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 ．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。（）
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（）
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。（）
A ．＞ 50
B ．＝ 80
C ．＜ 50
D ．＝ 100
5 ．炉墙内壁到外壁的热传递过程为（）
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 ． k
B ．λ
C ．α c
D ．α
7 ．雷诺准则反映了的对比关系？（）
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？
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。（）
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 ．辐射换热
B ．热辐射
C ．热对流
D ．无法确定
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。
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
（ 5 分）（ 2 ）计算水所吸收的热量
（ 3 分）
（ 3 ）计算传热面积
由得
(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。
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
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。
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】
一、填空题（每小题 1 分，共 15 分）
1. 复合表面传热学系数，单位是。
2. 二维稳态温度场，在直角坐示系中，可表示为。
3. 对于一个传热过程，如果固体壁面两侧与流体之间的表面传热数相差比较悬殊，为增强传热效果，采用助壁的形式，常常装在表面传热系数的一侧。
4. 非稳态导热过程中，称 F 0 为。
5. 采用集总参数法的物体，其内部温差趋近于。
6 . 建立有限差分离散议程的常用方法之一是用代替微商。
7. 在流场中的内存在较大的速度梯度。
8. 若两现角的流态及换热均，则它们的 Nu 必定相等。
9. 管的弯曲半径越小，二次不流的影响就。
10. 一般工业设备中的凝结换热形式均为。
11. 高于饱和温度的热壁面沉浸在具有自由表面的液体中所进行的沸腾，称为。
12. 凡波长λ =0.38~0.76 μ m 的电磁波，属于。
13. 实际物体的辐射力与同温度下黑体辐射力之比，称为物体的。
14. 在辐射换热系统中称为。
15. 由两根同心圆管组成的间壁式换热器称为。
二、单项选择题（每小题 1 分，共 25 分。从每小题的四个备选答案中，选出一个正确答案，并将正确答案的号码写在题后面的括号中。）
16. 对流换热牛顿冷却定律式为Φ =aA △ t （ W ）指出其中的热阻表达式是（）
① Aa ②③④ a
17. 一般而言，金属比非金属（介电体）的导热系数值是（）
①较高的②较低的③相等的④接近的
18. 当物性参数为常数且无内热源时的导热微分方程式可写为（）
①②③④
19. 如果温度场不随时间而变化，即（）
①②③④
20. 在非稳态导热时，物体的温度随着（）
①形状变化②重量变化③时间变化④颜色变化
21. 写出的名称（）
①努谢尔特准则②付立叶准则③毕奥准则④普兰特准则
22. 结束导热问题数值计算迭代过程的判据之一是（）
①②
③④①或③
23. 流体在泵、风机或水压头等作用下产生的流动称为（）
①自然对流②层流③强制对流④湍流
24. 普朗特准则 Pr 〉 1 时，则（）
①δ > δ 1 ②δ < δ 1 ③δ≈δ 1 ④δ / δ 1 0
25. 格拉晓夫准则 Gr 越大，则表征（）
①浮升力越大②粘性力越大③惯性力越大④动量越大
26. 当量直径中 U 表示（）
①长度②宽度③周长④润湿周长
27. 横掠单管时的对流换热中，特性尺度取（）
①管长 L ②管内径 d i ③管外径 d i ④ d 0 -d i
28. 水平圆筒外的自然对流换热的特性尺度应取（）
①圆筒的长度②圆筒外径③圆筒内径④圆筒壁厚度
29. 膜状凝结换热中的定性温度取（）
①蒸汽温度②凝结液温度③凝结液膜层平均温度④饱和温度
30. 饱和沸腾时，壁温与饱和温度之差称为（）
①平均温度②绝对温差③相对温差④沸腾温差
31. 定向辐射强度与方向无关的规律称为（）
①普朗克定律②四次方定律③维恩定律④兰贝特定律
32. 灰体的吸收率是（）
① 1 ②大于 1 ③定值④变量
33. 对于灰体，吸收率愈大，其反射率（）
①愈小②愈大③适中④不变
34. 角系数是纯几何因素，与物体的黑度（）
①无关②有关③有较大关系④关系很大
35. 由辐射物体表面因素产生的热阻称为（）
①导热热阻②对流热阻③表面热阻④空间热阻
36. 二氧化碳和水蒸汽在光带内都能够（）
①吸收辐射②反射辐射③重辐射④不能辐射
37. 按传热系数的符号单位，从以下列举中选择（）
①②③④
38. 管壳式换热器归类于（）
①间壁式②回热式③混合式④再生式
39. 在一般换热器设计中，考虑表面污染情况用（）
①利用系数②污垢系数③传热系数④表面传热系数
40. 表示 A 组分质量浓度的符号是（）
① C A ② A ③ C B ④ B
三、名词解释（每小题 2 分，共 4 分）
41. 温度场
42. 吸收率
四、简答题（每小题 3 分，共 9 分）
43 . 简述物性参数导热系数和粘度对表面传热系数的影响。
44. 蒸汽凝结换热中有不凝结气体存在时，对凝结换热有什么影响？
45. 角系数有哪些特性？
五、计算题（每小题 5 分，共 15 分）
46. 平壁，厚度= 80mm ，两表面温度分别维持在 20 （℃）和 0 ℃，平壁的高温面受到流体的加
热，流体温度 t f = 100 ℃ , 表面传热系数W/ （ m 2 · k ）。当处于稳态时，试确定平壁
材料的导热系数。
47. 压缩空气在中间冷却器的管外横掠流过， a 0 =90W/(m 2 · k) ，冷却水在管内流过 a 1 =6000W/(m 2 · k) 。冷却管是外径为 16mm ，厚 1.5mm 的黄铜管。求：
1 ）此时的传热系数；
2 ）若管外表面传热系数增加一倍，传热系数有何变化；
3 ）若管内表面传热系数增加一倍，传热系数又作何变化。
48. 一顺流换热器，其冷流体进出口温度分别为 10 ℃和 30 ℃，热流体进出口温度分别为 80 ℃和50 ℃，试比较对数平均温差和算术平均温差，并说明能否用算术平均温差代替对数平均温差？
