，每小题 8 分，共 16 分) 26 .【参考答案及评分标准】

( 1 )因在工业凝汽器设备的凝结温度下，蒸汽中所含有的空气等气体是不会凝结的，故称这些气体成分为不凝结气体。当蒸汽凝结时，不凝结气体聚积在液膜附近，形成不凝结气体层，远处的蒸汽在抵达液膜表面进行凝结前，必须以扩散方式穿过这个气体层，这就使凝结换热过程增加了一个热阻，即气相热阻，所以 α c 降低。( 3 分)

( 2 )在一般冷凝温差下，当不凝结气体含量为 1% 时，换热系数将只达纯净蒸汽的 40% 左右，后果是很严重的。( 3 分，答 50% 左右也可)

( 3 )这是凝汽器必须装设抽气器的主要原因之一。( 2 分) 27 . 【参考答案及评分标准】

( 1 )直角坐标系中导热微分方程的一般表达式为： ( 3 分)

( 2 )它是根据导热基本定律(或傅里叶定律)和能量守恒定律建立起来的。( 2 分)

( 3 )作用：确定导热体内的温度分布(或温度场)。( 3 分)

五、计算题(本大题共 2 小题，每小题 12 ，共 24 分) 28 . 【参考答案及评分标准】

( 1 ) (3 分 ) 4

=1105.65W ( 1 分)

• 若两表面为黑体表面，则

(2 分 ) ( 3 分)

=1492.63W ( 1 分)

( 2 分)

若不写单位，扣 0.5 分若直接把值代入而没写出公式，也可给分。 29 . 【参考答案及评分标准】

已知： q m2 =2.5kg/s

• 计算平均温差

( 2 )计算水所吸收的热量

( 3 分)

( 3 )计算传热面积

由 得

(4 分 )

( 5 分)

若不写单位，扣 0.5 分若没写公式，直接把值代入，也可给分。

传热学

(三)

本试题分两部分，第一部分为选择题， 1 页至 2 页，第二部分为非选择题， 3 页至 7 页。本试题共 7 页;选择题 20 分，非选择题 80 分，满分 100 分。考试时间 150 分钟。

第一部分 选择题

一、单项选择题(本大题 10 小题，每小题 2 分，共 20 分)

在每小题列出的四个选项中只有一个选项是符合题目要求的，请将正确项前的字母填在题后的括号内。 1. 在锅炉的炉墙中：烟气 内壁 外壁 大气的热过和序为 : 【 】 A. 辐射换热 , 导热 , 复合换热 B. 导热，对流换热，辐射换热 C. 对流换热泪盈眶，复合换热，导热 D. 复合换热，对流换热，导热

2. 由表面 1 和表面 2 组成的封闭系统中： X 1,2 _____ X 2,1 。 A. 等于 B. 小于 C. 可能大于，等于， 小于 D. 大于 3. 流体流过短管内进行对流换热时其入口效应修正系数 【 】 A.=1 B. >1 C. <1 D. =0 4. 在其他条件相同的情况下 , 下列哪种物质的导热能力最差 ? 【 】 A. 空气 B. 水 C. 氢气 D. 油 5. 下列哪种物质中不可能产生热对流 ? A. 空气 B. 水 C. 油 D. 钢板 6.Gr 准则反映了 ________ 的对比关系。 A. 重力和惯性力 B. 惯性力和粘性力 C. 重力和粘性力 D. 角系数 7. 表面辐射热阻与 ________ 无关。 A. 表面粗糙度 B. 表面温度 C. 表面积 D. 角系数

8. 气体的导热系数随温度的升高而 【 】 A. 减小 B. 不变

C. 套管式换热器 D. 无法确定

9. 下列哪种设备不属于间壁式换热器 ? 【 】 A.1-2 型管壳式换热器 ? B. 2-4 型管壳式换热器 C. 套管式换热器 D. 回转式空气预热器 10. 热传递的三种基本方式为 【 】 A. 导热、热对流和传热过热 B. 导热、热对流和辐射换热 C. 导热、热对流和热辐射 D. 导热、辐射换热和对流换热

第二部分 非选择题

二、填空题(本大题共 10 小题，每小题 2 分，共 20 分)

11. 在一台顺流式的换热器中，已知热流体的进出口温度分别为 180 和 100 ，冷流体的进出口温度分别为 40 和 80 ， 则对数平均温差为 ___________ 。

12. 已知一灰体表面的温度为 127 ，黑度为 0.5 ， 则其车辆射力为 ____________ 。 13. 为了达到降低壁温的目的，肋片应装在 ________ 一侧。 14. 灰体就是吸收率与 ________ 无关的物体。

15. 冬季室内暖气壁面与附近空气之间的换热属于 ________ 换热。 16. 传热系数的物理意义是指 _________ 间温度差为1时的传热热流密度。 17. 黑度是表明物体 ________ 能力强弱的一个物理量。

18. 肋壁总效率为 _______ 与肋壁侧温度均为肋基温度时的理想散热量之比。

19. 在一个传热过程中，当壁面两侧换热热阻相差较多时，增大换热热阻 _______ 一侧的换热系数对于提高传热系数最有效。

20. 1-2型管壳式换热器型号中的“2”表示 _________ 。

三、名词解释(本大题5小题，每小题4分，共20分) 21. 换热器的效能(有效度) 22. 大容器沸腾 23. 准稳态导热

24. 黑体 25. 复合换热

四、简答题(本大题共2小题，每小题8分，共16分) 26. 气体辐射有哪些特点?

27. 为什么高温过热器一般采用顺流式和逆流式混合布置的方式?

五、计算题(本大题2小题，每小题12分，共24分)

28. 某炉墙由耐火砖和保温板组成，厚度分别为 200mm 和 80mm ，导热系数分别为 0.8W/(m. K) 和 0.11W/(m. K) ，炉墙内外侧壁温分别为 600 。 C 和 70 。 C 。求炉墙单位面积的热损失和两层材料间的温度。

29. 以 0.8m/s 的流速在内径为 2.5cm 的直管内流动，管子内表面温度为 60 。 C ，水的平均温度为 30 。管长2 m 。试求水所吸收的热量。(已知 30 。 C 时 , 水的物性参数为： C p =4.17KJ/(kg.K), λ =61.8 × 10 -2 W/(m.K), ρ =995.7kg/m 3 , μ =0.805 × 10 -6 m 2 /s, ) Pr=5.42, 水 60 。 C 时的 υ =469.9 × 10 -6 kg/(m.s)) 。已知水在管内流动时的准则方程式为

(1) Nu f =0.027Re f 0.8 Pr f 0.4 ε 1 ε R 适用条件： Re f =10 4 — 1.2 × 10 5 , Rr f =0.6-120, 水与壁面间的换热温差 t ≤ 30C ° (2) Nu f =0.027Re f 0.2 Pr f 1/3 ( μ f / μ w ) 0.11 ε 1 ε R 适用条件： Re f =10 4 ~ 1.75 × 10 6 , Pr f = 0.6 ~ 700, 水与壁面间的换热温差 t > 30 以上两个准则方程式的定性温度均为流体的平均温度(μ w 的定性温度为管内壁温度) , 特性尺度为管内径。

传热学

(三)参考答案

一、单项选择题(本大题共 10 小题，每小题 2 分，共 20 分) 1 . A 2. C 3. B 4. A 5. D 6. D 7. D 8. C 9. D 10. C

二、填空题(本大题共 10 小题，每小 2 分，共 20 分)

11 . 61.7 ° C 或 61.7 ° C( 若不写单位 , 扣 0.5 分 ) 12 . 725.76W/m 2 或 726W/m 2 ( 若不写单位 , 扣 0.5 分 ) 13 .冷流体

