第八章 热量传递的基本概念
2．当铸件在砂型中冷却凝固时，由于铸件收缩导致铸件表面与砂型间产生气隙，气隙中的空气是停滞的，试问通过气隙有哪几种基本的热量传递方式？ 答：热传导、辐射。 注：无对流换热
3．在你所了解的导热现象中，试列举一维、多维温度场实例。
答：工程上许多的导热现象，可以归结为温度仅沿一个方向变化，而且与时间无关的一维稳态导热现象。
例，大平板、长圆筒和球壁。此外还有半无限大物体，如铸造时砂型的受热升温（砂型外侧未被升温波及）
多维温度场：有限长度的圆柱体、平行六面体等，如钢锭加热，焊接厚平板时热源传热过程。
4．假设在两小时内，通过152mm ×152mm ×13mm （厚度）实验板传导的热量为 837J ，实验板两个平面的温度分别为19℃和26℃，求实验板热导率。
解：由傅里叶定律可知两小时内通过面积为152×152mm 2的平面的热量为
t x
T A t dx dT A
Q ??-=-=λλ 873=-3600210
1326
1910152101523
33
???-?
????---λ 得 C m W 0
3/1034.9*?=-λ
第九章 导 热
1. 对正在凝固的铸件来说，其凝固成固体部分的两侧分别为砂型（无气隙）及固液分界面，试列出两侧的边界条件。
解：有砂型的一侧热流密度为 常数，故为第二类边界条件， 即τ＞0时),,,(n
t z y x q T
=??λ
固液界面处的边界温度为常数， 故为第一类边界条件，即 τ＞0时Τw =f(τ)
注：实际铸件凝固时有气隙形成，边界条件复杂，常采用第三类边界条件
3. 用一平底锅烧开水，锅底已有厚度为3mm 的水垢，其热导率λ为1W/(m · ℃)。已知
与水相接触的水垢层表面温度为111 ℃。通过锅底的热流密度q 为42400W/m 2，试求金属锅底的最高温度。
解：热量从金属锅底通过水垢向水传导的过程可看成单层壁导热，由公式（9-11）知
C q T 03
2.1271
10342400=??==?-λδ
=?T -=-121t t t 111℃， 得 1t =238.2℃
4. 有一厚度为20mm 的平面墙，其热导率λ为1.3W/(m·℃)。为使墙的每平方米热损失不超
过1500W ，在外侧表面覆盖了一层λ为0.1 W/(m·℃)的隔热材料，已知复合壁两侧表面温 度分布750 ℃和55 ℃，试确定隔热层的厚度。
解：由多层壁平板导热热流密度计算公式（9-14）知每平方米墙的热损失为
15002
2
112
1≤--λλT T
15001
.03.102.055
7502
≤+-δ
得mm 8.442≥δ
6. 冲天炉热风管道的内/外直径分别为160mm 和170mm ，管外覆盖厚度为80mm 的石棉隔热层，管壁和石棉的热导率分别为λ1=58.2W/(m ℃)，λ2=0.116W/(m ℃)。已知管道内表面温度为240 ℃ ，石棉层表面温度为40 ℃ ，求每米长管道的热损失。 解：由多层壁圆管道导热热流量公式（9-22）知
C T o
2401=,2.58,33.0,17.0,16.0,40132103=====λm d m d m d C T 116.02=λ
所
以
每
米
长
管
道
的
热
损
失
为
m w l l d d l d d l T T l
n n n
n /6.219718
.5001.0200
14.32116.017.033.02.5816.017.0)40240(14.32)(22
2
31
1231=+??=+-??=+
-=
λ
λπφ
7．解：
查表,00019.01.2-
+=t λ已知C C C t m mm 000975)3001650(2
1
,37.0370=+=
==-
δ 2
/07.833837
.028525
.2)3001650(,285525.297500019.01.2m w T q =?-=?==?+=δλλ
8. 外径为100mm 的蒸汽管道覆盖隔热层采有密度为20Kg/m 3的超细玻璃棉毡，已知蒸汽管外壁温度为400℃，要求隔热层外壁温度不超过50℃，而每米长管道散热量小于163W ，试确定隔热层的厚度。
解：已知.163,
50,1.0,400211w L
C t m d C t o
o <≤==θ
查附录C 知超细玻璃棉毡热导率
C t t o 225250
400,08475.000023.0033.0=+=
=+=λ 由圆筒壁热流量计算公式（9-20）知：
163)1
.0()50400(08475.014.32)(2212<-???=?=d l d d l T l
Q n n πλ
得 314.02=d
而=2d δ21+d 得出 m d d 107.0)1.0314.0(2
1
)(2112=-=-=δ 9.
解：UI m mm w 0375.05.372
75
150,845.1123.015==-==?==δφ 356
.0)
3.478.52(15.0075.01
4.30375
.0845.121=-????=
?=
T
d d πφδλ
10. 在如图9-5所示的三层平壁的稳态导热中，已测的t 1,t 2,t 3及t 4分别为600℃，500℃，200℃及100℃，试求各层热阻的比例 解：根据热阻定义可知
,q
T R t ?==
λδ而稳态导热时各层热流量相同，由此可得各层热阻之比为 ∴ )(:)(:)(::433221321t t t t t t R R R t t t ---=
=100：300：100 =1：3：1
11．题略
解：（参考例9-6）4579.03600
*120*10*69.025
.026
≈=
=
-at
x N
查表46622.0)(=N erf ，代入式得)()(0N erf T T T T w w -+=
[
]46622.0*)1037293(1037-+=k 3.709≈k 12．液态纯铝和纯铜分别在熔点（铝660℃，铜1083℃）浇铸入同样材料构成的两个砂型中，砂型的密实度也相同。试问两个砂型的蓄热系数哪个大？为什么？
答：此题为讨论题，砂型的蓄热系数反映的是材料的蓄热能力，综合反映材料蓄热和导热能力的物理量，取决于材料的热物性ρλc b =
。
ρ
λc b =
两个砂型材料相同，它们的热导率λ和比热容c 及紧实度都相同，故两个砂型的蓄热系数一样大。
注：铸型的蓄热系数与所选造型材料的性质、型砂成分的配比、砂型的紧实度及冷铁等因素有关！
考虑温度影响时，浇注纯铜时由于温度较纯铝的高，砂型的热导率会增大，比热和密度基本不变，从而使得砂型蓄热系数会有所增大
13．试求高0.3m ，宽0.6m 且很长的矩形截面铜柱体放入加热炉内一小时后的中心温度。已知：铜柱体的初始温度为20℃，炉温1020℃，表面传热系数a=232.6W/（m 2·℃），λ=34.9W/
（m·℃）,c=0.198KJ/（Kg·℃），ρ=780Kg/m 3
。
解：此题为二维非稳态导热问题，参考例9.8 ，可看成
两块无限大平板导热求解，铜柱中心温度最低，以其为原点，以两块平板法线方向为坐标轴，分别为x ，y 轴。则有： 热扩散率53
10*26.27800
*10*198.09.34-≈==ρλc a ㎡/s
999.19
.343
.0*6.232)(1≈==
λαδx Bi 904.0)3.0(3600*10*26.2)(2
42
10≈==
-δat
F x
9997.09
.3415
.0*6.232)(2≈==
λαδy Bi 62.3)
15.0(3600*10*26.2)(2
52
20≈==
-δat
F y 查9-14得，45.0)(
0=x m θθ，08.0)(0
=y m θθ
钢镜中心的过余温度准则为036.008.0*45.0)()()(
00===y m x m m θθ
θθθθ 中心温度为f m T T +=0036.0θ=0.036*（293-1293）+1293
=1257k=984℃
15．一含碳量W c ≈0.5%的曲轴，加热到600℃后置于20℃的空气中回火。曲轴的质量为7.84Kg ，
表面积为870cm 2，比热容为418.7J/(Kg·℃),密度为7840Kg/m 3，热导率为42W/(m·℃)，冷却过程的平均表面传热系数取为29.1W/(m 2·℃)，问曲轴中心冷却到30℃所经历的时间。（原题有误）
解：当固体内部的导热热阻小于其表面的换热热阻时，固体内部的温度趋于一致，近似认为固体内部的温度t 仅是时间τ的一元函数而与空间坐标无关，这种忽略物体内部导热热阻的简化方法称为集总参数法。
通常，当毕奥数Bi<0.1M 时，采用集总参数法求解温度响应误差不大。对于无限大平板M=1，无限长圆柱M=1/2，球体M=1/3。特性尺度为δ=V/F 。
05.021*1.01.0007.010*870*0.42784084
.7*
1.29)(4==<≈=
=-M F V Bi v λ
α
经上述验算本题可以采用此方法计算温度随时间的依变关系。参阅杨世铭编《传热学》第二
版，P105-106,公式（3-29）
τραθθcV
F
f
f e t t t t -=--=00 其中F 为表面积， α为传热系数， τ 为时间，t f 为流体温度， V 为体积。代入数据得：
τ
7
.418*84.710*870*1.294
20
60020
30--
=--e
?