六、综合计算（每小题 8 分，共 32 分）
49. 一平壁水泥泡沫砖构成，厚度为 50cm ，导热系数，高温面维持200 ℃、低温面为 50 ℃。试求：
（ 1 ）通过平壁的热流密度；
（ 2 ）维持热流密度不变时，计算在墙壁内温度为 70 ℃处，距离温墙面的厚度为多少？
50.30 ℃的大铜板，被置于 400 ℃的炉中加热 10 分钟后，测得铜板温度上升到 150 ℃。已知铜板两侧与周围环境间的表面传热系数为 125W/ （ m 2 · k ），铜板的= 8440kg /m 3 ， C P =377J/
（ kg · k ） , 。试估算铜板的厚度是多少？
51. 水以 1.5m /s 的速度流过内径为 25mm 的加热管。管的内壁温度保持 100 ℃，水的进口温度为15 ℃。若要使水的出口温度达到 85 ℃，求单位管长换热量。（不考虑修正）
[ 提示：已知： 50 ℃的水
52. 抽真空的保冷瓶胆是双壁镀银的夹层结构，外壁内表面温度为 30 ℃，内壁外表面温度为 0 ℃，镀银壁黑度为 0.03 。计算由于辐射换热单位面积人散热量。
一、填空题：每小题 1 分，共 15 分。
1.W/ （ m 2 · k ）
2.t=f(x,y)
3. 较小
4. 付立叶准则
5.0
6. 差商
7. 边界层（流动边界层或速度边界层）
8. 相似
9. 越大 10. 膜状凝结 11. 大容器沸腾 12. 可见光
13. 黑度 14. 表面热阻 15. 套管式换热器
二、单项选择题：每小题 1 分，共 25 分。
16. ② 17. ① 18. ② 19. ④ 20. ③ 21. ③ 22. ③ 23. ③ 24. ① 25. ①
26. ④ 27. ③ 28. ② 29. ③ 30. ④ 31. ④ 32. ③ 33. ① 34. ① 35. ③
36. ① 37. ③ 38. ① 39. ② 40. ②
三、名词解释（每小题 2 分，共 4 分）
41. 温度场是指某一瞬间物体中各点温度分布的总称。
42. 外界投射到某物体表面上的辐射能，被该物体吸收的百分数。
四、简答题（每小题 3 分，共 9 分）
43. （ 1 ）导热系数大，则流体内部、流体与壁面间的导热热阻小，表面传热系数就大。
（ 2 ）粘度大，流速就低，表面传热系数就小。
44. 形成气体热阻，使表面传热系数大大减少。
45. （ 1 ）角系数的相对性（ 2 分）
（ 2 ）角系数的完整性（ 1 分）
（ 3 ）角系数的可加性（ 1 分）
五、计算题（每小题 5 分，共 15 分）
46. 由（ 3 分）
得（ 2 分）
47.1 ）对于管外表面积的传热系数为
（ 2 分）
2 ）略计算壁热阻，传热系数为
传热系数增加了 96%
3 )
传热系数增加还不到 1%
∴抓住分热阻最大的那个环节进行强化，才能收到显著效果。
48. 对数℃
算术℃（ 1 分）
差别（ 1 分）
六、综合计算（每小巧玲珑题 8 分，共 32 分）
49. （ 2 分）
（ 2 分）
由（ 1 分）
有
（ 2 分）
50. ①设，采用集总数法
②校核假设假设正确（ 2 分）
51. 定性温度℃
流动为紊流
（ 2 分） 52.
(2 分 )
2008 传热学 一、简答 1）一无限大平板，左右两侧的温度固定为t 1和t 2（t 1 > t 2），已知平板材料的导热系数为λ=λ0（1+βt ）。分别就β>0，β=0和β<0三种情况画出稳态时平板内的温度分布曲线。 2）写出肋效率ηf 的定义。对于等截面直肋，肋效率受哪些因素影响？ 3）管内强迫对流换热考虑温度修正系数时，为什么液体用粘度（ w f μμ）n 来修正，而气体用温度 （w f T T ）n 来修正？ 4）水蒸气在管外凝结换热时，一般将管束水平放置而不竖直放置，为什么？ 5）什么是临界热绝缘直径？平壁外和圆管外敷设保温材料是否一定能起到保温的作用，为什么？ 6）两块平行平板（表面1、2）置于大厂房内（表面3）。平板背面（表面4、5）也参与换热，试画出辐射换热网络图。 7）采用稳态平板法实验测量物体的平均导热系数时需要测量哪些量？由这些量如何计算材料的导热系数？ 8）用热电偶测量炉膛出口的烟气温度，有哪些热量传递方式会引起测温误差？对此可采取哪些措施？ 二、分析 1）半径为R 的长圆柱体，其内部有均匀内热源，强度为Φ（W/m 3 ）。现将柱体置于温度为t ∞ 的流体中冷却，表面传热系数为h 。试将稳定后柱体的壁面温度用已知条件表示。
2）有一钢管换热器，热水在管内流动，空气在管间作多次折流，横向冲刷管束以冷却管内热水。拟改造采用管外加肋片，并将钢管换为铜管，以增加冷却效果，试从传热学角度来评价这个方案是否可行。 3）对于流体外掠平板的稳定流动，边界层动量方程22y u y u v x u u ??=??+??μρ）（。试利用数量级分析 的方法，从动量方程中引出边界层厚度的如下变化关系式：δ/x ≈Re 1/2 。 三、一厚10mm 的大平壁（假定满足集总参数分析法求解的条件），初温为300℃，密度为7800 kg/m 3 ，比热容为0.47kJ/（kg ·K ），导热系数为45 W/(m ·K)，一侧有恒定热流q=100 W/m 2 流入，另一侧与20℃的空气对流换热，表面传热系数为70 W/(m 2·K)。 1）列出平壁温度随时间变化的微分方程式并由此求解温度表达式； 2）求3min 后平壁的温度； 3）求到达稳态时平壁的温度。 四、两根水平放置的圆管，表面温度和长度分别相同，受空气自然对流冷却；其中一根管子的直径为另一根管子的10倍。已知小管子自然对流换热的Gr ·Pr=104，试求两管表面传热系数的比值以及换热量的比值。 五、一直径为0.8m 的薄壁球形液氧贮存容器，被另一个直径为1.2m 的同心薄壁容器所包围。两容器表面为不透明漫灰表面，发射率均为0.05；两容器表面之间是真空的，如果外表面的温度为300K ，内表面温度为95K 。已知液氧的蒸发潜热为2.13×105J/kg ，试求由于蒸发使液氧损失的质量流量。（要求画出辐射换热网络图）
传热学复习题
《传热学》考前辅导题
一， 简答题 1 热量传递有哪三种基本方式？它们传递热量的机理任何？自然界是否存在单一的热量 传递方式？试举例说明。 2 什么是温度场？什么是温度梯度？傅立叶定律指出热流密度与温度梯度成正比所反映 的物理实质是什么？ 导热系数和热扩散系数各自从什么地方产生？它们各自反映了物质的什么特性？并指 出它们的差异？ 不同温度的等温面(线)不能相交，热流线能相交吗？热流线为什么与等温线垂直？ 非周期性的加热或冷却过程可以分为哪两个阶段，它们各自有什么特征? 什么是集总参数系统，它有什么特征? 时间常数是从什么导热问题中定义出来的？它与哪些因素有关？同一种物体导热过程 中的时间常数是不是不变的？ 对流换热系数是怎样定义的？它与哪些因素有关？常用哪些途径去求解对流换热问 题？ 对流换热问题的支配方程有哪些?将这些方程无量纲化我们能够得出哪些重要的无量纲 数（准则）?你能指出这些准则的物理意义吗?