14 .波长或 “ λ ” 复合 15. 复合

16 .热冷流体 ( 或"冷热流体"也可，"热流体和冷流体 ) 也可 ) 17. 辐射 18. 肋壁实际散热量

19. 较大或 “ 大"、“较高” 20. 管程数

三、名词解释(本大题共 5 小题，每小题 4 分，共 20 分) 21 .【参考答案及评分标准】

换热器的实际传热量与最大可能传热量之比。或 22 .【参考答案及评分标准】

高于液体饱和温度的热壁面沉浸在具有自由表面的液体中所发生的沸腾。

• 【参考答案及评分标准】

物体内各点温升速度不变的导热过程。

• 【参考答案及评分标准】

吸收率等于 1 的物体。

• 【参考答案及评分标准】

对流换热与辐射换热同时存在的综合热传递过程。

四、简答题(本大题共 2 小题，每小题 8 分，共 16 分) 26 .【参考答案及评分标准】

( 1 )气体的辐射(和吸收)对波长有强烈的选择性，即它只能辐射和吸收某些波长范围内的能量。

( 2 )气体的辐射(和吸收)是在整个容积中进行的。固体和液体不能穿透热射线，所以它们的辐射(和吸收)只在表面进行。

评分标准：( 1 )答出 4 分：( 2 )答出 4 分。 27 .【参考答案及评分标准】

( 1 )因为在一定的进出口温度条件下，逆流的平均温差最大，顺流的平均温差最小，即采用逆流方式有利于设备的经济运行。

( 2 )但逆流式换热器也有缺点，其热流体和冷流体的最高温度集中在换热器的同一端，使得该处的壁温较高，即这一端金属材料要承受的温度高于顺流型换热器，不利于设备的安全运行。 ( 3 )所以高温过热器一般采用顺流式和逆流式混合布置的方式，即在烟温较高区域采用顺流布置，在烟温较低区域采用逆流布置。

评分标准：( 1 )答出 2 分;( 2 )答出 2 分;

( 3 )答出 3 分。

五、计算题(本大题共 2 小题，每小题 12 分，共 24 分)

• 28 .【参考答案及评分标准】 29 .【参考答案及评分标准】

第2篇：传热学期末试题

第3章《稳态导热分析与计算》思考题

1、 试证明，圆筒壁一维稳态导热变导热系数计算也可以和平壁时一样，取两侧表面算术平

均温度下的导热系数值 m代入原公式求得导热热量。

2、 参见附图，圆筒壁内侧t1 < t2，请判断壁内温度分布为两图中哪一种情况?并说明理由，

设导热系数等于常数。

3、 凸状轴呈对称图形，如果侧面绝热且导热系数为常数，其一维稳态温度分布呈什么?

4、 两端均给定第一类边界条件的肋，温度各自保持t

1、t2，问其算术平均温度位于几何中

心，还是偏向高温侧或偏向低温侧?为什么?(不作具体数学推导，仅通过分析来论证)

5、 金属材料的导热系数很高，因此用测量保温材料导热系数的平板导热仪等设备无法进行

有效的测量。主要困难在于测得的温差太小，因而误差达到无法接受的程度。请你设计一种用肋测量金属导热系数的方案。并论证其可行性。

6、 参见教材中图3.3，导热系数和厚度均不相同的多层平壁内的温度分布为一折线。你是

否能设法将它变成一条直线?

7、 为什么对有内热源的导热体不能用一个单元热阻来表示?如果一定要用一个单元热阻

来表示，那么与平常的画法应该有何不同?

8、 对单层平壁的稳态导热来说，保证一维温度场的条件是下述的哪一个?

9、 平壁的长、宽应该远远大于平壁的厚度;

10、 两侧表面的温度均匀一致;

11、 以上两条必须同时满足。

12、 肋效率最大可能的数值等于多少?它会在什么条件(包括理想化的条件)下达到?

13、 试证明肋效率 f 与肋壁总效率 0 之间的相对大小关系。

14、 是否存在加肋以后反而使散热变小的可能?如有，请具体说明在什么情况下会出现。

15、 试对等截面直肋采用如下两种方法增大传热量的效果进行分析和比较：(1)加大肋高;

(2)增加肋片的数目。

16、 你是否认为减小步长永远可以提高解的精度?

17、 有人说：“只要把等温面的法线取为坐标方向，那么根据付立叶定律，常物性一维稳态

导热的温度梯度必定是一个常数”。你认为这个说法对不对?

18、 从提高测量精度的角度考虑，在用热电偶测量包裹有一层保温材料的管壁外表面温度

时，热电偶的引线应该如何布置?

第3篇：传热学试题大全

传热学

(二)

本试题分两部分，第一部分为选择题， 1 页至 2 页，每二部分为非选择题， 3 页至 7 页，共 7 页;选择题 20 分，非选择题 80 分，满分 100 分。考试时间 150 分钟。

第一部分 选择题

一、单项选择题(本大题共 10 小题，每小题 2 分，共 20 分)在每小题列出的四个选项中只有一个选项是符合题目要求的，请将正确选项前的字母填在题后的括号内。

1 .对于过热器中：高温烟气→外壁→内壁→过热的传热过程次序为( A ) A .复合换热、导热、对流换热 B .导热、对流换热、复合换热 C .对流换热、复合换热、导热 D .复合换热、对流换热、导热

2 .温度对辐射换热的影响 对对流换热的影响。( B )

A .等于

B .大于

C .小于

D .可能大于、小于

3 .对充换热系数为 1000W/(m 2 · K) 、温度为 77 ℃的水流经 27 ℃的壁面，其对流换热的热流密度为( D )

A . 8 × 10 4 W/m 2 B . 6 × 10 4 W/m 2 C . 7 × 10 4 W/m 2 D . 5 × 10 4 W/m 2 4 .流体流过管内进行对流换热时，当 l/d 时，要进行入口效应的修正。(C

) A .> 50 B .= 80 C .< 50 D .= 100 5 .炉墙内壁到外壁的热传递过程为( D ) A .热对流 B .复合换热 C .对流换热 D .导热 6 .下述哪个参数表示传热过程的强烈程度?(

A) A . k B .λ C .α c D .α

7 .雷诺准则反映了 的对比关系?( B ) A .重力和惯性力 B .惯性和粘性力 C .重力和粘性力 D .浮升力和粘性力 8 .下列何种材料表面的法向黑度为最大? C A .磨光的银 B .无光泽的黄铜 C .各种颜色的油漆 D .粗糙的沿

9 .在热平衡的条件下，任何物体对黑体辐射的吸收率 同温度下该物体的黑度。(C ) A .大于 B .小于 C .恒等于 D .无法比较

10 .五种具有实际意义的换热过程为：导热、对流换热、复合换热、传热过程和( A ) A .辐射换热 B .热辐射 C .热对流 D .无法确定

第二部分 非选择题

二、填空题(本大题共 10 小题，每小题 2 分，共 20 分)

11 .已知某大平壁的厚度为 10mm ，材料导热系数为 45W/(m · K) ，则通过该平壁单位导热面积的导热热阻为 。

12 .已知某换热壁面的污垢热阻为 0.0003 ( m 2 · K )，若该换热壁面刚投入运行时的传热系数为 340W ( m 2 · K )，则该换热壁面有污垢时的传热系数为 。 13 .采用小管径的管子是 对流换热的一种措施。 14 .壁温接近换热系数 一侧流体的温度。

15 .研究对流换热的主要任务是求解 ，进而确定对流换热的热流量。 16 .热对流时，能量与 同时转移。

17 .导热系数的大小表征物质 能力的强弱。

18 .一般情况下气体的对流换热系数 液体的对流换热系数。 19 .在一定的进出口温度条件下， 的平均温差最大。 20 . 是在相同温度下辐射能力最强的物体。

三、名词解释(本大题共 5 小题，每小题 4 分，共 20 分)

21 .稳态导热 22 .稳态温度场 23 .热对流 24 .传热过程 25 .肋壁总效率

四、简答题(本大题共 2 小题，每小题 8 分，共 16 分)

26 .不凝结气体含量如何影响了蒸汽凝结时的对流换热系数值?其影响程度如何?凝汽器如何解决这个问题?