τ410*712.7581--=e ?τ410*712.758
1
ln --=?5265=τs
第十章 对流换热
1. 某窖炉侧墙高3m ，总长12m ，炉墙外壁温t w =170℃。已知周围空气温度t f =30℃，试求此侧墙的自然对流散热量（热流量）（注：原答案计算结果有误，已改正。） 解：定性温度1002
30
1702t t t f w =+=+=
）（）（℃ 定性温度下空气的物理参数：.w.m 1021.3-1
2-?=λ℃
1
- ，
1261013.23--?=s m v ，688.0=r P
特征尺寸为墙高 h=3m .则：
9
112
63
2
3
101028.1688.0)
1013.23()100273(3
)30170(81.9g r r ??=???+?-?=?=-Tv
Tl
P G
故 为 湍 流。
查表10-2，得 10.0c = ， 3
1n =
C
m w
39.53
10
21.3504H u 5041028.11.0c u 2231
11n
r r ?-=??===??==∴λαN P G N ）（）（
w 10*72.23017012339.5t t 4f w =-???=-=）（）（A αφ
2. 一根L/d=10的金属柱体，从加热炉中取出置于静止的空气中冷却。试问：从加速冷却的目的出发，柱体应水平还是竖直放置（辐射散热相同）？试估算开始冷却的瞬间两种情况下自然对流表面传热系数之比（均为层流）
解：在开始冷却的瞬间，可以设初始温度为壁温，因而两种情形下壁面温度相同。水平放置时，特征尺寸为柱体外径；竖直放置时，特征尺寸为圆柱长度，L>d 。近似地采用稳态工况下获得的准则式来比较两种情况下自然对流表面传热系数，则有：
(1) 水平放置. 2
3231r r g Tv Td g Tv Tl P G ?=?=）（, n
r r P G c Nu 111)(= ,
4
153.01==n c
(2) 竖直放置. 23232)(TL g Tl g P G r r ?=?=,n
r r P G c Nu 222)(=,
4
159.02==n c
4
3221121)(59.053.0)()(L
d P G c P G c Nu Nu n
r r n r r == 1:6.110)10
1(59.053.04
32
1
21=?=
=∴L
Nu d
Nu λ
λ
αα 由此可知：对给定情形，水平放置时冷却比较快。所以为了加速冷却，圆柱体应水平放置。
3. 一热工件的热面朝上向空气散热。工件长500mm ，宽200mm ，工件表面温度220℃，室温20℃，试求工件热面自然对流的表面传热系数（对原答案计算结果做了修改） 解：定性温度 1202
20
2202
=+=
+=
f
w t t t ℃ 定性温度下空气的物理参数：
112.1034.3---??=C m w λ ，,.1045.25126--?=s m v 686.0=r P
特征尺寸， m mm L 35.03502
200
500==+=
热面朝上：,1010267.2686.0)
120273()1045.25(35.0)20220(81.96
82
6223>?=?+???-?=?=-r r r P T v TL g P G 故为湍流。
查表得 15.0=c ，
1=λ
46.91)10267.2(15.0)(3/18=??==∴n r r P G c Nu
)(73.835
.01034.346.9122
C m w L Nu ?=??
==-λ
α
4. 上题中若工件热面朝下散热，试求工件热面自然对流表面传热系数
解：热面朝下： 11
51010< .0==n c 197.27)10267.2(58.02.08=??=Nu C m w L Nu ?=??==-22 595.235 .01034.3197.29λ α 5. 有一热风炉外径D=7m ，高H=42m ，当其外表面温度为200℃，与环境温度之差为40℃，求自然对流散热量（原答案缺少最后一步，已添加） 解：定性温度 C t ?=-+= 1802 ) 40200(200 定性温度下空气的物性参数为： 112.1078.3---??=C m w λ, ,.1049.32126--?=s m v 0681 =r P 依题应为垂直安装，则特征尺寸为H = 42 m. 132 63 231014.4681.0) 273180()1049.32(424081.9?=?+????=??=-r r r P T v TH g P G , 为湍流. 查表得 1.0=c 3 1 = n 27.1590)1014.4(1.0333.013=??=Nu C m w H Nu ?=??==-221.342 1078.327.1590λα 自然对流散热量为 W T T A Q f w 5 10145.1404271.3)(?=????=-=πα 7. 在外掠平板换热问题中，试计算25℃的空气及水达到临界雷诺数各自所需的板长，取流速v=1m/s 计算，平板表面温度100℃（原答案计算有误，已修改） 解：定性温度为C t t f w m ?=+= += 5.622 25 1002 t (1).对于空气查附录计算得 s m v C /1023.19105.21097.1802.2097.182665.62--??=??? ? ???-+ = m v v R l v l v R e e 62.911023.1910565=???=*=?=-∞∞ (2). 对于水则有 ： s m v C /10462.0105.210415.0478.0478.02665.62--??=??? ? ?? ?-- = m v v l v l v 231.0110 462.0105Re Re 6 5 =???=*=?=-∞∞ 8. 在稳态工作条件下，20℃的空气以10m/s 的速度横掠外径为50mm ，管长为3m 的圆管后，温度增至40℃。已知横管内匀布电热器消耗的功率为1560W ，试求横管外侧壁温（原答案定性温度计算有误，已修改） 解： 采用试算法 假设管外侧壁温为60℃，则定性温度为 C t t t f w ?=+=+=402)2060(2)( 查表得 112..1076.2---??=C m w m λ 1261096.16--?=s m v m 699.0P =r 4 6 31095.21096.16105010Re ?=???==--v Vd 40000Re 4000<<，∴ 618 .0171.0==n c 985.98)1095.2(171.0Re 618.04=??==n c Nu C m w d Nu ?=???==--.975.5510 501083.2985.9823 2 λ α )(f w T T A -=αφ 即: C T T w w ?=?-?????=-17.79)20(3105014.3975.5515603 与假设不符，故重新假设，设壁温为C ?80.则定性温度 C t t t f w m ?=+= -= 502 ) 2080(2 )( 查表得 112..1083.2---??=C m w m λ 126.1095.17--?=s m v m ， 698.0=r P 4 631079.21095.17105010Re ?=???==--v Vd ， 40000Re 4000<<，∴ 618 .0171.0==n c 49.95) 1079.2(171.0Re 618 .04=??==n c Nu C m w d Nu ?=???==--.38.5510 501090.249.952 3 2λ α )(f w T T A -=αφ，即：C T T w w ?=?-?????=-80.79)20(3105014.338.5515603 与假设温度误差小于5%，是可取的。即壁面温度为79.80℃. 10. 压力为1.013*105Pa 的空气在内径为76mm 的直管内强制流动，入口温度为65℃，入口体积流量为0.022m 3/s ，管壁平均温度为180℃，试问将空气加热到115℃所需管长为多少？ 解：强制对流定性温度为流体平均温度流体平均温度C T f 0902 115 65=+= ，查查附录F 得 C Kg J C C m w s m p f f 0302126./10009.1,./1013.3,.1010.22??