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10 流体流过平板会在垂直流动方向上产生速度边界层和热边界层（如果流体与壁面存在温 差） ，要使边界层的厚度远小于流动方向上平板长度的条件是什么？而速度边界层和热 边界层的相对厚度又与什么因素相关？ 11 什么是热边界层？能量方程在热边界层中得到简化所必须满足的条件是什么？这样的 简化有何好处？ 12 在导热过程中产生了 Bi 数， 而在对流换热过程中产生了 Nu 数， 写出它们的物理量组成， 并指出它们之间的差别是什么？ 13 写出对流换热过程中的无量纲准则 Re 数、 数和 Gr 数的物理量组成， Pr 并指出它们各自 表示的物理意义。 14 指出热射线的波长范围，它主要由哪两种射线组成？请解释我们为什么称它们是热射 线？ 15 什么是物体表面的黑度，它与哪些因素相关? 什么是物体表面的吸收率，它与哪些因素
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工程传热学试题及其 答案
传热学试题 （环境科学与工程学院2003级使用） 班级 姓名 学号 成绩 一、概念题（34分） 答：非周期性的加热或冷却过程可以分为初始状况阶段和正规状况阶段（2分）。前者的温度分布依然受着初始温度分布的影响，也就是说热扰动还没有扩散到整个系统，系统中仍然存在着初始状态，此时的温度场必须用无穷级数加以描述（2分）；而后者却是热扰动已经扩散到了整个系统，系统中各个地方的温度都随时间变化，此时温度分布可以用初等函数加以描述（2分）。 答：时间常数是从导热问题的集总参数系统分析中定义出来的，为 A cV αρτ＝ 0，（1分）从中不难看出，它与系统（物体）的物性、形状大小相关，且与环境状况（换热状况）紧密相联（3分）。因此，同一物体处于不同环境其时间常数是不一样的（2分）。 答： 四个无量纲准则的物理量组成为： 23 Re;Pr ;Pr ;Re νβννTL g Gr Pe a L u ?=?=== ∞。（各1分） Re ――表征给定流场的流体惯性力与其黏性力的对比关系；Pe ――表征给定流场的流体热对流能力与其热传导（扩散）能力的对比关系；Pr ――反映物质的动量扩散特性与其热量扩散特性的对比关系；Gr ――主要表征给定流场在浮升力作用下产生的流体惯性力与其黏性力的对比关系。（各1分） Bi=αL s /λs 而Nu=αL f /λf 。从物理量的组成来看，Bi 数的导热系数λs 为固体的值，而Nu 数的λf 则为流体的值；Bi 数的特征尺寸L s 在固体侧定义，而Nu 数的L f 则在流体侧定义。从物理意义上看，前者反映了导热系统同环境之间的换热
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 ．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。（） 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（） 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。（） A ．＞ 50 B ．＝ 80 C ．＜ 50 D ．＝ 100 5 ．炉墙内壁到外壁的热传递过程为（） 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 ． k B ．λ C ．α c D ．α 7 ．雷诺准则反映了的对比关系？（） 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？ 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。（） 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 ．辐射换热 B ．热辐射 C ．热对流 D ．无法确定 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）
2011年传热学考研真题 一、简答 1）什么是温度场？什么是温度梯度？傅立叶定律指出热流密度与温度梯度成正比所反映的物理实质是什么？ 2）若平壁和长圆筒壁的材料相同，温度条件相同，且平壁的表面积等于圆管的内表面积。试问哪种情况导热量大？并画出平壁和长圆筒壁中的温度分布曲线。 3）写出毕渥数Bi的定义式并解释其意义。Bi满足什么条件时可使用集总参数法？4）表面传热系数是从什么公式定义出来的？与哪些因素有关？有哪些方法解决对流换热问题？ 5）管内流动充分发展段中心汇合处流体温度和速度沿轴向不发生变化，这种说法正确吗？为什么？ 6）角系数的性质有哪些？角系数计算，如图，下列正确的是？ （1）X(2a+2b),1 > X2a,1+X2b,1 （2）X(2a+2b),1 = X2a,1+X2b,1 （3）X(2a+2b),1 < X2a,1+X2b,1
7）人们常用塑料薄膜来保护幼苗的生长，为什么使用塑料薄膜有利于幼苗的成长？ 8）在波长λ<2mm的短波范围内，木板的光谱吸收比小于铝板，而在长波(λ>2mm)的范围内则相反。在木板和铝板同时长时间放在太阳光下时，哪个温度高？为什么？ 二、分析 1） 直径为d，长为L的长圆棒放置在环境中，两端接墙，左侧温度为t1，右侧温度为t2，环境的表面传热系数为h，环境温度为t f，试建立长圆棒的导热微分方程并写出定解条件。2）管内湍流强制对流换热时，Nu数与Re数和Pr有关，试以电加热方式加热管内水的强制对流为例，说明在实验过程中应测定哪些物理量。 3）两漫灰平行平板间存在辐射换热，并保持表面温度T1>T2，表面发射率分别为ε1，ε2。为减少两板间的辐射热流，用一个两侧面发射率不同的薄遮热板将两板隔开。试问： （1）为使两板之间的辐射换热有最大的减少，遮热板应如何放置？即应将该板发射率小的还是大的一侧朝向温度为T1的平板？ （2）上述两种放置方法中哪一种使遮热板温度更高？