27 .写出直角坐标系中导热微分方程的一般表达式，它是根据什么原理建立起来的?它在导热问题的分析计算中有何作用?

五、计算题(本大题共 2 小题，每小题 12 分，共 24 分)

28 .两块平行放置的平板 1 和 2 ，相关尺寸如图示。已知： t 1 =177 ℃、 t 2 =27 ℃、ε 1 =0.8 、 ε 2 =0.4 、 X 1 ， 2 = 0.2 。试用网络法求：

• 两平板之间的辐射换热量;

• 若两平板均为黑体表面，辐射换热量又等于多少?

29 .一台逆流式换热器用水来冷却润滑油。流量为 2.5kg /s 的冷却水在管内流动，其进出口温度分别为 15 ℃ 和 60 ℃ ，比热为 4174J/(kg · k) ;热油进出口温度分别为 110 和 70 ，比热为 2190 J/(kg · k) 。传热系数为 400W ( m 2 · k )。试计算所需的传热面积。

传热学

(二)参考答案

一、单项选择题(本大题共 10 小题，每小题 2 分，共 20 分)

1• A 2 . B 3 . D 4 . C 5 . D 6 . A 7 . B 8 . C 9 . C 10 . A

二、填空题(本大题共 10 小题，每小题 2 分，共 20 分)

11 . 2.22 × 10 - 4 ( m 2 · k ) /W (若没写单位，扣 0.5 分。)

12 . 308.5W/ ( m 2 · k ) [ 或 309W/ ( m 2 · k )或 308W/ ( m 2 · k ) ] (若不写单位，扣 0.5 分) 13 .强化 14 .较大

15 .对流换热系数(或α c 均可) 16 .质量(或物质) 17 .导热 18 .小于 19 .逆流 20 .黑体

三、名词解释(本大题共 5 小题，每小题 4 分，共 20 分)

21 . 【参考答案】

发生在稳态温度场内的导热过程称为稳态导热。

(或：物体中的温度分布不随时间而变化的导热称为稳态导热。) 22 .【参考答案】

温度场内各点的温度不随时间变化。(或温度场不随时间变化。) 23 .【参考答案】

依靠流体各部分之间的宏观运行，把热量由一处带到另一处的热传递现象。 24 .【参考答案】

热量由固体壁面一侧的热流体通过固体壁面传递给另一侧冷流体的过程。 25 .【参考答案】 肋侧表面总的实际散热量与肋壁 测温度均为肋基温度的理想散热量之比。

四、简答题)本大题共 2 小题，每小题 8 分，共 16 分)

26 .【参考答案及评分标准】

( 1 )因在工业凝汽器设备的凝结温度下，蒸汽中所含有的空气等气体是不会凝结的，故称这些气体成分为不凝结气体。当蒸汽凝结时，不凝结气体聚积在液膜附近，形成不凝结气体层，远处的蒸汽在抵达液膜表面进行凝结前，必须以扩散方式穿过这个气体层，这就使凝结换热过程增加了一个热阻，即气相热阻，所以 α c 降低。( 3 分)

( 2 )在一般冷凝温差下，当不凝结气体含量为 1% 时，换热系数将只达纯净蒸汽的 40% 左右，后果是很严重的。( 3 分，答 50% 左右也可)

( 3 )这是凝汽器必须装设抽气器的主要原因之一。( 2 分) 27 . 【参考答案及评分标准】

( 1 )直角坐标系中导热微分方程的一般表达式为： ( 3 分)

( 2 )它是根据导热基本定律(或傅里叶定律)和能量守恒定律建立起来的。( 2 分)

( 3 )作用：确定导热体内的温度分布(或温度场)。( 3 分)

五、计算题(本大题共 2 小题，每小题 12 ，共 24 分)

28 . 【参考答案及评分标准】

( 1 ) (3 分 ) (2 分 ) =1105.65W ( 1 分)

• 若两表面为黑体表面，则 ( 3 分)

( 2 分)

=1492.63W ( 1 分)

若不写单位，扣 0.5 分若直接把值代入而没写出公式，也可给分。 29 . 【参考答案及评分标准】

已知： q m2 =2.5kg/s

• 计算平均温差

( 2 )计算水所吸收的热量

( 3 分)

( 3 )计算传热面积

由 得

( 5 分)

(4 分 ) 若不写单位，扣 0.5 分若没写公式，直接把值代入，也可给分。

传热学

(三)

本试题分两部分，第一部分为选择题， 1 页至 2 页，第二部分为非选择题， 3 页至 7 页。本试题共 7 页;选择题 20 分，非选择题 80 分，满分 100 分。考试时间 150 分钟。

第一部分 选择题

一、单项选择题(本大题 10 小题，每小题 2 分，共 20 分)

在每小题列出的四个选项中只有一个选项是符合题目要求的，请将正确项前的字母填在题后的括号内。 1. 在锅炉的炉墙中：烟气 内壁 外壁 大气的热过和序为 : 【 】 A. 辐射换热 , 导热 , 复合换热 B. 导热，对流换热，辐射换热 C. 对流换热泪盈眶，复合换热，导热 D. 复合换热，对流换热，导热

2. 由表面 1 和表面 2 组成的封闭系统中： X 1,2 _____ X 2,1 。 A. 等于 B. 小于 C. 可能大于，等于， 小于 D. 大于 3. 流体流过短管内进行对流换热时其入口效应修正系数 【 】 A.=1 B. >1 C. <1 D. =0 4. 在其他条件相同的情况下 , 下列哪种物质的导热能力最差 ? 【 】 A. 空气 B. 水 C. 氢气 D. 油 5. 下列哪种物质中不可能产生热对流 ? A. 空气 B. 水 C. 油 D. 钢板 6.Gr 准则反映了 ________ 的对比关系。 A. 重力和惯性力 B. 惯性力和粘性力 C. 重力和粘性力 D. 角系数 7. 表面辐射热阻与 ________ 无关。 A. 表面粗糙度 B. 表面温度 C. 表面积 D. 角系数

8. 气体的导热系数随温度的升高而 【 】 A. 减小 B. 不变

C. 套管式换热器 D. 无法确定

9. 下列哪种设备不属于间壁式换热器 ? 【 】 A.1-2 型管壳式换热器 ? B. 2-4 型管壳式换热器 C. 套管式换热器 D. 回转式空气预热器 10. 热传递的三种基本方式为 【 】 A. 导热、热对流和传热过热 B. 导热、热对流和辐射换热 C. 导热、热对流和热辐射 D. 导热、辐射换热和对流换热

第二部分 非选择题

二、填空题(本大题共 10 小题，每小题 2 分，共 20 分)

11. 在一台顺流式的换热器中，已知热流体的进出口温度分别为 180 和 100 ，冷流体的进出口温度分别为 40 和 80 ， 则对数平均温差为 ___________ 。

12. 已知一灰体表面的温度为 127 ，黑度为 0.5 ， 则其车辆射力为 ____________ 。 13. 为了达到降低壁温的目的，肋片应装在 ________ 一侧。 14. 灰体就是吸收率与 ________ 无关的物体。

15. 冬季室内暖气壁面与附近空气之间的换热属于 ________ 换热。 16. 传热系数的物理意义是指 _________ 间温度差为1时的传热热流密度。 17. 黑度是表明物体 ________ 能力强弱的一个物理量。

18. 肋壁总效率为 _______ 与肋壁侧温度均为肋基温度时的理想散热量之比。

19. 在一个传热过程中，当壁面两侧换热热阻相差较多时，增大换热热阻 _______ 一侧的换热系数对于提高传热系数最有效。 20. 1-2型管壳式换热器型号中的“2”表示 _________ 。

三、名词解释(本大题5小题，每小题4分，共20分)

21. 换热器的效能(有效度) 22. 大容器沸腾 23. 准稳态导热 24. 黑体 25. 复合换热

四、简答题(本大题共2小题，每小题8分，共16分)

26. 气体辐射有哪些特点?