=?=---λνS P P a f rf .105.21,69.06-?==η 4462101067.110 10.22038.014.3022.0076.0>?=????===∴-f v f ef v A q d v vd R 为旺盛湍流。 由于流体温差较大应考虑不均匀物性的影响，应采用实验准则式（10-23或24）计算Nu f 即 3.25,618.0,1800===w rw w P C T η6 10-?S P a . 14 .06 6 3.08.0414 .03 .08 .0)10 3.25105.21(69.0)1067.1(027.0)(027.0--?????==w f rf ef uf P R N ηη =56.397 C m w d N f u 022 ./23.23076 .01013.3397.56=??==-λα 质量流量s Kg q q v m /0214.0972.0022.0.=?==ρ 散热量 J T T C q Q p m 63.1079)65115(10009.10214.0)(.3 12=-???=-= )()(f w f w T T dl T T A Q -=-=απα )(14.2076 .014.3)90180(23.2363 .1079m l =??-?= 因为 6016.28076 .014.2?==d l ，所以需要进行入口段修正。 入口段修正系数为1.114.2076.01L d 176 .07 .01=? ?? ? ?+=? ?? ??+=ε C m ?=?=='21/w 48.2524.231.1αεα ()m L 97.1076 .014.39018048.2563 .1079=??-?= 所需管长： 11. 解：4 .08.0r 0 023.0,N 701.0P 42.5P 30r e u f u r f P R N l C t =====λ α，，时，空水 C wm C wm 0120121067.2,108.61??=??=----空水λλ 25.5)1067.2108.61()701.042.5(P P 2 2 4.04.0r 4.0r =???=??=--空空水水空水λλαα 12．管内强制对流湍流时的换热，若Re 相同，在t f =30℃条件下水的表面传热系数比空气的高多少倍？ 解：定性温度30=f t ℃ 查附录D 得到: 42.5=水f r P C m w 。 水12.108.61--?=λ 查附录F 得到： 701.0=空气rf P C m w 。空气12.1067.2--?=λ 为湍流，故f Re 相同 4.08 .0Pr Re 023.0水水f f f Nu *= 4 .08.0Pr Re 023.0空气空气f f f Nu *= 46.521067.210 8.61701.042.5Pr Pr 2 4.04 .02 =??*== ∴ --）（）（空气水空气水 空气水 λλααf f 在该条件下，水的表面传热系数比空气高52.46倍。 第十一章 辐射换热 1． 100W 灯泡中钨丝温度为2800K ，发射率为0.30。（1）若96%的热量依靠辐射方式 散出，试计算钨丝所需要最小面积；（2）计算钨丝单色辐射率最大时的波长 解：（1） 钨丝加热发光, 按黑体辐射发出连续光谱 3.0==εα，()K m W C b ?=2/67.5 %96*10010028004 112 ,1=?? ? ??=ΦA C b ε 将数据代入为：9610028005.67A *0.34 1 =?? ? ???A 1=9.2*10-5 ㎡ （2）由维恩位移定律知，单色辐射力的峰值波长与热力学温度的关系 310*8976.2-=T m λm.k ，当T=2800k 时，m λ=1.034*10-6m 3. 一电炉的电功率为1KW ，炉丝温度为847℃，直径为1mm ，电炉的效率（辐射功率与电功率之比）为0.96，炉丝发射率为0.95，试确定炉丝应多长？ 解：由黑度得到实际物体辐射力的计算公式知： 4 13411b 111)100)((96.0*10)100(T Dl C T A C E A E A b b πεεε=====Φ 34 3-10*96.0)100 273847(**10*3.14*5.67*0.95=+l ?m l 607.3= 4. 试确定图11-28中两种几何结构的角系数X 12 解：①由角系数的分解性得：B B X X X ,1)2(,12,1-=+ 由角系数的相对性得： 1,21,11 ,,12 35.1)5.1(B B B B B X X A A X X === A B A B B X X X ,)1(,1,-=+ 1),2(1),2(121 ),2()2(,12 5 5.15.1*5.2B B B B B X X A A X X +++++=== )1(),2(),2(1),2(A B A B B X X X ++++=≠ 所以A B A B B X X X ),2()1(),2(1),2(++++-= 对于表面B 和（1+A ），X=1.5、Y=1.5、Z=2时， 333.1,1==X Z X Y ,查表得 211.0) 1(,=+A B X ，对于表面B 和A ，X=1.5，Y=1.5，Z=1，667.0,1==X Z X Y , 查表得172.0,=A B X ，所以039.0172.0211.0,)1(,1,=-=-=+A B A B B X X X ， 0585.0039.0*23 231,,1=== B B X X 。对表面（2+B ）和（1+A ），X=1.5，Y=2.5，Z=2，333.1,667.1==X Z X Y ,查表得15.0)1(),2(=++A B X 。对于表面(2+B),A,X=1.5,Y=2.5,Z=1, 667.0,667.1==X Z X Y ,查表得115.0),2(=+A B X , 所以035.0115.015.0),2()1(),2(1),2(=-=-=++++A B A B B X X X ， 0875.0035.0*5.22 5 1),2()2(,1=== ++B B X X ?029.00585.00875.0,1)2(,12,1=-=-=+B B X X X ②由角系数的分解性 1,21,2121 ,22,15 .15.1X X A A X X ===, A A X X X ,2)1(,21,2-=+，对表面2和A ，X=1.5，Y=1，Z=1， 67.0,67.0==X Z X Y ,查表得23.0,2=A X 。对面2和（1+A ），X=1.5，Y=1，Z=2， 33.1,67.0==X Z X Y ， 查表得27.0)1(,2=+A X ?A A X X X ,2)1(,21,2-=+，代入数据得04.01,2=X ，所以 04.01,22,1==X X 5．两块平行放置的大平板的表面发射率均为0.8，温度分别为t 1=527℃和t 2=27℃，板的间距远小于板的宽与高。试计算（1）板1的本身辐射（2）对板1的投入辐射（3）板1的反射辐射（4）板1的有效辐射（5）板2的有效辐射（6）板1与2的辐射换热量 解：由于两板间距极小，可视为两无限大平壁间的辐 射换热，辐射热阻网络如图，包括空间热阻和两个表 面辐射热阻。 ε=α=0.8，辐射换热量计算公式为 （11-29） 24421211 122 ,1/7.1517618 .018.0110030010080067.5111)(q m W E E A b b =-+?? ????????? ??-??? ??=-+-=Φ=εε 2 2 2 2 2,11111112,11,1)(q εεεε--=--=Φ= b b E J q J E A 同理 其中J 1和J 2为板1和板2的有效辐射，将上式变换后得 24 1 1 2 ,111/1.194308.08.017.1517 10080067.51m W q E J b =-?-?? ? ???=--=εε 2 4 2 2 2 ,122/4.42538.08.017.1517 10030067.51m W q E J b =-?+?? ? ???=-+=εε 故：（1）板1的本身辐射为 24 111/5.18579 10080067.58.0m W E E b =?? ? ????