姓名 ： 报 考 专 业 ： 准考 证号码 ： 密 封 线 内 不 要 写 题 2019年全国硕士研究生招生考试初试自命题试题 科目名称：工程传热学（ A 卷□B 卷）科目代码：849 考试时间：3 小时 满分150分 可使用的常用工具：□无 √计算器 □直尺 □圆规（请在使用工具前打√） A 卷答案 一、填空题(共8小题，每小题2分，共16分) 1. (2分) 三种基本的热传递方式是热传导、 和 。 答：热对流、热辐射。 (2分) 2. (2分) 大多数纯金属的热导率随温度的升高而 ，大部分合金的热导率随温度的升高而 。 答：减小、增大。 (2分) 3. (2分) 对多层等厚度圆筒壁传热，通过每层的热流密度 ，通过每层单位管长的热流密度 。 答：不相等、相等。 (2分) 4. (2分) 发生相变的传热过程可分为_______传热和________传热。 答：（蒸汽）凝结、（液体）沸腾。 (2分) 5. (2分) 牛顿冷却定律适用于 传热，兰贝特余弦定律适用于 传热。 答：对流、辐射。 (2分) 6. (2分) 导热和对流传热的传热速率与温度差的 次方成正比，而热辐射的传热速率与温度差的 次方成正比。 答：一、四。 (2分) 7. (2分) 可见光的光谱一般为 微米，太阳光的光谱一般为 微米。 答：0.38-0.76、0.2-3。 (2分) 8. (2分) 土壤温度场具有的两种特性为： 和 。 答：衰减、延迟。(2分) 二、名词解释(共4小题，每小题5 分，共20分) 1、（5分）综合温度 工程上把室外空气与太阳辐射两者对围护结构的共同作用，用一个假想的温度来衡量，这个温度就叫综合温度。 2、（5分）定向辐射强度 在某给定辐射方向上，单位时间、单位可见辐射面积、在单位立体角内所发射全部波长的能量称为定向辐射强度。 3、（5分）灰体 假如某种物体的光谱发射率不随波长发生变化，则这种物体称为灰体。
《工程传热学》习题解析 华中科大许国良版（5-7章） 适用于以下版本教材（题号按中国电力出版社版，华中科大出版社版本题号需微调） 5-4解：（1）当以同样流速流过两管时，21u u = 871.022 1Re Re Pr Re 23.08 .0128 .02121218 .021*******.0=?=??? ? ??=????? ??==== d d d d h h d d l Nu l Nu h h hl Nu n λ （2）当以同样质量流量流过两管时，21Q Q = 287.02 1 2 12124141//5 .08 .0128 .022112112221121=? =? ?? ? ???=??? ? ??=? ===d d d u d u h h A A A Q A Q u u 5-9解： （1） 定性温度452 ' ''=+= f f f t t t ℃ 查45℃水的物性参数有： s m kg s m v K m W K kg kJ Cp m kg ??==?=?=?==--/104.601,93.3Pr /10608.0),/(642.0),/(174.4,/2.9906 263μλρ
15=w t ℃时：46 3 1095.310 608.010202.1Re ?=???===--v d d υμρυ为紊流流动 则λ hd Nu n = =Pr Re 023.08 .0因为是被加热，所以n 取0.4 K m W h h ?=????=??-24.08.043 /1.607193.3)1095.3(023.0642 .01020 （2） 定性温度452 ' ''=+= f f f t t t ℃，物性参数与（1）相同，因为是被冷却，所以n 取 0.3 λ hd Nu = =3.08.0Pr Re 023.0 K m W h h ?=????=??-23.08.043 /5.529493.3)1095.3(023.0642 .01020 h 不同是因为：一个是被加热，一个是被冷却，速度分布受温度分布影响，Nu 不同。 5-11解：设暂取入口水温度为定性温度 60=t ℃时，物性参数为： 8 .16256415.0Re 99 .2Pr /10478.0,/109.65,/179.4,/1.9832623=?===?=??=?==-ρ πλρdv v ud s m v K m W K kg kJ Cp m kg 所以为紊流。 K m W h hd Nu ??=?= =233.08.0/1097.1Pr Re 023.0λ 由热平衡关系式4.42)(4 1)('''''2 =?-= -f f f m f w t t t Cp u d t t dl h ρππ℃ 2.512 ' ''=+= f f f t t t ℃ 查物性参数： K m W m kg s m v K kg kJ Cp ?===?=?=-/6493.0474 .3Pr ,/5.987,/10547.0,/175.4326λρ 9.14142Re =为紊流 K m W h ?=?2/15.1815 4.43''=f t ℃ 7.512 ' ''=+=f f f t t t ℃ 则s t L d b l t t t dl h s s w f 3363)41()(2 2 =?- =-πρπ 5-15解：定性温度102 20 0=+=m t ℃