27. 为什么高温过热器一般采用顺流式和逆流式混合布置的方式?

五、计算题(本大题2小题，每小题12分，共24分)

28. 某炉墙由耐火砖和保温板组成，厚度分别为 200mm 和 80mm ，导热系数分别为 0.8W/(m. K) 和 0.11W/(m. K) ，炉墙内外侧壁温分别为 600 。 C 和 70 。 C 。求炉墙单位面积的热损失和两层材料间的温度。

29. 以 0.8m/s 的流速在内径为 2.5cm 的直管内流动，管子内表面温度为 60 。 C ，水的平均温度为 30 。管长2 m 。试求水所吸收的热量。(已知 30 。 C 时 , 水的物性参数为： C p =4.17KJ/(kg.K), λ =61.8 × 10 -2 W/(m.K), ρ =995.7kg/m 3 , μ =0.805 × 10 -6 m 2 /s, ) Pr=5.42, 水 60 。 C 时的 υ =469.9 × 10 -6 kg/(m.s)) 。已知水在管内流动时的准则方程式为

(1) Nu f =0.027Re f 0.8 Pr f 0.4 ε 1 ε R 适用条件： Re f =10 4 — 1.2 × 10 5 , Rr f =0.6-120, 水与壁面间的换热温差 t ≤ 30C °

(2) Nu f =0.027Re f 0.2 Pr f 1/3 ( μ f / μ w ) 0.11 ε 1 ε R 适用条件： Re f =10 4 ~ 1.75 × 10 6 , Pr f = 0.6 ~ 700, 水与壁面间的换热温差 t > 30 以上两个准则方程式的定性温度均为流体的平均温度(μ w 的定性温度为管内壁温度) , 特性尺度为管内径。

传热学

(三)参考答案

一、单项选择题(本大题共 10 小题，每小题 2 分，共 20 分)

1 . A 2. C 3. B 4. A 5. D 6. D 7. D 8. C 9. D 10. C

二、填空题(本大题共 10 小题，每小 2 分，共 20 分)

11 . 61.7 ° C 或 61.7 ° C( 若不写单位 , 扣 0.5 分 ) 12 . 725.76W/m 2 或 726W/m 2 ( 若不写单位 , 扣 0.5 分 ) 13 .冷流体

14 .波长或 “ λ ” 复合 15. 复合

16 .热冷流体 ( 或"冷热流体"也可，"热流体和冷流体 ) 也可 ) 17. 辐射 18. 肋壁实际散热量

19. 较大或 “ 大"、“较高” 20. 管程数

三、名词解释(本大题共 5 小题，每小题 4 分，共 20 分)

21 .【参考答案及评分标准】

换热器的实际传热量与最大可能传热量之比。或

22 .【参考答案及评分标准】

高于液体饱和温度的热壁面沉浸在具有自由表面的液体中所发生的沸腾。

• 【参考答案及评分标准】

物体内各点温升速度不变的导热过程。

• 【参考答案及评分标准】

吸收率等于 1 的物体。

• 【参考答案及评分标准】

对流换热与辐射换热同时存在的综合热传递过程。

四、简答题(本大题共 2 小题，每小题 8 分，共 16 分)

26 .【参考答案及评分标准】

( 1 )气体的辐射(和吸收)对波长有强烈的选择性，即它只能辐射和吸收某些波长范围内的能量。

( 2 )气体的辐射(和吸收)是在整个容积中进行的。固体和液体不能穿透热射线，所以它们的辐射(和吸收)只在表面进行。

评分标准：( 1 )答出 4 分：( 2 )答出 4 分。 27 .【参考答案及评分标准】

( 1 )因为在一定的进出口温度条件下，逆流的平均温差最大，顺流的平均温差最小，即采用逆流方式有利于设备的经济运行。

( 2 )但逆流式换热器也有缺点，其热流体和冷流体的最高温度集中在换热器的同一端，使得该处的壁温较高，即这一端金属材料要承受的温度高于顺流型换热器，不利于设备的安全运行。

( 3 )所以高温过热器一般采用顺流式和逆流式混合布置的方式，即在烟温较高区域采用顺流布置，在烟温较低区域采用逆流布置。

评分标准：( 1 )答出 2 分;( 2 )答出 2 分;

( 3 )答出 3 分。

五、计算题(本大题共 2 小题，每小题 12 分，共 24 分)

• 28 .【参考答案及评分标准】 29 .【参考答案及评分标准】

第4篇：模拟试题-热学实验证伪

实验证伪

36-1.小刚在家中照镜子发现，离镜子远些的物体的像看起来较小，离镜子近些的物体的像看起来较大，由此他认为：物体在平面镜中所成的像的大小与物体到平面镜的距离有关,物体距离平面镜越远像越小,物体距离平面镜越近像越大。请你利用身边的物品或实验器材设计一个实验，说明小刚的结论是不正确的。(1)写出你选用的物品或实验器材： (2)简述实验过程及实验现象：

36-2.在探究大气压是否存在的实验中，李老师用一次性纸杯装满水，用硬纸板盖住杯口，倒置过来，如图24所示。发现硬纸板不掉，水也不从杯中流出。李老师解释：硬纸板不掉是因为大气压的作用。可是小娅同学认为，纸板不掉是因为水粘住了纸板的缘故。你能否在此实验的基础上，进一步实验(可补充辅助工具)来消除这种疑问，请简述实验过程。(3分)

36-3.请你利用一支激光笔和一个固定在教室中的大屏幕，再添加一件身边常见的物品，用............对比的方法设计一个实验证明：“光在空气中是沿直线传播的”。(实验要注意安全并具有可操作性)

(1)添加的实验器材：

(2)实验步骤：

(3)分析与结论：

35. 小华照镜子时发现，当他离镜子较近时看到镜子里的像大些，离镜子较远时看到镜子里的像小些。小华得出结论：物体在平面镜里成像的大小跟物体到平面镜的距离有关。请你利用身边的物品或实验器材设计一个实验，说明小华的结论是不正确的。

(1)写出你选用的物品或实验器材：

(2)简述实验过程及实验现象：

(1)添加的实验器材：可弯曲的吸管 „„(1分)

(2)实验方法：

①将打开的激光笔正对着直吸管的管口，并将吸管的另一管口对准大屏幕，观察大屏幕上是否出现亮斑;„„(1分)

②保持上述方法，只将吸管弯曲，观察大屏幕上是否出现亮斑。„„(1分)