==ε （2）对板1的投入辐射即为板2的有效辐射 221/4.4253m W J G == （3）板1的反射辐射为， ρ1=1- α=0.2 , 211211/68.8505.185791.19430m W E J J G b =-=-==ρρ （4）板1的有效辐射为 21/1.19430m W J = （5）板2的有效辐射为 22/4.4253m W J = （6）由于板1与2间的辐射换热量为： 2 2,1/7.15176q m W = 6. 设保温瓶的瓶胆可看作直径为10cm 高为26cm 的圆柱体，夹层抽真空，夹层两内表面发射率都为0.05。试计算沸水刚注入瓶胆后，初始时刻水温的平均下降速率。夹层两壁壁温可近似取为100℃及20℃ 解：1 11100100111100100111)(2 14241214241121212 ,1-+?? ????????? ??-??? ??=-+??????????? ??-??? ??=-+-=ΦεεπεεεεT T DhC T T C A E E A b b b b ，代入数据得42.12 ,1=Φw ，而T cm t ?=Φ*2,1? V c cm t T ρ2 ,12,1Φ=Φ=?，查附录知100 ℃水的物性参数为()3 /g 4.958,.g /22.4m K C K KJ C =?=ρ 代入数据得 410*72.1-=?t T ℃/s 7.两块宽度为W ，长度为L 的矩形平板，面对面平行放置组成一个电炉设计中常见的辐射系统，板间间隔为S ，长度L 比W 和S 都大很多，试求板对板的角系数 解：（参照例11-1）作辅助线ac 和bd ，代表两个假想面，与1A 、2A 组成一个封闭腔， 根据角系数完整性：bd ab ac ab cd ab X X X ,,,1--=，同时可把图形看成两个由三个表面 组成的封闭腔，w w b w s ab bc ac ab X ac ab 2222,+-+=-+=?1A 对2A 的角系数 w s w b w w b w s X X cd ab -+= +-+-==2222,2,1221 8. 一电炉内腔如图11-29所示，已知顶面1的温度t1=30℃，侧面2（有阴影线的面）的温度为t2=250℃，其余表面都是重辐射面。试求 1）1和2两个面均为黑体时的辐射换热量；（2）1和2两个面为灰体ε1=0.2，ε2=0.8时的辐射换热量 解：将其余四个面看成一个面从而构成一个由三个表面组成的封闭系统 ⑴当1、2两个面均为黑体，另一个表面绝热，系统网络 图如下 先求1对2的角系数2,1X ： X=4000,Y=5000,Z=3000, 75.0,25.1==X Z X Y ,查表得25.03 *44*5*15.0,15.0212,11,22,1====A A X X X ， ) 1(1 )1(11 1 1,222,1112,1X A X A A X R eq -+ -==， 代入数据得 88.81 =eq R ? 11.0=eq R （eq R 为J 1、J 2之间的当量热阻）， 9.477)27330(*10*67.5484 11=+==-T E b b σw/㎡ 2.4242)273250(*10*67.5484 22=+==-T E b b σ w/ ㎡ 9.3422011 .02 .42429.477212,1-=-=-= Φeq b b R E E w （负 号表示热量由2传导1） （2）当1、2面为灰体，另一表面为绝热面，系统网络图如下 W F R A E E eq b b 2.11378438.08 .0111.0452.02.012 .42429.477112 221112.121-=??-++??--=-+ +--= εεεεφ 负号表示热量从2面传向1面。 9. 直径为0.4m 的球壳内充满N 2，CO 2，和水蒸气（H 2O ）组成的混合气体，其温度t g =527℃。组成气体的分压力分别为PN 2=1.013*105Pa ，PCO 2=0.608*105Pa ，PH 2O=0.441*105Pa ，试求混合气体的发射率εg 解：2N 为透明体，无发射和吸收辐射的能力。 射程L=0.6,d=0.24m ，m P L P a h ??=??=5 5 01014592.024.010441.02 m P L P a C ??=??=5501010584.024.010441.02 混合气体的温度,5270 C t g =及L P h 02和L P C 20值查图11-24和11-26得 02 H *ε=0.019， 009.020=*C ε 计算参量（P+P 02H ）/2=(2.062+0.441)510?/2=1.2525 10?a P 02h P /(02h P +20C P )=0.441/(0.441+0.608)=0.42 (02h P +20C P )L=(0.441+0.608) 5 10 ?25113.024.0=?m P a ??510 分别从图11-25，11-27查得：55.102=H C 018.0=?ε 把以上各式代入公式=q ε0 2H C 02 H *ε+20C *ε-ε? =1.5502.0018.0009.0019.0=-+? 传热学（一） 第一部分选择题 ?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. 在稳态导热中 , 决定物体内温度分布的是 ( B) A. 导温系数 B. 导热系数 C. 传热系数 D. 密度 2. 下列哪个准则数反映了流体物性对对流换热的影响 ?(C ) A. 雷诺数 B. 雷利数 C. 普朗特数 D. 努谢尔特数 3. 单位面积的导热热阻单位为 ( B) A. B. C. D. 4. 绝大多数情况下强制对流时的对流换热系数 (C ) 自然对流。 A. 小于 B. 等于 C. 大于 D. 无法比较 5. 对流换热系数为 100 、温度为 20 ℃的空气流经 50 ℃的壁面，其对流换热的热流密度为（D ） A. B. C. D. 6. 流体分别在较长的粗管和细管内作强制紊流对流换热，如果流速等条件相同，则（ C） A. 粗管和细管的相同 B. 粗管内的大 C. 细管内的大 D. 无法比较 7. 在相同的进出口温度条件下，逆流和顺流的平均温差的关系为（ A） A. 逆流大于顺流 B. 顺流大于逆流 C. 两者相等 D. 无法比较 8. 单位时间内离开单位表面积的总辐射能为该表面的（A ） A. 有效辐射 B. 辐射力 C. 反射辐射 D. 黑度 9. （D ）是在相同温度条件下辐射能力最强的物体。 A. 灰体 B. 磨光玻璃 C. 涂料 D. 黑体 10. 削弱辐射换热的有效方法是加遮热板，而遮热板表面的黑度应（B ） A. 大一点好 B. 小一点好 C. 大、小都一样 D. 无法判断 第二部分非选择题 ?填空题（本大题共 10 小题，每小题 2 分，共 20 分） 11. 如果温度场随时间变化，则为。非稳态温度场 2007年华电研究生入学考试（传热学A） 一、选择填空（可多选）（每题5分，共75分） 1.靠得非常近的两个等面积平行大平板，可以近似认为它们之间的角系数是（） A.0.5 B. 1 C.0 D.0.25 2.某电缆外包裹导热系数是0.1W/（m-K）的绝缘层，绝缘层外表面与周围环境间表面传热系数是W/(m2.C)，则它的临界绝缘直径是（） A.11mm B.22mm C.27mm D.44mm 3.半径为R的钢球，与周围环境间的表面传热系数是h,自身导热系数为m，则可以采用集总参数法分析钢球非稳态温度场变化规律的条件是（） A.hR/m<0.1 B. hR/m<0.2 C. hR/m<0.05 D.hR/m<0.0333 4.管槽内流体层流流动与湍流流动分界点的临界Re数一般取做（） A.4500 B.10000 C.2300 D.1600 5.二氧化碳被称作温室效应气体，是因为二氧化碳（） A.具有辐射和吸收能力的光带均位与红外线的波长范围 B.具有辐射和吸收能力的光带均为与可见光的波长范围 C.具有在整个波长范围内连续吸收和辐射热量的能力 D.在整个波长范围内呈现透明体的性质 6.下列说法中正确的是（） A.测量非稳态温度场的温度，热电偶的时间常数越大越好 B.测量非稳态温度场的温度，热电偶的时间常数越小越好 C.热电偶的性能与其时间常数无关 D.