第一章作业 1-1对于附图所示的两种水平夹层，试分析冷、热表面间热量交换的方式有何不 同？如果要通过实验来测定夹层中流体的导热系数， 应采用哪一种布置？ 解：（a ）中热量交换的方式主要有热传导和热辐射。 （b ）热量交换的方式主要有热传导，自然对流 和热辐射。 所以如果要通过实验来测定夹层中流体的导热系数， 应采用（a ）布置。 1-7一炉子的炉墙厚13cm ，总面积为20m 2，平均导 热系数为1.04w/m ·k ，内外壁温分别是520℃及50℃。 试计算通过炉墙的热损失。如果所燃用的煤的发热量是2.09×104kJ/kg ，问每天因热损失要用掉多少千克煤？ 解：根据傅利叶公式 每天用煤 1-9在一次测定空气横向流过单根圆管的对流换热实验中，得到下列数据：管壁平均温度t w =69℃，空气温度t f =20℃，管子外径d=14mm ，加热段长80mm ，输入加热段的功率8.5w ，如果全部热量通过对流换热传给空气，试问此时的对流换热表面传热系数多大？ 解：根据牛顿冷却公式 1-14宇宙空间可近似的看作0K 的真空空间。一航天器在太空中飞行，其外表面平均温度为250K ，表面发射率为0.7，试计算航天器单位表面上的换热量？ 解：航天器单位表面上的换热量 2484241/155)250(1067.57.0)(m w T T Q =???=-=-εσ 1-27附图所示的空腔由两个平行黑体表面组 成，孔腔内抽成真空，且空腔的厚度远小于其高度与宽度。其余已知条件如图。表面2是厚δ=0.1m 的平板的一侧面，其另一侧表面3被高 温流体加热，平板的平均导热系数λ=17.5w/m ? K ，试问在稳态工况下表面3的t w3温度为多少？ 解： 表面1到表面2的辐射换热量=表面2到表面3的导热量 第二章作业 2-4一烘箱的炉门由两种保温材料A 和B 做成， 且δA =2δB (见附图)。已知λA =0.1 w/m ?K ，λB =0.06 w/m ?K 。烘箱内空气温度 t f1=400℃，内壁面的总表面传热系数h 1=50 w/m 2?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导热问题处理，试决定所需保温材料的厚度。环境温度t f2=25℃，外表面总表面传热系数h 2=9.5 w/m 2?K 。 解：按热平衡关系，有： 由此得，δB =0.0396m δA =2δB =0.0792 m t w3 ε=1.0 t w2=127℃ t w1=27℃ δ h 1 t f1 h 2 t f2 t δA δ B
2009 传热学 一、简答 1）说明推导导热微分方程所依据的基本定律，并解释求解导热问题的三类边界条件。 2）右图为三种不同情况下双层平板稳态导 热时的温度分布。假定双层平板各自的导热 系数λ1和λ2为定值，试分析比较三种情况 下λ1和λ 2 的相对大小。 3）写出毕渥数Bi的定义式并解释其意义。Bi→0和Bi→∞各代表什么样的换热条件？4）流体在两平行平板间做层流充分发展的对流 换热。在充分发展段某截面上流体温度分布剖面 如右图所示。试说明：（a）流体是被加热还是被 冷却？（b）哪一侧壁面处的热流密度绝对值要 大？ 5）同一种流体流过直径不同的两根管道，A管直径是B管的两倍，A管的流量也是B管的2倍。两管中的流动现象是否相似？请说明理由。 6）简述维恩位移定律，并分析为何炼钢时随着温度的升高，钢锭表面颜色由暗黑逐渐变白？ 7）在漫灰表面间的辐射换热计算中采用有效辐射J。什么是有效辐射？结合投入辐射G写出有效辐射J的表达式，并说明有效辐射包含哪几部分辐射？黑体的有效辐射J为多少？
8）一动力蒸气管道，外直径25cm，外面包上5cm厚的绝热材料。绝热材料的导热系数为0.12 W/(m·K)，绝热层与环境之间的自然对流换热系数为45 W/(m2·K)，试问为了进一步减少散热损失是否可以增加绝热层厚度，为什么？ 二、分析 1）一直径为d，长度为L，导热系数为λ的金属棒内部有强度为q W/m3 的均匀内热源，两端分别维持固定的温度t1和t2，周围和温度为t∞的空气进行对流换热，表面传热系数为h，假设金属棒同一断面温度分布均匀，试导出此金属棒的导热微分方程，并给出定解条件。2）对于竖直夹层内的自然对流换热，换热计算公式为q=h（t w1 – t w2），格拉晓夫数Gr=gβ(t w1 – t w2)δ3/ν 2 ，式中t w1 、t w2 分别为两壁面的温度；δ为夹层厚度；H为竖夹层高度。已知恒壁温条件下竖直间层内空气的换热准则关系式为： 当Gr<2000时，Nu=1 当2×104
工程传热学答案
工程传热学答案 一、单项选择题(每小题2分，共20分) 1.A 2.C 3.C 4.D 5.B 6.D 7.B 8.B 9.D 10.A 二、填空题(每小题2分，共20分) 11.冷热流体(或热、冷流体)温度差为1°C 时的传热热流密度(若答成“表示传热过程强烈程度的物理量”也可算对)， W/(m 2·K)(或W/(m 2·°C))。 12.流动状态 流动起因 流体物性 流体相变情况 13.珠状凝结 膜状凝结 膜状凝结 (次序不可颠倒) 14.0.025(m 2·K)/W (数据和单位各1分) 15.60W/(m 2·K) (数据和单位各1分) 16.物体表面与周围介质之间的换热情况 17.导热微分方程 18.△tm=φ△t m 逆，φ为温差修正系数 19.灰漫表面(答成“灰表面”也算对) F -1εε 20.(1)对波长有选择性 (2)在整个容积中进行。 三、名词解释(每小题3分，共18分) 21.传热过程是指热量由固体壁面一侧的热流体通过壁面传给另一侧的冷流体的过程。 22.对流换热时，在传热壁面附近形成的一层温度有很大变化(或温度变化率很大)的 薄层。 23.肋侧表面总的实际换热量与肋侧壁温均为肋基温度的理想散热量之比。 (或答成η=(F ′2+ηf F 2″)/F 2也可，但需对符号加以说明才能算全对) 24.吸收率与波长无关的物体称为灰体。 25.换热器的实际传热量与最大可能传热量之比，称为换热器的效能。 26.冷、热两种流体被固体壁面隔开，各自在一侧流动，热量通过固体壁面由热流体传给 冷流体的换热设备称为间壁式换热器。 四、简答题(每小题9分，共18分) 27.(1)在入口段，边界层有一个形成的过程，一般由薄变厚， (2)边界层的变化引起换热系数的变化，一般由大变小，考虑到流型的变化，局部长度 上可有波动，但总体上在入口段的换热较强(管长修正系数大于1)。 (3)当l/d>50(或60)时，短管的上述影响可忽略不计。当l/d<50(或60)时，则必须考虑入 口段的影响。 28.(1)在辐射换热表面之间插入金属(或固体)薄板，称为遮热板。 (2)其原理是，遮热板的存在增大了系统中的辐射换热热阻，使辐射过程的总热阻增 大，系统黑度减少，使辐射换热量减少。 (3)遮热板对于削弱辐射换热具有显著作用，如在两个平行辐射表面之间插入一块同黑 度的遮热板，可使辐射换热量减少为原来的1/2，若采用黑度较小的遮热板，则 效果更为显著。 五、计算题(每小题12分，共24分) 29.解：(1)单位面积散热损失： q=22112w 1w t t λδ+λδ-=5.01.08.02.050700+-=1444.4W/m2