(3)分析与结论：当打开的激光笔正对着直吸管的管口时，观察到大屏幕上出现亮斑;当吸管弯曲时，观察到大屏幕上没有出现亮斑，由此可知光在空气中是沿直线传播的。

36-1.在透明塑料袋中滴入几滴酒精，将袋挤瘪，尽量排出空气后用绳把口扎紧，然后放入80℃的热水中，看到塑料袋鼓起来了。小红认为是酒精汽化造成的，小阳则认为是塑料袋中未排尽的空气受热膨胀造成的。请你用实验的方法证明小阳的认识是不对的。(3分)

36-2.小林用纸杯、塑料片和水做实验。他将纸杯装满水，用塑料片把杯口盖严，一只手按住塑料片，另一只手抓住杯底，在空中将纸杯倒过来。移开按塑料片的手后，他发现塑料片和杯子里的水都不落下来，如图23所示。小林对这一现象的解释是：塑料片和杯子里的水都不落下来是由于塑料片被水粘住了，与大气压无关。请你利用上述器材再补充必要的辅助器材，设计一个实验证明小林的解释是错误的。请你写出实验步骤和实验现象。

36-3.小明在家中照镜子发现，离镜子远些的物体的像看起来较小，离镜子近些的物体的像

看起来较大，由此他认为：物体在平面镜中所成的像的大小与物体到平面镜的距离有关,物体距离平面镜越远像越小,物体距离平面镜越近像越大。请你利用身边的物品或实验器材设计一个实验，说明小刚的结论是不正确的。

(1)写出你选用的物品或实验器材;

(2)简述实验过程及实验现象。(3分)

36-4.夏天，将一罐可乐从冰箱中取出后放在桌面上，过一会儿可乐罐的外表面上会出现一

些小水珠，李明认为这些小水珠是从可乐罐中渗出来的，请你自选器材，设计一个实验证明李明的观点是错误的。要求写出：(1)实验器材，(2)实验步骤和实验现象。(3分)

36-1实验方法：将塑料袋挤瘪，尽量排出空气(1分)

排出空气后把口扎紧，放入盛有80℃的热水中(1分)

发现塑料袋鼓起来不多，由此说明小阳的认识是不对的。(1分)

36-2先用铁钉在纸杯底部扎一个孔。用手指堵住杯底的孔，将纸杯装满水后用塑料片将杯口盖严，用另一只手按住塑料片将纸杯倒置，移开按住塑料片的手，观察到塑料片和杯子里的水都不落下来。然后，放开堵住孔的手指，发现塑料片和杯子里的水都马上落下来。

36-3(1)实验器材：两根完全相同的蜡烛，一块平面薄玻璃板，火柴(1分)

(2)实验过程和现象：

①将玻璃板竖直放在水平桌面上，将一支蜡烛点燃，固定在平面玻璃前，

将另一支未点燃的蜡烛放在玻璃板后面，使之与点燃蜡烛的像重合;(1分)

② 再使点燃的蜡烛远离玻璃板，仍可使未点燃的蜡烛与点燃蜡烛的像重合，

从而证明小刚的说法是不正确的。(1分)

(其他答案正确均可得分)

36-4(1)器材：天平、装有饮料的可乐罐、干布或毛巾(1分)

(2)实验步骤和实验现象：先用天平称出刚取出的可乐罐的质量m1,过一段时间后，用抹布把可乐罐外的水抹去，再用天平称出可乐罐的质量m2，如果m1=m2，则水不是从罐内渗出的，即李明的观点是错误的(其它意思表述均可)。(2分)

36-5.夏天扇扇子时感觉身体凉爽。李明认为这是扇扇子使人体周围空气的温降低了。请你自选器材，设计一个实验证明小明的想法是错误的。要求写出：(1)实验器材，(2)实验步骤和实验现象分析。(3分)

(1)实验器材：两支相同的温度计、电扇(1分)。

(2)实验步骤和实验现象分析：

拿两支相同的温度计，用电扇吹，观察两支温度计的示数都没有发生变化，说明温度计周围空气的温度并没有降低(1分)。所以，扇扇子使人体周围空气的温降低了的说法是错误的(1分)。

34.小华照镜子时发现，当他离镜子较近时看到镜子里的像比离境子较远时看到镜子里

的像大些。小华得出结论：物体在平面镜里成像的大小跟物体到平面镜的距离有关。请你利用身边的物品或实验器材设计一个实验，说明小华的结论是不正确的。

(1)写出你选用的物品或实验器材

(2)简述实验过程及实验现象

(1)透明玻璃一块，固定透明玻璃的支架一个，大小相同的蜡烛两个，火柴。(1分)

(2)实验过程及现象：将透明玻璃板固定在支架上，再把透明玻璃板垂直于水平桌面放置，把点燃蜡烛垂直桌面放在玻璃板前面适当位置，在透明玻璃板后面燃烧的蜡烛像的位置，垂直放置另一根未点燃的蜡烛，当它们重合时，未点燃的蜡烛好像也在燃烧，这说明蜡烛的像和蜡烛是等大的;把燃烧的蜡烛远离透明玻璃板一些，重复上述操作，又看到未点燃的蜡烛与燃烧的蜡烛像重合，这又说明蜡烛的像和蜡烛是等大的。通过以上实验现象说明，物体在平面镜里成像的大小跟物体到平面镜的距离无关。

(1)在实验室里，三个实验小组同学分别用各自的器材测得水的沸点为97℃、93℃、102℃;小文同学猜想导致这种现象的原因是各组用的温度计有偏差。设计一个简单的实验验证这种猜想。

(2)小文发现有一支温度计上的刻度线不清晰，需要重新标识。 写出他的实验操作步骤。

第5篇：传热学答案

2-4 一烘箱的炉门由两种保温材料A及B组成，且A2B(见附图)。已知A0.1W/(m.K),B0.06W/(m.K),烘箱内空气温度tf1400℃，内壁面的总表面传热系数h150W/(m.K)。为安全起见，希望烘箱炉门的 外表面温度不得高于50℃。设可把炉门导热作为一维问题处理，试决定所需保温材料的厚度。环境温度tf225℃，外表面总传热系数h29.5W/(m.K)。

qtf1tfw2AABBh1tf1th2ttf2解：热损失为又tfw50

℃；AB

3联立得A0.078m;B0.039m

2-16 一根直径为3mm的铜导线，每米长的电阻为2.2210。导线外包有厚为1mm导热系数为0.15W/(m.K)的绝缘层。限定绝缘层的最高温度为65℃，最低温度为0℃。试确定在这种条件下导线中允许通过的最大电流。

Q2lq2l(t1t2)ln(r2/r1)210.15650ln2.5/1.5119.8W解：根据题意有：

119.86IR 解得：I232.36A

-40 试由导热微分方程出发，导出通过有内热源的空心柱体的稳态导热热量计算式及壁中的温度分布。为常数。

解：有内热源空心圆柱体导热系数为常数的导热微分方程式为

1tr0rrr

2经过积分得

tc1lnrc2rr

r3/t0tw0lnr01r3因为所以得 trr0,ttw;r0,tt0r3/t0tw0lnr01lnrt0对其求导得

2-53 过热蒸气在外径为127mm的钢管内流过，测蒸气温度套管的布置如附图所示。已知套管外径d=15mm，壁厚＝0.9mm，导热系数49.1W/(m.K)。蒸气与套管间的表面传热系数h=105有的长度。 W/(m.K)2。为使测温误差小于蒸气与钢管壁温度差的0.6％，试确定套管应

h01chmh0.6100, 解：按题意应使h00.6%，chmh166.7，查附录得：mharcch(166.7)5.81， mhU。

3－7 如图所示，一容器中装有质量为m、比热容为c的流体，初始温度为tO。另一流体在管内凝结放热，凝结温度为t。容器外壳绝热良好。容器中的流体因有搅拌器的作用而可认为任一时刻整个流体的温度都是均匀的。管内流体与容器中流体间的总传热系数k及传热面积A均为以知，k为常数。试导出开始加热后任一时刻t时容器中流体温度的计算式。