热电偶只在测量稳态温度场时才考虑时间常数的影响 7.为了更好地起到削减辐射换热的作用，插入两个辐射换热表面间的遮热板，其发射率（） A.越大越好 B.越小越好 C.与辐射换热量无关 D.与其他换热表面发射率相等 8.采用肋片强化通过壁面的传热，肋片应该加在 A.热阻较大的一侧 B.热阻较小的一侧 C.温度较高的一侧 D.温度较低的一侧 传热学基础试题 一、选择题1．对于燃气加热炉：高温烟气→内炉壁→外炉壁→空气的传热过 程次序为A.复合换热、导热、对流换热 B.对流换热、复合换热、导热 C. 导热、对流换热、复合换热 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。大于 D.可能大于、小于 C. 小于 A.等于 B.2℃的壁面，2777）、温度为3．对流换热系数为1000W/（m℃ 的水流经·K）其对流换热的热流密度为（ 24 42×1010W/mW/m ×2424 W/m W/m ××1010),r 《传热学》试题库 第一章概论 一、名词解释 1．热流量：单位时间内所传递的热量 2．热流密度：单位传热面上的热流量 3．导热：当物体内有温度差或两个不同温度的物体接触时，在物体各部分之间不发生相对位移的情况下，物质微粒(分子、原子或自由电子)的热运动传递了热量，这种现象被称为热传导，简称导热。 4．对流传热：流体流过固体壁时的热传递过程，就是热对流和导热联合用的热量传递过程，称为表面对流传热，简称对流传热。 5．辐射传热：物体不断向周围空间发出热辐射能，并被周围物体吸收。同时，物体也不断接收周围物体辐射给它的热能。这样，物体发出和接收过程的综合结果产生了物体间通过热辐射而进行的热量传递，称为表面辐射传热，简称辐射传热。 6．总传热过程：热量从温度较高的流体经过固体壁传递给另一侧温度较低流体的过程，称为总传热过程，简称传热过程。 7．对流传热系数：单位时间内单位传热面当流体温度与壁面温度差为1K是的对流传热量，单位为W／(m2·K)。对流传热系数表示对流传热能力的大小。 8．辐射传热系数：单位时间内单位传热面当流体温度与壁面温度差为1K是的辐射传热量，单位为W／(m2·K)。辐射传热系数表示辐射传热能力的大小。 9．复合传热系数：单位时间内单位传热面当流体温度与壁面温度差为1K是的复合传热量，单位为W／(m2·K)。复合传热系数表示复合传热能力的大小。 10．总传热系数：总传热过程中热量传递能力的大小。数值上表示传热温差为1K时，单位传热面积在单位时间内的传热量。 四、简答题 1．试述三种热量传递基本方式的差别，并各举1～2个实际例子说明。 （提示：从三种热量传递基本方式的定义及特点来区分这三种热传递方式） 2．请说明在传热设备中，水垢、灰垢的存在对传热过程会产生什么影响?如何防止? （提示：从传热过程各个环节的热阻的角度，分析水垢、灰垢对换热设备传热能力与壁面的影响情况）3. 试比较导热系数、对流传热系数和总传热系数的差别，它们各自的单位是什么? （提示：写出三个系数的定义并比较，单位分别为W/(m·K)，W/(m2·K)，W/(m2·K)） 4．在分析传热过程时引入热阻的概念有何好处?引入热路欧姆定律有何意义? （提示：分析热阻与温压的关系，热路图在传热过程分析中的作用。） 5．结合你的工作实践，举一个传热过程的实例，分析它是由哪些基本热量传递方式组成的。 （提示：学会分析实际传热问题，如水冷式内燃机等） 6．在空调房间内，夏季与冬季室内温度都保持在22℃左右，夏季人们可以穿短袖衬衣，而冬季则要穿毛线衣。试用传热学知识解释这一现象。 （提示：从分析不同季节时墙体的传热过程和壁温，以及人体与墙表面的热交换过程来解释这一现象（主 Nu准则数的表达式为（A ） 根据流体流动的起因不同，把对流换热分为（ A） A．强制对流换热和自然对流换热B．沸腾换热和凝结换热 C．紊流换热和层流换热D．核态沸腾换热和膜态沸腾换热 雷诺准则反映了（ A） A．流体运动时所受惯性力和粘性力的相对大小 B．流体的速度分布与温度分布这两者之间的内在联系 C．对流换热强度的准则 D．浮升力与粘滞力的相对大小 彼此相似的物理现象，它们的（ D）必定相等。 A．温度B．速度 C．惯性力D．同名准则数 高温换热器采用下述哪种布置方式更安全？（ D） A．逆流B．顺流和逆流均可 C．无法确定D．顺流 顺流式换热器的热流体进出口温度分别为100℃和70℃，冷流体进出口温度分别为20℃和40℃，则其对数平均温差等于（） A．60.98℃B．50.98℃ C．44.98℃D．40.98℃ 7．为了达到降低壁温的目的，肋片应装在（ D） A．热流体一侧B．换热系数较大一侧 C．冷流体一侧D．换热系数较小一侧 黑体表面的有效辐射（ D）对应温度下黑体的辐射力。 A．大于B．小于 C．无法比较D．等于 通过单位长度圆筒壁的热流密度的单位为（ D） A．W B．W／m2 C．W／m D．W／m3 格拉晓夫准则数的表达式为（D ） .由炉膛火焰向水冷壁传热的主要方式是( A ) A.热辐射 B.热对流 C.导热 D.都不是 准则方程式Nu=f(Gr,Pr)反映了( C )的变化规律。 A.强制对流换热 B.凝结对流换热 C.自然对流换热 D.核态沸腾换热 下列各种方法中，属于削弱传热的方法是( D ) A.增加流体流度 B.设置肋片 C.管内加插入物增加流体扰动 D.采用导热系数较小的材料使导热热阻增加 冷热流体的温度给定，换热器热流体侧结垢会使传热壁面的温度( A ) A.增加 B.减小 C.不变 D.有时增加，有时减小 将保温瓶的双层玻璃中间抽成真空，其目的是( D ) 2011年全国硕士研究生入学考试自主命题科目模拟试题 招生专业： 考试科目：传热学 考试时间：14:00-17:00 试题编号：824 2011年全国硕士研究生考试华北电力大学（北 京 ）自主命题模拟试题 姓名： 准考证号： 报考院校： 报考专业： 考场注意事项： 一、考生参加考试必须按时进入考场，按指定座位就坐。将有关身份证件（准考证、身份证）放在桌面左上角，以备查对。 二、闭卷考试，考生进入考场，不得携带任何书刊、笔记、报纸和通讯工具（如手机、寻呼机等），或有存储、编程、查询功能的电子用品（如已携带，必须存放在监考老师指定的地方）。考生只准带必需的文具，如钢笔、圆珠笔、铅笔、橡皮、绘图仪器或根据考试所需携带的用具。能否使用计算器，及开卷考试时允许携带的书籍及用具等由任课教师决定。 三、考生迟到30分钟不得入场，逾时以旷考论；因特殊原因不能参加考试者，必须事前请假，并经研究生部批准，否则作旷考论。考试开始30分钟后才准交卷出场。答卷时，不得中途离场后再行返回。如有特殊原因需离场者，必须经监考教师准许并陪同。答卷一经考生带出考场，即行作废。 四、考生拿到试卷后，应先用钢笔填写好试卷封面各项，特别是学号、姓名、学院名称、课程名称等，不到规定的开考时间，考生不得答题。 五、考试期间，考生应将写好的有答卷文字的一面朝下放置，考生必须按时交卷，交卷时应将试卷、答卷纸和草稿纸整理好，等候监考老师收取，未经许可，不得将试卷、答卷纸和草稿纸带出场外。 六、考生在考场内必须保持安静。提前交卷的考生，应立即离开考场，不得在考场附近逗留。 七、考生答题必须用钢笔或圆珠笔（蓝、黑色）书写，字迹要工整、清楚。答案书写在草稿纸上的一律无效。 八、考生对试题内容有疑问的，不得向监考老师询问。但在试题分发错误或试卷字迹模糊时，可举手询问。 传热学试题 第一章概论 一、名词解释 1．热流量：单位时间所传递的热量 2．热流密度：单位传热面上的热流量 3．导热：当物体有温度差或两个不同温度的物体接触时，在物体各部分之间不发生相对位移的情况下，物质微粒(分子、原子或自由电子)的热运动传递了热量，这种现象被称为热传导，简称导热。 4．对流传热：流体流过固体壁时的热传递过程，就是热对流和导热联合用的热量传递过程，称为表面对流传热，简称对流传热。 5．辐射传热：物体不断向周围空间发出热辐射能，并被周围物体吸收。同时，物体也不断接收周围物体辐射给它的热能。这样，物体发出和接收过程的综合结果产生了物体间通过热辐射而进行的热量传递，称为表面辐射传热，简称辐射传热。 6．总传热过程：热量从温度较高的流体经过固体壁传递给另一侧温度较低流体的过程，称为总传热过程，简称传热过程。 7．