传热学试题 （环境科学与工程学院2003级使用） 班级 姓名 学号 成绩 一、概念题（34分） 答：非周期性的加热或冷却过程可以分为初始状况阶段和正规状况阶段（2分）。前者的温度分布依然受着初始温度分布的影响，也就是说热扰动还没有扩散到整个系统，系统中仍然存在着初始状态，此时的温度场必须用无穷级数加以描述（ 2分）；而后者却是热扰动已经扩散到了整个系统，系统中各个地方的温度都随时间变化，此时温度分布可以用初等函数加以描述（2分）。 答：时间常数是从导热问题的集总参数系统分析中定义出来的，为 A ατ＝ 0，（1分）从中 不难看出，它与系统（物体）的物性、形状大小相关，且与环境状况（换热状况）紧密相联（3分）。因此，同一物体处于不同环境其时间常数是不一样的（2分）。 四个无量纲准则的物理量组成为： 23 Re;Pr ;Pr ;Re νβννTL g Gr Pe a L u ?= ?===∞。（各1分） Re ――表征给定流场的流体惯性力与其黏性力的对比关系；Pe ――表征给定流场的流体热对 流能力与其热传导（扩散）能力的对比关系；Pr ――反映物质的动量扩散特性与其热量扩散特性的对比关系；Gr ――主要表征给定流场在浮升力作用下产生的流体惯性力与其黏性力的对比关系。（各1分） Bi=αL s /λs 而Nu=αL f /λf 。从物理量的组成来看，Bi 数的导热系数λs 为固体的值，而Nu 数的λf 则为流体的值；Bi 数的特征尺寸L s 在固体侧定义，而Nu 数的L f 则在流体侧定义。从物理意义上看，前者反映了导热系统同环境之间的换热性能与其导热性能的对比关系，而后者则反映了换热系统中流体与壁面地换热性能与其自身的导热性能的对比关系。（2分）
2013 传热学考研真题 一、简答 1）导热系数、导温系数的定义式、物理意义及单位。 2）试用所学过的知识说明用套管温度计测量流体温度时如何提高测温精度。 3）毕渥数Bi的定义式、物理意义。非稳态导热问题在什么条件下可用集总参数法？ 4）流体在两平行平板间做层流充分发展的对 流换热。在充分发展段某截面上流体温度分布 剖面如右图所示。试说明：（a）流体是被加热 还是被冷却？（b）哪一侧壁面处的热流密度 绝对值要大？5）短管的修正系数是大于1还是小于1？ 6）“用增大ε的方法无法增强辐射换热。”请判断是否正确。 7）“善于发射必善于吸收。”请判断是否正确。 8）深秋或初冬季节的清晨在屋面上常会看到结霜，分析：室外空气温度是否一定低于0℃。 二、分析 1）已知圆管内径d1，外径d2，圆管壁导热系数为λ1，保温材料导热系数为λ2，内壁对流传热系数为h1，保温层外的表面传热系数为h2。推导：临界热绝缘直径d x。
2）对于竖直夹层内的自然对流换热，换热计算公式为q=h（t w1 – t w2），格拉晓夫数Gr=gβ(t w1 – t w2)δ3/ν 2 ，式中t w1 、t w2 分别为两壁面的温度；δ为夹层厚度；H为竖夹层高度。已知恒壁温条件下竖直间层内空气的换热准则关系式为： 当Gr<2000时，Nu=1 当2×104
第一篇工程热力学 第一章基本概念 一．基本概念 系统：状态参数：热力学平衡态：温度：热平衡定律：温标：准平衡过程：可逆过程：循环：可逆循环：不可逆循环： 二、习题 1．有人说，不可逆过程是无法恢复到起始状态的过程，这种说法对吗？ 错 2．牛顿温标,用符号°Ｎ表示其温度单位,并规定水的冰点和沸点分别为100°Ｎ和200°Ｎ，且线性分布。（1）试求牛顿温标与国际单位制中的热力学绝对温标(开尔文温标)的换算关系式；（2）绝对零度为牛顿温标上的多少度? 3．某远洋货轮的真空造水设备的真空度为0.0917ＭＰａ，而当地大气压力为0.1013MPa，当航行至另一海域，其真空度变化为0.0874MPa，而当地大气压力变化为0.097MPa。试问该真空造水设备的绝对压力有无变化? 4．如图1-1所示，一刚性绝热容器内盛有水，电流通过容器底部的电阻丝加热 水。试述按下列三种方式取系统时，系统与外界交换的能量形式是什么。 （1）取水为系统；（2）取电阻丝、容器和水为系统；（3）取虚线内空间为系统。 （1）不考虑水的蒸发，闭口系统。
（2）绝热系统。注：不是封闭系统，有电荷的交换 （3）绝热系统。 图 1-1 5．判断下列过程中那些是不可逆的，并扼要说明不可逆原因。 （1）在大气压力为0.1013MPa时，将两块0℃的冰互相缓慢摩擦，使之化为0℃的水。 耗散效应 （2）在大气压力为0.1013MPa时，用(0＋dt)℃的热源(dt→0)给0℃的冰加热使之变为0℃的水。可逆 （3）一定质量的空气在不导热的气缸中被活塞缓慢地压缩（不计摩擦）。 可逆 （4）100℃的水和15℃的水混合。 有限温差热传递 6．如图1-2所示的一圆筒容器，表A的读数为 360kPa；表B的读数为170kPa，表示室I压力高 于室II的压力。大气压力为760mmHg。试求: （1）真空室以及I室和II室的绝对压力； （2）表C的读数； （3）圆筒顶面所受的作用力。 图1-2 第二章热力学第一定律 一．基本概念