解：按集总参数处理，容器中流体温度由下面的微分方程式描述 A10549.10.910348.75，H5.8148.750.119mhA(TT1)cvtt1dtd

kA此方程的解为 t0t1exp(c)

0

03－10 一热电偶热接点可近似地看成为球形，初始温度为25C，后被置于温度为200C地气流中。问欲使热电偶的时间常数c1s热接点的直径应为多大？以知热接点与气流间的表面传热系数为35W/(mK)，热接点的物性为：20W/(mk)，c400J/(kgk)，8500kg/m32，如果气流与热接点之间还有辐射换热，对所需的热接点直径有何影响？热电偶引线的影响忽略不计。

解：由于热电偶的直径很小，一般满足集总参数法，时间常数为：V/AR/3tch1350850040010.29105ccvhA

5 故cm

0.617m 热电偶的直径： d2R2310.2910 验证Bi数是否满足集总参数法 Bivh(V/A)35010.2910205 0.00180.0333

故满足集总参数法条件。

若热接点与气流间存在辐射换热，则总表面传热系数h（包括对流和辐射）增加，由ccvhA知，保持c不变，可使V/A增加，即热接点直径增加。

3－12 一块单侧表面积为A、初温为t0的平板，一侧表面突然受到恒定热流密度q0的加热，另一侧表面受到初温为t的气流冷却，表面传热系数为h。试列出物体温度随时间变化的微分方程式并求解之。设内阻可以不计，其他的几何、物性参数均以知。 解：由题意，物体内部热阻可以忽略，温度只是时间的函数，一侧的对流换热和另一侧恒热流加热作为内热源处理，根据热平衡方程可得控制方程为: dtcvhA(tt)Aqw0d t/t0t0

引入过余温度tt则: cvddhAAqw0 /t00

hABecvqwh 上述控制方程的解为:B0qw 由初始条件有：

h，故温度分布为: tt0exp(hAcv)qwh(1exp(hAcv))

3－13 一块厚20mm的钢板，加热到5000C后置于200C的空气中冷却。设冷却过程中钢板两侧面的平均表面传热系数为35W/(mK),钢板的导热系数为45W/(mK)，若扩散率为1.37510522m/s。试确定使钢板冷却到空气相差100C时所需的时间。 2 解：由题意知BihA0.00780.1

故可采用集总参数法处理。由平板两边对称受热，板内温度分布必以其中心对称，建立微分方程，引入过余温度，则得： dcvhA0d(0)tt0

 解之得：00exp(hAcv)exp(hc(V/A))exp(h)

当10C时，将数据代入得，＝3633s

3－24 一高H＝0.4m的圆柱体，初始温度均匀，然后将其四周曲面完全绝热，而上、下底面暴露于气流中，气流与两端面间的表面传热系数均为50W/(mK)。圆柱体导热系数20W/(mk)，热扩散率5.6106m2/s。试确定圆柱体中心过余温度下降到初值

2一半时间所需的时间。 解：因四周表面绝热，这相当于一个厚为20.4m的无限大平壁的非稳态导热问题，

m00.5,Bih500.2200.5 F01.7,F0由图3-6查得

2a1.70.2265.61012142s3.37h6－

11、已知：平均温度为100℃、压力为120kPa的空气，以1.5m/s的流速流经内径为25mm电加热管子。均匀热流边界条件下在管内层流充分发展对流换热区Nu=4.36。

求：估计在换热充分发展区的对流换热表面传热系数。

pRT1200002873731.121kg/m3解：空气密度按理想气体公式计算，

空气的与压力关系甚小，仍可按一物理大气压下之值取用，

100℃时：

21.9106

kg/ms,Re1.1211.521.90.025100.03210.025619192300,

故为层流。按给定条件得：

h4.36d4.365.6W/mK2。

6－

13、已知：一直管内径为16cm，流体流速为1.5m/s，平均温度为10℃，换热进入充分发展阶段。管壁平均温度与液体平均温度的差值小于10℃，流体被加热。

求：试比较当流体分别为氟利昂134a及水时对流换热表面传热系数的相对大小。 解：由附录10及13，10℃下水及R134a的物性参数各为：

R134a：0.0888W/mK,0.201810水：0.574W/mK,1.30610对R134a：

Re1.50.0160.2018100.86626m/s,Pr3.915；

2m/s,Pr9.52；

1.1893100.45,2531.3W/mKh0.0231189303.9150.08880.0162

对水：

Re1.50.0161.306100.8618376,0.4h0.023183769.520.5740.0165241W/mK2

对此情形，R134a的对流换热系数仅为水的38.2%。

6-

25、已知：冷空气温度为0℃，以6m/s的流速平行的吹过一太阳能集热器的表面。该表面尺寸为1m1m，其中一个边与来流方向垂直。表面平均温度为20℃。

求：由于对流散热而散失的热量。

tf020210解：℃

610℃空气的物性 14.1610Reul61.014.1610112,2.511052,Pr0.705

x64.2372810

Nu0.664RehPr3384.68

2384.682.51101.0

29.655w(mk)2

s111.0m

hs(twt0)9.655(200)193.1

6-2

7、已知：一个亚音速风洞实验段的最大风速可达40m/s。设来流温度为30℃，平板壁温为70℃，风洞的压力可取1.01310Pa。

求：为了时外掠平板的流动达到510的Rex数，平板需多长。如果平板温度系用低

55压水蒸气在夹层中凝结来维持，平板垂直于流动方向的宽度为20cm时。试确定水蒸气的凝结量。

tm7030250解：℃，查附录8得：

6

0.0283W/mK,17.9510Re40x17.95100.56m/s,Pr0.698，

1

2 x5105,x17.95104050.50.224m， 416.5，

Nu0.664RePr1/30.6645100.6981/

3 h416.50,0283/0.22452.62W/mK,

2 2hAt52.620.20.224703094.3W,

在t70℃时，气化潜热r2334.110J/kg，

3 凝结水量G94.336002334.11030.1454kg/h。

6-3

3、已知：直径为0.1mm的电热丝与气流方向垂直的放置，来流温度为20℃，电热丝温度为40℃，加热功率为17.8W/m。略去其它的热损失。

求：此时的流速。

解：

qlhdtwtf,hdtwtf30ql17.80.110540202833W/mK2

定性温度tm20402℃，

60.0267W/mK,1610Nu28330.02670.1101/0.4663m/s,Pr0.701

210.61。先按表5-5中的第三种情况计算，

10.610.6836NuRe0.683侧u2.1459360，符合第二种情形的适用范围。

57.6m/sd故得：Re161036030.110。

6-

34、已知：可以把人看成是高1.75m、直径为0.35m的圆柱体。表面温度为31℃，一个马拉松运动员在2.5h内跑完全程（41842.8m），空气是静止的，温度为15℃。不计柱体两端面的散热，不计出汗散失的部分。

求：此运动员跑完全程后的散热量。

u41842.842.536004.649m/s

解：平均速度，定性温度

62tm3115223℃，空气的物性为：0.0261W/mK,15.3410Re4.6490.3515.3416m/s,Pr0.702，

1060724104 ，按表5-5.有：

0.02661060720.805 Nu0.0266Re0.805295.5，

h295.50.0261/0.3522W/mK, Aht3.14160.351.75223115677.3W

在两个半小时内共散热2.53600677.360959606.09610J6-

37、已知：如图，最小截面处的空气流速为3.8m/s，

tf2635℃，肋片的平均表面温度为65℃，98W/mK,肋根温度维持定值:s1/ds2/d2,d10mm,规定肋片的mH值不应大于1.5.在流动方向上排数大于10. 求：肋片应多高