对流传热系数：单位时间单位传热面当流体温度与壁面温度差为1K是的对流传热量，单位为W／(m2·K)。对流传热系数表示对流传热能力的大小。 8．辐射传热系数：单位时间单位传热面当流体温度与壁面温度差为1K是的辐射传热量，单位为W／(m2·K)。辐射传热系数表示辐射传热能力的大小。 9．复合传热系数：单位时间单位传热面当流体温度与壁面温度差为1K是的复合传热量，单位为W／(m2·K)。复合传热系数表示复合传热能力的大小。 10．总传热系数：总传热过程中热量传递能力的大小。数值上表示传热温差为1K时，单位传热面积在单位时间的传热量。 二、填空题 1．热量传递的三种基本方式为、、。 （热传导、热对流、热辐射） 2．热流量是指，单位是。热流密度是指，单位是。 （单位时间所传递的热量，W，单位传热面上的热流量，W/m2） 3．总传热过程是指，它的强烈程度用来衡量。 (热量从温度较高的流体经过固体壁传递给另一侧温度较低流体的过程，总传热系数) 4．总传热系数是指，单位是。 （传热温差为1K时，单位传热面积在单位时间的传热量，W／(m2·K)） 5．导热系数的单位是；对流传热系数的单位是；传热系数的单位是。 （W／(m·K)，W／(m2·K)，W／(m2·K)） 总复习题 基本概念 : ?薄材 : 在加热或冷却过程中 , 若物体内温度分布均匀 , 在任意时刻都可用一个温度来代表整个物体的温度 , 则该物体称为 ----. ?传热 : 由热力学第二定律 , 凡是有温差的地方 , 就有热量自发地从高温物体向低温物体转移 , 这种由于温差引起的热量转移过程统称为 ------. ?导热 : 是指物体内不同温度的各部分之间或不同温度的物体相接触时 , 发生的热量传输的现象 . 物体各部分之间不发生相对位移，仅依靠物体内分子原子和自由电子等微观粒子的热运动而产生的热能传递成为热传导简称导热 ?对流 : 指物体各部分之间发生相对位移而引起的热量传输现象 . 由于流体的宏观运动而引起的流体各部分之间发生相对位移，冷热流体相互渗混所导致的热量传递过程 ?对流换热 : 指流体流过与其温度不同的物体表面时 , 流体与固体表面之间发生的热量交换过程称为 ------. ?强制对流 : 由于外力作用或其它压差作用而引起的流动 . ?自然对流 : 由于流体各部分温度不同 , 致使各部分密度不同引起的流动 . ?流动边界层 : 当具有粘性的流体流过壁面时 , 由于粘滞力的作用 , 壁面附近形成一流体薄层 , 在这一层中流体的速度迅速下降为零 , 而在这一流层外 , 流体的速度基本达到主流速度 . 这一流体层即为 -----. ?温度边界层 : 当具有粘性的流体流过壁面时 , 会在壁面附近形成一流体薄层 , 在这一层中流体的温度迅速变化 , 而在这一流层外 , 流体的温度基本达到主流温度 . 这一流体层即为 -----. ?热辐射 : 物体由于本身温度而依靠表面发射电磁波而传递热量的过程称为 ------. 物体由于本身温度而依靠表面发射电磁波而传递热量的过程成为热辐射 ?辐射力 : 物体在单位时间内 , 由单位表面积向半球空间发射的全部波长的辐射能的总量 . ?单色辐射力 : 物体在单位时间内 , 由单位表面积向半球空间发射的波长在λ -- λ +d λ 范围内的辐射能量 . ?立体角 : 是一个空间角度 , 它是以立体角的角端为中心 , 作一半径为 r 的半球 , 将半球表面上被立体角切割的面积与半径平方 r 2 的比值作为 ------ 的大小 . ?定向辐射强度 : 单位时间内 , 在单位可见面积 , 单位立体角内发射的全部波长的辐射能量称为 ----. ?传质 : 在含有两种或两种以上组分的流体内部 , 如果有浓度梯度存在 , 则每一种组分都有向低浓度方向转移 , 以减弱这种浓度不均匀的趋势 . 物质由高浓度向低浓度方转移过程称为 ----. 学期学年度第 2 湖南涉外经济学院2017—2018《传热学》课程考核试题册1601能源动力机械工程学院学院：专业 年级： 试卷类型：A 100 分钟考核方式：闭卷考试时量： 分）小题，每小题2分，共计20一、选择题（本大题共计10 ）．下列导热过程傅立叶定律表述中，不正确的是（ 1 导热量与温度梯度成正比 B A 热流密度与传热面积成正比 导热量与导热距离成反比 D 热流密度与传热面积无关C ．圆柱壁面双层保温材料敷设过程中，为了减少保温材料用量或减少散热量，应该采取措施是2（）热导率较大的材料在内层 B热导率较小的材料在内层A 根据外部散热条件确定 D材料的不同布置对散热量影响不明显C．采用有限差分法进行导热过程数值计算时，可以有多种离散格式方式，下列不适用的方法是3 ）（ B边界节点，热量守恒法A边界节点，级数展开法 D中心节点，热量守恒法C中心节点，级数展开法） oC的管道穿过室内，为了减小管道向室内的散热，最有效的措施是（表面温度为4.50A 表面喷黑色的油漆 B表面喷白色的油漆 C表面缠绕铝箔 D表面外安装铝箔套筒 tt，则管道中的管道被加热，壁温与流体之间的对数平均温差为5．冷流体流经恒定壁温为△mw的流体平均温度为（） tttt B A +-△△mwm w tttt/2 -/2 D C +△△mmww6．表面进行膜状凝 结换热的过程中，影响凝结换热作用最小的因素为（） A蒸汽的压力B蒸汽的流速 蒸汽中的不凝性气体D 蒸汽的过热度 C． 第4页共 4 页 页 4 共页3第 一、选择题（本大题共计5小题，每小题2分,共计20分） 1．A；2．B；3．A；4．D；5．A；6．A；7．C ；8．D；9．C；10．B； 二、计算题（本大题共计5小题，每小题4分，共计20分） 1.正确答案是A b x A(t?t)1.5?1.2?(15?5)3621ff W?.8??140???110.004110.256?????h50.720h212。答：正确答案是D ????44??T?T?th?t w1f10 ??44w01???170?4.43??3.63?tt??????1f h50100100???????? 44???TCT5.670.6????? ?170?14.4?184.4℃ 3．正确答案是B ??hA(t?t)解：fw?50.4423h???K) W/(m A(t?t)3.14?0.004?0.1?(109?100)fw 4．B正确答案是??484?? 7.??11631273E??T400?5.67?10b??48????400?.3273?8?5.67?10400??EJ???G0E?0G?.b 4.?9425J?E4.?942511631.7b??.6??4412 ?81?0.1??58?0.A0. 4.正确答案是A稳 5-1 如附图所示，用裸露的热电偶测量管道中气体的温度，稳定后，热电偶所指示的温度为170 ℃。已知管道内侧壁温度维持为90℃，高温气流与热电偶触点的对流传热系数为50 W/（m 2·K ），热电偶接点的表面发射率为0.6。试求高温气体的真实温度及测量误差。 解： ()()44101f w h t t T T εσ-=- ()44 440110.6 5.67 170 4.43 3.6310010050 w f C T T t t h ε?? ?????=+ -=+?-?? ? ????????? 17014.4184.4=+=℃ 测温误差： 184.4170 1007.8184.4-?=％％ 5.2在某一产品的制造过程中，在厚度δs =1.0mm 的基板上紧贴了一层透明的薄膜，其厚度为δf =0.2mm 。薄膜表面有一冷却气流流过，其温度为t f =20℃，对流传热的表面传热系数为h =40 W/(m 2·K) 。同时，有一股辐射能q 透过薄膜投射到薄膜与基板的结合面上，如图所示。已知，基板的另一面维持在温度t 1=30℃,生产工艺要求薄膜与基板结合面的温度t 0为60℃，薄膜的导热系数为λf =0.02 W/(m·K)，基板的导热系数为λs =0.06 W/(m·K)。投射到结合面上的辐射热流全部可全部被结合面吸收，薄膜对60℃的辐射是不透明的。试确定辐射密度应为多大。 解：结合面到基板另一侧的热阻：601==S S S R λδ 薄膜和对流侧的总热阻：20071=+=h R f f f λδ 辐射热流密度：J R t R t q f f s s 7.2085=?+?= 5.3一单层玻璃窗，高1.5m ，宽1m ，玻璃厚3mm ，玻璃的导热系数为051.