1 2002 传热学 一、简答 1）试指出导热系数和热扩散系数各种从什么地方定义出来，它们各自的物理意义如何，你能说出它们的区别吗？ 2）微分方程的无量纲化可以产生无量纲的准则，试问雷诺数Re 、贝克莱数Pe 各自是从什么微分方程中导出的，它们各自的物理意义如何？ 3）边界层能量方程形式为22p y y v x u c ??=??+??θ λθθρ）（中，试指出各项反映出的物理过程的实质？这是什么类型的偏微分方程，其物理特征如何？ 4）在液体沸腾过程中一个球形气泡存在的条件是什么？为什么需要这样的条件？ 5）什么是定向辐射强度，试讨论黑表面、灰表面和非金属固体表面的辐射强度在半球空间上的变化规律，同时指出哪些表面是等强辐射表面。 二、分析 1）某一厚为δ的一维导热平板，已知平板表面一侧进入的热流密度为q 1，而温度则为T 1 。在这个温度范围内导热系数与温度关系为λ=1/βt ，求平板内的温度分布和平板另一侧的温度表达式。 2）物体长期置于温度恒为T ∞的空气。物体中强度为q v W/m 3的内能热源，并在某一时刻开始产生热量。内热源一开始产生热量，物体就在空气中升温。物体的体积为V ，表面积为F ，密度为ρ，比热容为c p ，与周围环境的总换热系数为α。如该物体内部导热热阻可以忽略，试列出该物体升温过程中的导热微分方程，并求解。 3）有一根直径为d 的长管温度保持在T w ，而温度为T 1的水以m 的质量流量从管内流过，今假设水与管壁间的换热系数保持不变，试导出水温沿管长方向x 的变化关系。 三、1）有一支插入装油的铁套管中的水银温度计用来测量贮气罐内的空气温度。设温度计的读数是铁套管底部的温度。已知温度计读数T h =100℃，铁套管与贮气罐连接处的温度是T 0=50℃。铁套管的长度h=140mm ，外径d 0=10mm ，管壁厚度δ=1mm ，铁的导热系数λ=58.2 W/(m ·℃)。从空气到铁套管的总换热系数α=29.1 W/(m 2·℃)。试求测量误差。有人认为紫铜导热好，套管改用紫铜可以减少温差。如果其他条件不变，铁套管改用紫铜套管后测量温差变化如何？ 2）一根通有电流的直径0.2mm 的金属丝，被20℃的空气以30m/s 的速度横向垂直吹过。由金属的电阻可推出金属系的温度为21.5℃。改变气流速度，使金属丝温度变成23.6℃。求此时的气流速度。 给出空气的物性值：λ=0.0259W/(m ·℃)，ν=15.06×10-6m 2/s ，Pr=0.703；及对流换热计算公式：Nu=0.683Re 0.466Pr 3 1 3）有两块0.5m ×0.1m 的平行平板，其间距为0.5m ，其中一块平板的温度为1000℃，另一块平板的温度为500℃。两块平板的黑度分别为0.2和0.5，且X 1,2= X 2,1=0.285。如果四周的墙壁是处于绝热状态，试计算两个平板之间辐射换热热流。如果上例中两平板之间的距离非常接近，再求两平板之间辐射换热热流。试比较两者之间的差异，为什么会是这样？ 4）有一个气体加热器，传热面积为11.5 m 2，传热面壁厚为1mm ，导热系数为45 W/(m ·℃)，被加热气体的换热系数为83 W/(m 2·℃)，热介质为热水，换热系数为5300 W/(m 2·℃)；热水与气体的温差42℃，试计算 该气体加热器传热过程的总热阻、传热系数以及传热量，同时分析各个分热阻的大小，并指出应从哪个方面着手来增加该加热器的传热量。
2011年传热学 一、简答 1）什么是温度场？什么是温度梯度？傅立叶定律指出热流密度与温度梯度成正比所反映的物理实质是什么？ 2）若平壁和长圆筒壁的材料相同，温度条件相同，且平壁的表面积等于圆管的内表面积。试问哪种情况导热量大？并画出平壁和长圆筒壁中的温度分布曲线。 3）写出毕渥数Bi的定义式并解释其意义。Bi满足什么条件时可使用集总参数法？4）表面传热系数是从什么公式定义出来的？与哪些因素有关？有哪些方法解决对流换热问题？ 5）管内流动充分发展段中心汇合处流体温度和速度沿轴向不发生变化，这种说法正确吗？为什么？ 6）角系数的性质有哪些？角系数计算，如图，下列正确的是？ （1）X(2a+2b),1 > X2a,1+X2b,1 （2）X(2a+2b),1 = X2a,1+X2b,1 （3）X(2a+2b),1 < X2a,1+X2b,1
7）人们常用塑料薄膜来保护幼苗的生长，为什么使用塑料薄膜有利于幼苗的成长？ 8）在波长λ<2mm的短波范围内，木板的光谱吸收比小于铝板，而在长波(λ>2mm)的范围内则相反。在木板和铝板同时长时间放在太阳光下时，哪个温度高？为什么？ 二、分析 1） 直径为d，长为L的长圆棒放置在环境中，两端接墙，左侧温度为t1，右侧温度为t2，环境的表面传热系数为h，环境温度为t f，试建立长圆棒的导热微分方程并写出定解条件。2）管内湍流强制对流换热时，Nu数与Re数和Pr有关，试以电加热方式加热管内水的强制对流为例，说明在实验过程中应测定哪些物理量。 3）两漫灰平行平板间存在辐射换热，并保持表面温度T1>T2，表面发射率分别为ε1，ε2。为减少两板间的辐射热流，用一个两侧面发射率不同的薄遮热板将两板隔开。试问： （1）为使两板之间的辐射换热有最大的减少，遮热板应如何放置？即应将该板发射率小的还是大的一侧朝向温度为T1的平板？ （2）上述两种放置方法中哪一种使遮热板温度更高？
2008 传热学考研真题 一、简答 1）一无限大平板，左右两侧的温度固定为t 1和t 2（t 1 > t 2），已知平板材料的导热系数为λ=λ0（1+βt ）。分别就β>0，β=0和β<0三种情况画出稳态时平板内的温度分布曲线。 2）写出肋效率ηf 的定义。对于等截面直肋，肋效率受哪些因素影响？ 3）管内强迫对流换热考虑温度修正系数时，为什么液体用粘度（w f μμ）n 来修正，而气体用温度（w f T T ）n 来修正？ 4）水蒸气在管外凝结换热时，一般将管束水平放置而不竖直放置，为什 么？ 5）什么是临界热绝缘直径？平壁外和圆管外敷设保温材料是否一定能起到保温的作用，为什么？ 6）两块平行平板（表面1、2）置于大厂房内（表面3）。平板背面（表面4、5）也参与换热，试画出辐射换热网络图。 7）采用稳态平板法实验测量物体的平均导热系数时需要测量哪些量？由这些量如何计算材料的导热系数？ 8）用热电偶测量炉膛出口的烟气温度，有哪些热量传递方式会引起测温误差？对此可采取哪些措施？