解：采用外掠管束的公式来计算肋束与气流间的对流换热，定性温度“

tm3565250℃，0.0283W/mK,17.951021176m/s，

2 Re3.80.0117.95106，由表（5-7）查得C0.482,m0.556，

34.050.02830.0196.4W/mKNu0.48221170.55634.05,h

,

d980.018-

15、已知材料AB的光谱发射率与波长的关系如附图所示，试估计这两种材料的发射率m4h496.419.83,H1.随温度变化的特性，并说明理由。

解：A随稳定的降低而降低；B随温度的降低而升高。 理由：温度升高，热辐射中的短波比例增加。 9—30、已知：如图，（1）所有内表面均是500K的黑体；（2）所有内表面均是＝0.6的漫射体，温度均为500K。 求：从小孔向外辐射的能量。 解：设小孔面积为2A2，内腔总表面壁为

2A1，则：

2A2r13.14160.0168.0410m1，

A1r2d1Hr2r12222223.14160.020.040.040.020.016x1,2A2A18.0410436.736103m，42

4x2,11，6.736100.11941,2A20T1T2。

，

4411/21x2,11/11x1,2211,28.0410（1）1,

1,25.6752.85W4；

8.04105.6754（2）21，10.6，

10.11941/0.612.64W9-

45、已知：用裸露的热电偶测定圆管气流的温度，热电偶的指示值为t1＝170℃。管壁温度tw＝90℃，气流对热节点的对流换热系数为h＝50W/（m·K），热节点表面发射率为＝0.6。 求：气流的真实温度及测温误差。 解：htft10T1Tw442

， tft14C0T1h40.65.67Tw441704.433.6350100100

184.41704

17014.1℃84，测温误差：.4184.4100％7.8％

第6篇：传热学教案1

第1章 绪论

1.1 概 述

1.1.1、传热学研究内容

传热学是研究热量传递规律的学科，研究热量传递的机理、规律、计算和测试方法。

热量传递过程的推动力：温差

1)物体内只要存在温差，就有热量从物体的高温部分传向低温部分; 2)物体之间存在温差时，热量就会自发的从高温物体传向低温物体。 1.1.2、传热学研究中的连续介质假设

将假定所研究的物体中的温度、密度、速度、压力等物理参数都是空间的连续函数。

1.1.3、传热学与工程热力学的关系 相同点：

传热学以热力学第一定律和第二定律为基础。 不同点 a)定义：

工程热力学：热能的性质、热能与机械能及其他形式能量之间相互转换的规律。

传热学：热量传递过程的规律。 b) 状态

工程热力学：研究平衡态; 传热学：研究过程和非平衡态

15 c)时间

工程热力学：不考虑热量传递过程的时间。 传热学：时间是重要参数。 1.1.4、传热学的应用

 自然界与生产过程到处存在温差—传热很普遍

 传热学在日常生活、生产技术领域中的应用十分广泛。 热量传递中的三类问题  强化传热  削弱传热  温度控制 日常生活中的例子

a 人体为恒温体。若房间里气体的温度在夏天和冬天都保持22度，那么在冬天与夏天、人在房间里所穿的衣服能否一样?为什么? b 夏天人在同样温度(如：25度)的空气和水中的感觉不一样。为什么?

c 北方寒冷地区，建筑房屋都是双层玻璃，以利于保温。如何解释其道理?越厚越好?

d 冬天，经过在白天太阳底下晒过的棉被，晚上盖起来为什么 感到很暖和?并且经过拍打以后，为什么效果更加明显? e 为什么水壶的提把要包上橡胶?

f 不同材质(塑料、金属)的汤匙放入热水中，哪个黄油融解更快? 生产技术领域大量存在传热问题

16 a 航空航天：卫星与空间站热控制;空间飞行器重返大气层冷却;超高音速飞行器冷却; b 微电子： 电子芯片冷却

c 生物医学：肿瘤高温热疗;生物芯片;组织与器官的冷冻保存 d 军 事：飞机、坦克;激光武器;弹药贮存

e 制 冷：跨临界二氧化碳汽车空调/热泵;高温水源热泵 f 新能源：太阳能;燃料电池 o 很多行业中如何让热量有效地传递成为解决问题的关键 o 大规模集成电路芯片的散热问题 o 航天飞机的有效冷却和隔热 o 材料加工行业的散热问题 传热学的研究方法  实验测定  理论分析  数值模拟

1.2 热量传递的三种基本方式

热能传递基本方式：导热(热传导)、对流、热辐射 1.2.1 导热(热传导)

1 概念

定义：物体各部分之间不发生相对位移时，依靠分子、原子及自由电子等微观粒子的热运动而产生的热量传递称导热。

如：固体与固体之间及固体内部的热量传递。

2、导热的特点 • 必须有温差 • 物体直接接触

• 依靠分子、原子及自由电子等微观粒子热运动而传递热量;不发生宏观的相对位移 • 没有能量形式之间的转化

3、导热的基本规律 • 1 )傅立叶定律 • 1822 年，法国物理学家

如图 1-1 所示的两个表面分别维持 均匀恒定温度的平板，是个一维导热问题。

考察x方向上任意一个厚度为 dx的微元层。

根据傅里叶定律，单位时间内通过该层的导热热量与当地的温度变化率及平板面积A成正比，即

dtAdx 1-1 式中λ是比例系数，称为热导率，又称导热系数，负号表示热量传递的方向与温度升高的方向相反。 • 2 )热流量

单位时间内通过某一给定面积的热量称为热流量，记为Φ，单位W。 • 3 )热流密度(面积热流量)

18 单位时间内通过单位面积的热量称为热流密度，记为q，单位 W/㎡。

当物体的温度仅在 x 方向发生变化时，按傅立叶定律，热流密度的表达式为:

q• 4 )导热系数λ

dtAdx 1-2 λ表征材料导热性能优劣的参数，是一种物性参数，单位： W/m·k 。

不同材料的导热系数值不同，即使同一种材料导热系数值与温度等因素有关。金属材料最高，良导电体，也是良导热体，液体次之，气体最小。

例题1-1 有三块分别由纯铜(热导率λ1=398W/(m·K))、黄铜(热导率λ2=109W/(m·K))和碳钢(热导率λ3=40W/(m·K))制成的大平板，厚度都为10mm，两侧表面的温差都维持为tw1 – tw2 = 50℃不变，试求通过每块平板的导热热流密度。

解：这是通过大平壁的一维稳态导热问题。

1.2.2 热对流 1 基本概念

1) 热对流：是指由于流体的宏观运动，从而使流体各部分之间发生相对位移，冷热流体相互掺混所引起的热量传递过程。

热对流仅发生在流体中，流体中有温差——对流的同时必伴随有导热现象。自然界不存在单一的热对流。

2) 对流换热：流体流过一个物体表面时的热量传递过程，称为对流换热。

2 、对流换热的分类

1)根据对流换热时是否发生相变分  无相变的对流换热  有相变的对流换热

沸腾换热：液体在热表面上沸腾的对流换热。

凝结换热：蒸汽在冷表面上凝结的对流换热。 2)根据引起流动的原因分：自然对流和强制对流。

20  自然对流：

由于流体冷热各部分的密度不同而引起流体的流动。如：暖气片表面附近受热空气的向上流动。  强制对流：

流体的流动是由于水泵、风机或其他压差作用所造成的。 3) 根据流动状态分为：层流和湍流。

3、对流换热的特点

• 必须有流体的宏观运动，必须有温差;