=λ W/(m·K)，室内外的空气温度分别为20℃和5℃，室内、外空气与玻璃窗之间对流传热的表面传热系数分别为51=h W/(m 2·K)和202=h W/(m 2·K)，试求玻璃窗的散热损失及玻璃的导热热阻、两侧的对流传热热阻。 解：室内对流侧的热阻：5.71)(111=?=A h R 室外对流侧的换热热阻：()301122=?=A h R 玻璃的导热热阻：()13==A R λδ 玻璃窗的散热：()J R R R t Q 98.88321=++?= 图5-14 习题5-2附图 《传热学》复习题 一、判断题 1．稳态导热没有初始条件。（） 2．面积为A的平壁导热热阻是面积为1的平壁导热热阻的A倍。（） 3．复合平壁各种不同材料的导热系数相差不是很大时可以当做一维导热问题来处理（） 4．肋片应该加在换热系数较小的那一端。（） 5．当管道外径大于临界绝缘直径时，覆盖保温层才起到减少热损失的作用。（） 6．所谓集总参数法就是忽略物体的内部热阻的近视处理方法。（） 7．影响温度波衰减的主要因素有物体的热扩散系数，波动周期和深度。（） 8．普朗特准则反映了流体物性对换热的影响。（） 9. 傅里叶定律既适用于稳态导热过程，也适用于非稳态导热过程。（） 10.相同的流动和换热壁面条件下，导热系数较大的流体，对流换热系数就较小。（） 11、导热微分方程是导热普遍规律的数学描写，它对任意形状物体内部和边界都适用。( ) 12、给出了边界面上的绝热条件相当于给出了第二类边界条件。 ( ) 13、温度不高于350℃，导热系数不小于0.12w/(m.k)的材料称为保温材料。 ( ) 14、在相同的进出口温度下，逆流比顺流的传热平均温差大。 ( ) 15、接触面的粗糙度是影响接触热阻的主要因素。 ( ) 16、非稳态导热温度对时间导数的向前差分叫做隐式格式，是无条件稳定的。 ( ) 17、边界层理论中，主流区沿着垂直于流体流动的方向的速度梯度零。 ( ) 18、无限大平壁冷却时，若Bi→∞，则可以采用集总参数法。 ( ) 19、加速凝结液的排出有利于增强凝结换热。 ( ) 20、普朗特准则反映了流体物性对换热的影响。( ) 二、填空题 1．流体横向冲刷n排外径为d的管束时，定性尺寸是。 2．热扩散率（导温系数）是材料指标，大小等于。 3．一个半径为R的半球形空腔，空腔表面对外界的辐射角系数为。 4．某表面的辐射特性，除了与方向无关外，还与波长无关，表面叫做表面。 5．物体表面的发射率是ε，面积是A，则表面的辐射表面热阻是。 6．影响膜状冷凝换热的热阻主要是。 《传热学》考试试题库汇总 第一章概论 一、名词解释 1．热流量：单位时间内所传递的热量 2．热流密度：单位传热面上的热流量 3．导热：当物体内有温度差或两个不同温度的物体接触时，在物体各部分之间不发生相对位移的情况下，物质微粒(分子、原子或自由电子)的热运动传递了热量，这种现象被称为热传导，简称导热。 4．对流传热：流体流过固体壁时的热传递过程，就是热对流和导热联合用的热量传递过程，称为表面对流传热，简称对流传热。 5．辐射传热：物体不断向周围空间发出热辐射能，并被周围物体吸收。同时，物体也不断接收周围物体辐射给它的热能。这样，物体发出和接收过程的综合结果产生了物体间通过热辐射而进行的热量传递，称为表面辐射传热，简称辐射传热。 6．总传热过程：热量从温度较高的流体经过固体壁传递给另一侧温度较低流体的过程，称为总传热过程，简称传热过程。 7．对流传热系数：单位时间内单位传热面当流体温度与壁面温度差为1K是的对流传热量，单位为W／(m2·K)。对流传热系数表示对流传热能力的大小。 8．辐射传热系数：单位时间内单位传热面当流体温度与壁面温度差为1K是的辐射传热量，单位为W／(m2·K)。辐射传热系数表示辐射传热能力的大小。 9．复合传热系数：单位时间内单位传热面当流体温度与壁面温度差为1K是的复合传热量，单位为W／(m2·K)。复合传热系数表示复合传热能力的大小。 10．总传热系数：总传热过程中热量传递能力的大小。数值上表示传热温差为1K时，单位传热面积在单位时间内的传热量。 二、填空题 1．热量传递的三种基本方式为、、。 （热传导、热对流、热辐射） 2．热流量是指，单位是。热流密度是指，单位是。 （单位时间内所传递的热量，W，单位传热面上的热流量，W/m2） 3．总传热过程是指，它的强烈程度用来衡量。 (热量从温度较高的流体经过固体壁传递给另一侧温度较低流体的过程，总传热系数) 4．总传热系数是指，单位是。 （传热温差为1K时，单位传热面积在单位时间内的传热量，W／(m2·K)） 华北电力大学(1999) 一、名词解释 1、2 δ ατ= O F 称为傅里叶准则，它是非稳态导热过程的无量纲时间。 2、对大空间沸腾，泡态沸腾和过渡态沸腾之间的峰值。 3、单位时间内，单位可见辐射面积内向半球空间所发射全部波长的总能量称为辐射强度。 4、地球周围的大气层对地面起保温作用，大气层能让大部分太阳辐射透过到达地面，而地面辐射中95％以上的能量分布的波，它们被大气层中的温室气体如二氧化碳等所吸收，主要以二氧化碳为主。这就减少了地面向太空的辐射。随着空气中二氧化碳的增加，地球表面的温度会增加 。 5、NTU 代表传热单元数。在换热器计算时用方传热单元数法（ε-NUT 法），简称NUT 法。 二、导热系数小的耐火砖放在外层效果好。因为此过程主要是导热过程，由傅里叶公式：A ??T ?= Φδ λ 可得：在其他条件一定的条件下，λ越小，Φ越小，则保温效果就 越好。 三、该导热为一维稳态导热。 导热微分方程： 10d dt Q r r dr dr λ ??+ = ??? 边界条件：第一类边界条件：x l t T == 第二类边界条件： 0x dt dx == 第三类边界条件：( )r R r R f dt H t t dr λ==-=- 轴对称： 0r dt dr == 四、解：假定条件：流体的热物性均认为常量，导热量按傅里叶导热定律计算，热对流传递 的能量按c p 计算。 微分方程式：2 2t t t u a x y y υ ???+=??? t 物理意义：t u x ??→X 方向热对流传热的净热量。 t y υ ??→Y 方向热对流传热的净热量。 2 2t a y ??→Y 方向导入的净热量。 方程物理意义：导热量+热对流热量=总能量增加。 五、解：（1）管内常壁温换热。 1001090w f t t t '''?=-=-=℃ 1006634w f t t t ''''''?=-=-=℃ 恒壁温条件下，9034 57.5390ln ln 34 m t t t t t '''?-?-?= =='?''?℃ 全管长流体平均温度10057.5342.47f w m t t t =-?=-=℃ 查附录3得：()6 2 42.47,4174,0.63410f p f t c J kg k m s υ-==?=?℃ () () 3 3 324710 0.357.53 0.5310 6610m p p f f h dl t M kg s c c t t ππ--???????= = =??-''' ?- （2）() 32 2 2 3 0.5310 1.3910710 991 4 4 m M u m s d π π ρ ---?= = =?????? 2 3 4 6 1.3910710 153.47100.63410 m ef f u d R υ---????= = =>? 故是层流。 六、解:由几何形状知:1,31,13,13,30x x x x ==== 1,23,21x x == 由相对性得：1,212,12x A x A ?=? 则2 1 2,11,22,32 23 410.37532R A x x x A R ππ= ?=?== 则得:2,30.125x = 角系数完整性得：2,12,33,31x x x ++= 所以2,20.5x = 由于1,30x =，所以表面1,3间的总辐射热阻等于表面1,2和表面3,2间的阻之和。 传热学试卷 一.填空题：（共20分）[评分标准：每小题2分] 1．导温系数是材料 物体内部温度扯平能力 的指标，大小等于 λ/ρC 。 2．影响强制对流换热的主要因素有 流体的物性，状态，壁面结构。 3．动量传递和热量传递的雷诺比拟的解为5 /4Re 0296.0x x Nu =，适用条件是Pr=1。 