二、分析 1）半径为R 的长圆柱体，其内部有均匀内热源，强度为Φ（W/m 3 ）。现将柱体置于温度为t ∞ 的流体中冷却，表面传热系数为h 。试将稳定后柱体的壁面温度用已知条件表示。 2）有一钢管换热器，热水在管内流动，空气在管间作多次折流，横向冲刷管束以冷却管内热水。拟改造采用管外加肋片，并将钢管换为铜管，以增加冷却效果，试从传热学角度来评价这个方案是否可行。 3）对于流体外掠平板的稳定流动，边界层动量方程2 2y u y u v x u u ??=??+??μρ）（。 试利用数量级分析的方法，从动量方程中引出边界层厚度的如下变化关系式：δ/x ≈Re 1/2 。 三、一厚10mm 的大平壁（假定满足集总参数分析法求解的条件），初温为300℃，密度为7800 kg/m 3 ，比热容为0.47kJ/（kg ·K ），导热系数为45 W/(m ·K)，一侧有恒定热流q=100 W/m 2 流入，另一侧与20℃的空气对流换热，表面传热系数为70 W/(m 2·K)。 1）列出平壁温度随时间变化的微分方程式并由此求解温度表达式； 2）求3min 后平壁的温度； 3）求到达稳态时平壁的温度。 四、两根水平放置的圆管，表面温度和长度分别相同，受空气自然对流 冷却；其中一根管子的直径为另一根管子的10倍。已知小管子自然对流换热的Gr ·Pr=104，试求两管表面传热系数的比值以及换热量的比值。 五、一直径为0.8m 的薄壁球形液氧贮存容器，被另一个直径为1.2m 的同心薄壁容器所包围。两容器表面为不透明漫灰表面，发射率均为0.05；
工程传热学试题及其答 案 TTA standardization office【TTA 5AB- TTAK 08- TTA 2C】
传热学试题 （环境科学与工程学院2003级使用） 班级 姓名 学号 成绩 一、概念题（34分） 者的温度分布依然受着初始温度分布的影响，也就是说热扰动还没有扩散到整个系统，系统中仍然存在着初始状态，此时的温度场必须用无穷级数加以描述（2分）；而后者却是热扰动已经扩散到了整个系统，系统中各个地方的温度都随时间变化，此时温度分布可以用初等函数加以描述（2分）。 答：时间常数是从导热问题的集总参数系统分析中定义出来的，为 A ατ＝ 0，（1分）从中不难看出，它与系统（物体）的物性、形状大小相关，且与环境状况（换热状况）紧密相联（3分）。因此，同一物体处于不同环境其时间常数是不一样的（2分）。 四个无量纲准则的物理量组成为： 23 Re;Pr ;Pr ;Re νβννTL g Gr Pe a L u ?= ?===∞。（各1分） Re ――表征给定流场的流体惯性力与其黏性力的对比关系；Pe ――表征给定流场的流体热对流能力与其热传导（扩散）能力的对比关系；Pr ――反映物质的动量扩散特性与其热量扩散特性的对比关系；Gr ――主要表征给定流场在浮升力作用下产生的流体惯性力与其黏性力的对比关系。（各1分） Bi=αL s /λs 而Nu=αL f /λf 。从物理量的组成来看，Bi 数的导热系数λs 为固体的值，而Nu 数的λf 则为流体的值；Bi 数的特征尺寸L s 在固体侧定义，而Nu 数的L f 则在流体侧定义。从物理意义上看，前者反映了导热系统同环境之间的换热性能与其导热性能的对比关系，而后者则反映了换热系统中流体与壁面地换热性能与其自身的导热性能的对比关系。（2分）
2008 传热学 一、简答 1）一无限大平板，左右两侧的温度固定为t1和t2（t1 > t2），已知平板材料的导热系数为λ=λ0（1+βt）。分别就β>0，β=0和β<0三种情况画出稳态时平板内的温度分布曲线。2）写出肋效率ηf的定义。对于等截面直肋，肋效率受哪些因素影响？ 3）管内强迫对流换热考虑温度修正系数时，为什么液体用粘度（）n 来修正，而气体用温度（）n 来修正？ 4）水蒸气在管外凝结换热时，一般将管束水平放置而不竖直放置，为什么？ 5）什么是临界热绝缘直径？平壁外和圆管外敷设保温材料是否一定能起到保温的作用，为什么？ 6）两块平行平板（表面1、2）置于大厂房内（表面3）。平板背面（表面4、5）也参与换热，试画出辐射换热网络图。 7）采用稳态平板法实验测量物体的平均导热系数时需要测量哪些量？由这些量如何计算材料的导热系数？ 8）用热电偶测量炉膛出口的烟气温度，有哪些热量传递方式会引起测温误差？对此可采取哪些措施？ 二、分析 1）半径为R的长圆柱体，其内部有均匀内热源，强度为（W/m3 ）。现将柱体置于温度为t ∞的流体中冷却，表面传热系数为h。试将稳定后柱体的壁面温度用已知条件表示。 2）有一钢管换热器，热水在管内流动，空气在管间作多次折流，横向冲刷管束以冷却管内热水。拟改造采用管外加肋片，并将钢管换为铜管，以增加冷却效果，试从传热学角度来评价这个方案是否可行。 3）对于流体外掠平板的稳定流动，边界层动量方程。试利用数量级分析的方法，从动量方程中引出边界层厚度的如下变化关系式：δ/x≈Re1/2 。 三、一厚10mm的大平壁（假定满足集总参数分析法求解的条件），初温为300℃，密度为7800 kg/m3 ，比热容为0.47kJ/（kg·K），导热系数为45 W/(m·K)，一侧有恒定热流q=100 W/m2 流入，另一侧与20℃的空气对流换热，表面传热系数为70 W/(m2·K)。 1）列出平壁温度随时间变化的微分方程式并由此求解温度表达式； 2）求3min后平壁的温度； 3）求到达稳态时平壁的温度。 四、两根水平放置的圆管，表面温度和长度分别相同，受空气自然对流冷却；其中一根管子的直径为另一根管子的10倍。已知小管子自然对流换热的Gr·Pr=104，试求两管表面传热系数的比值以及换热量的比值。