• 对流换热既有对流，也有导热;对流换热不是基本的热量传递方式。

• 流体与壁面必须直接接触; • 没有热量形式之间的转化。

4 、对流换热的基本规律 < 牛顿冷却公式 > 流体被加热时： qh(twtf)流体被冷却时： qh(tftw)如果把温差(亦称温压)记为Δt，并约定永远取正值，则牛顿冷却公式可表示为

qhtAht表面传热系数(对流换热系数) hΦ (A(twt))W(m2C)—— 当流体与壁面温度相差1度时、每单位壁面面积上、单位时间内所传递的热量

h是表征对流换热过程强弱的物理量

21 影响h因素：流动原因、流动状态、流体物性、有无相变、壁面形状大小等。

一般地，就介质而言：水的对流换热比空气强烈;

就换热方式而言：有相变的强于无相变的;强制对流强于自然对流。 对流换热研究的基本任务：用理论分析或实验的方法推出各种场合下表面换热导数的关系式。

1.2.3、热辐射

1、基本概念

1)辐射和热辐射

物体通过电磁波来传递能量的方式称为辐射。因热的原因而发出辐射能的现象称为热辐射。 2)辐射换热

22 辐射与吸收过程的综合作用造成了以辐射方式进行的物体间的热量传递称辐射换热。 2.辐射换热的特点

 不需要物体直接接触。可以在真空中传递，而且在真空中辐射能的传递最有效。

 在辐射换热过程中，不仅有能量的转换，而且伴随有能量形式的转化。

辐射时：辐射体内热能→辐射能; 吸收时，辐射能→受射体内热能。  只要温度大于零就有能量辐射。

 物体的辐射能力与其温度性质有关。这是热辐射区别于导热，对流的基本特点。

3 热辐射的基本规律(斯蒂芬-玻尔兹曼定律)

黑体：能全部吸收投射到其表面辐射能的物体。 或称绝对黑体。(Black body)

黑体的辐射能力与吸收能力最强，黑体在单位时间内发出的辐射热量由斯忒潘—玻耳兹曼定律获得。

AT4其中 T ——黑体的热力学温度 K ;

1-7

5.6710-8W/m2K4σ——斯忒潘—玻耳兹曼常数(黑体辐射常数)，其值为;

A——辐射表面积 m2 。

23 一切实际物体的辐射能力都小于同温度下的黑体，实际物体辐射热流量也可以根据斯忒潘——玻耳兹曼定律求得： AT4其中 Φ ——物体自身向外辐射的热流量，而不是辐射换热量; ε ——物体的发射率(黑度)，其值总小于1，它与物体的种类及表面状态有关。

要计算辐射换热量，必须考虑投到物体上的辐射热量的吸收过程，即收支平衡量，详见第9章。

eg：表面积为A

1、表面温度为T

1、发射率为ε1的一物体包容在一个很大的表面温度为T2的空腔内，物体与空腔表面间的辐射换热量

综合分析

1A1(T14T24)

1.3 传热过程和传热系数 1.3.1、传热方程式 1 、概念

热量由壁面一侧的流体通过壁面传到 另一侧流体中去的过程称传热过程。 2 、传热过程的组成 一般包括串联的三个环节： ① 热流体 → 壁面高温侧;

24 ② 壁面高温侧 → 壁面低温侧; ③ 壁面低温侧 → 冷流体。

稳态过程通过串联环节的热流量相同。 3 、传热过程的计算

针对稳态的传热过程，即 Φ=const 传热环节有三种情况，则其热流量的表达式如下：

Ah1tf1tw1Atf1tw1Ah1Ah2tw2tf2

也可以表示成:: tw1tw2tw1tw2A/tw2tf2Ah2A(tf1tf2)11h1h2Ak(tf1tf2)Akt式中，k称为传热系数，单位 W/m2K

4、传热系数

概念

是指用来表征传热过程强烈程度的指标。数值上等于冷热流体间温差Δt=1 ℃，传热面积A=1m2时热流量的值。 K值越大，则传热过程越强，反之，则弱。 K的影响因素

①与传热过程的两种流体的种类; ②流速大小、传热过程是否有相变。 传热系数的表达式为: k

111h125 h25 、热阻分析 1)类比方法

• 对各种转移过程的规律进行分析与比较，充分揭示出相互之间的类同之处，并相互应用各自分析的结论，是研究转移过程的一种行之有效方法。

• 热电类比(热阻分析)是传热学常用的研究方法：即将电学中的欧姆定律及电学中电阻的串并联理论应用于传热学热量传递现象的研究。 热路与电路的相似性

2)热阻

a、热阻定义：热转移过程的阻力称为热阻。

b、热阻分类：不同的热量转移有不同的热阻，其分类较多，如：导热阻、辐射热阻、对流热阻等。 对平板导热而言又分：

面积热阻RA：单位面积的导热热阻。 热阻R：整个平板导热热阻。 c、热阻的特点

26 串联热阻叠加原则：在一个串联的热量传递过程中，若通过各串联环节的热流量相同，则串联过程的总热阻等于各串联环节的分热阻之和。 3)导热热阻

ttqtR单位面积平壁的导热热阻 面积为A的平壁，导热热阻 4)对流换热热阻

Rm2KW(A)KWtt

q1hRhtt

q111Rk1K h11h2tf1- tf2

单位面积的传热热阻：

Rk11h1h2k越大，传热越好;热阻越小，传热越好

例题1-

3、一房屋的混凝土外墙的厚度为=200mm ，混凝土的热导率为=1.5W/(m·K) ，冬季室外空气温度为tf2=-10℃, 有风天和墙壁之间的表面传热系数为h2=20W/(m2·K)，室内空气温度为tf1= 25℃,和墙壁之间的表面传热系数为h1=5 W/(m2·K)。假设墙壁及两侧的空气温度及表面传热系数都不随时间而变化，求单位面积墙壁的散热损失及内外墙壁面的温度。

解：由给定条件可知，这是一个稳态传热过程。通过墙壁的热流密度，即单位面积墙壁的散热损失为

27

1.4 传热学发展简史

18世纪30年代工业化革命促进了传热学的发展 • 导热(Heat conduction)

– 钻炮筒大量发热的实验(B. T. Rumford, 1798年) – 两块冰摩擦生热化为水的实验(H. Davy, 1799年) – 导热热量和温差及壁厚的关系(J. B. Biot, 1804年) – Fourier 导热定律 (J. B. J. Fourier , 1822 年) – G. F. B. Riemann/ H. S. Carslaw/ J. C. Jaeger/ M. Jakob • 对流换热 (Convection heat transfer)

– 不可压缩流动方程 (M.Navier,1823年) – 流体流动Navier-Stokes基本方程 (G.G.Stokes,1845年)

– 雷诺数(O.Reynolds,1880年)

28 – 自然对流的理论解(L.Lorentz, 1881年)

– 管内换热的理论解(L.Graetz, 1885年;W.Nusselt,1916年)

– 凝结换热理论解 (W.Nusselt, 1916年)

– 强制对流与自然对流无量纲数的原则关系 (W.Nusselt,1909年/1915年)

– 流体边界层概念 (L.Prandtl, 1904年) – 热边界层概念 (E.Pohlhausen, 1921年)

– 湍流计算模型 (L.Prandtl,1925年; Th.Von Karman, 1939年;R.C. Martinelli, 1947年)

本章小结： (1) 导热

Fourier 定律： (2) 对流换热

Newton 冷却公式： (3) 热辐射

Stenfan-Boltzmann 定律： (4) 传热过程

29