4．影响膜状凝结传热的主要热阻是液膜层的导热热阻。 5．自膜化现象是对流换热系数与壁面尺寸无关，其发生的条件是流体处于湍流自然对流。 6．同一壳管式换热器，逆流布置时对数平均温压最大，顺流布置时对数平均温压最小。 7．在热辐射分析中，把单色吸收率与波长无关的物体称为灰体。 8．通常，把k m w ./12.0≤λ的材料称为保温材料。 9．有效辐射是单位时间内离开物体单位表面的辐射能，它包括本身辐射和反射辐射两部分。 10．傅立叶定律的数学表达式是x t A Q ??-=λ。 二．问答及推导题：（共50分） 1. 名词解释：（10分）[评分标准：每小题2分] ① 辐射力：单位表面积物体在单位时间内向半球空间发射得全部波长的能量. ② 热边界层：在壁面附近温度剧烈变化的薄层. ③ 导温系数：c a ρλ = 表示物体内部温度扯平的能力. ④ 膜状凝结：凝结液能很好的润湿壁面,在壁面上铺展成膜.液膜的热阻为主要热阻. ⑤ 太阳常数：大气层外缘与太阳射线相垂直的单位表面积所接受的太阳辐射能为1367W/m 2 2.试介绍三种强化管内湍流换热的措施，并说明措施的传热学原理。（10分） 答：三种方法（1）流速u 提高，（2）直径d 减小，（3）采用强化的换热面。 —————（6分） 原理n f f f Nu Pr Re 023.08.0= 或2.08 .0d u h ∝———————（4分） 3.根据大容器饱和沸腾曲线，饱和沸腾曲线可分为几个区段？其中哪个区段 具有温压小，换热强的特点？为什么在沸腾换热时必须严格监视并控制热 通量在临界热通量以内？（10分） 答：四个区段， 核态沸腾。———————（4分） 用DNB 监视的原因（1）DNB 之上q 随△t 变化亦小 （2）超过m ax q 时△t 猛增，可达到1000℃，易烧毁设备。———— ———（6分） 传热学试题库含参考答案 《传热学》试题库 第一章概论 一、名词解释 1．热流量：单位时间内所传递的热量 2．热流密度：单位传热面上的热流量 3．导热：当物体内有温度差或两个不同温度的物体接触时，在物体各部分之间不发生相对位移的情况下，物质微粒(分子、原子或自由电子)的热运动传递了热量，这种现象被称为热传导，简称导热。 4．对流传热：流体流过固体壁时的热传递过程，就是热对流和导热联合用的热量传递过程，称为表面对流传热，简称对流传热。5．辐射传热：物体不断向周围空间发出热辐射能，并被周围物体吸收。同时，物体也不断接收周围物体辐射给它的热能。这样，物体发出和接收过程的综合结果产生了物体间通过热辐射而进行的热量传递，称为表面辐射传热，简称辐射传热。 6．总传热过程：热量从温度较高的流体经过固体壁传递给另一侧温度较低流体的过程，称为总传热过程，简称传热过程。7．对流传热系数：单位时间内单位传热面当流体温度与壁面温度差为1K是的对流传热量，单位为W／(m2·K)。对流传热系数表示对流传热能力的大小。 8．辐射传热系数：单位时间内单位传热面当流体温度与壁面温 度差为1K是的辐射传热量，单位为W／(m2·K)。辐射传热系数表示辐射传热能力的大小。 9．复合传热系数：单位时间内单位传热面当流体温度与壁面温度差为1K是的复合传热量，单位为W／(m2·K)。复合传热系数表示复合传热能力的大小。 10．总传热系数：总传热过程中热量传递能力的大小。数值上表示传热温差为1K时，单位传热面积在单位时间内的传热量。四、简答题 1．试述三种热量传递基本方式的差别，并各举1～2个实际例子说明。 （提示：从三种热量传递基本方式的定义及特点来区分这三种热传递方式） 2．请说明在传热设备中，水垢、灰垢的存在对传热过程会产生什么影响?如何防止? （提示：从传热过程各个环节的热阻的角度，分析水垢、灰垢对换热设备传热能力与壁面的影响情况） 3.试比较导热系数、对流传热系数和总传热系数的差别，它们各自的单位是什么? （提示：写出三个系数的定义并比较，单位分别为W/(m·K)，W/(m2·K)，W/(m2·K)）4．在分析传热过程时引入热阻的概念有何好处?引入热路欧姆定律有何意义? （提示：分析热阻与温压的关系，热路图在传热过程分析中的作 传热学基础试题 一、选择题 1．对于燃气加热炉：高温烟气→内炉壁→外炉壁→空气的传热过程次序为 A.复合换热、导热、对流换热 B.对流换热、复合换热、导热 C.导热、对流换热、复合换热 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．对流换热系数为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.8×104W/m 2 B.6×104 W/m 2 C.7×104 W/m 2 D.5×104 W/m 2 4．在无内热源、物性为常数且温度只沿径向变化的一维圆筒壁(t 1 >t 2,r 1 A. 换热系数较大一侧 B. 热流体一侧 C. 换热系数较小一侧 D. 冷流体一侧 9. 某热力管道采用两种导热系数不同的保温材料进行保温，为了达到较好的保温效果，应将( )材料放在内层。 A. 导热系数较大的材料 B. 导热系数较小的材料 C. 任选一种均可 D. 不能确定 10．下列各种方法中，属于削弱传热的方法是( ) A.增加流体流速 B.管内加插入物增加流体扰动 C. 设置肋片 D.采用导热系数较小的材料使导热热阻增加 11.由炉膛火焰向水冷壁传热的主要方式是( ) A.热辐射 B.热对流 C.导热 D.都不是 12.准则方程式Nu=f(Gr,Pr)反映了( )的变化规律。 A.强制对流换热 B.凝结对流换热 C.自然对流换热 D.核态沸腾换热 13.判断管内紊流强制对流是否需要进行入口效应修正的依据是( ) A.l/d≥70 B.Re≥104 C.l/d<50 D.l/d<104 14.下列各种方法中，属于削弱传热的方法是( ) A.增加流体流度 B.设置肋片 C.管内加插入物增加流体扰动 D.采用导热系数较小的材料使导热热阻增加 15.冷热流体的温度给定，换热器热流体侧结垢会使传热壁面的温度( ) A.增加 B.减小 C.不变 D.有时增加，有时减小 16.将保温瓶的双层玻璃中间抽成真空，其目的是( ) A.减少导热 B.减小对流换热 C.减少对流与辐射换热 D.减少导热与对流换热 17.下列参数中属于物性参数的是( ) A.传热系数 B.导热系数 C.换热系数 D.角系数 18.已知一顺流布置换热器的热流体进出口温度分别为300°C和150°C，冷流体进 出口温度分别为50°C和100°C，则其对数平均温差约为( ) A.100°C B.124°C C.150°C D.225°C 19.有一个由四个平面组成的四边形长通道，其内表面分别以1、2、3、4表示，已知 角系数X1，2=0.4,X1，4=0.25，则X1，3为( ) A.0.5 B.0.65 C.0.15 D.0.35 20.一金属块的表面黑度为0.4，温度为227°C，它的辐射力是( )；若表面氧化 传热学（机械 2009级）试题参考答案及评分标准 2011-- 2012学年下学期 时间 120分钟 传热学 课程 32 学时 2 学分 考试形式： 开卷 专业年级：机械 09级总分 100分，占总评成绩 70 % 注：此页不作答题纸，请将答案写在答题纸上 一、填空（每空 1分，总计 20分） 1. 传热的三种基本方式有 热传导 、 热辐射 、 热对流 。 2. 毕渥数是导热分析中的一个重要的无因次准则，它表征了 固体内部导热热 阻与界面上换热热阻之比 。 3. 对流换热过程的单值性条件有 几何 、 物理 、 时间 、 边界 四项。。 4. 肋效率的定义为 肋片实际散热量与肋片最大可能散热量之比 。 5. 已知某一导热平壁的两侧壁面温差是30℃，材料的导热系数是22W ／(m.K)， 通过的热流密度是300W ／m 2，则该平壁的壁厚是 2.2m 6. 从流动起因，对流换热可分为 自然对流 、 强制对流 。 7. 格拉晓夫准则的物理意义 流体流动时浮升力与粘滞力之比的无量纲量 ； 表达式Gr ＝32v c g tl αν?。 8. 黑体是指 反射率 为0的物体，白体是指 吸收率 为0的物体。 9. 一个由两个表面所构成的封闭系统中，若已知两表面面积A1=0.5A2,角系数 X1,2=0.6，则X2,1= 0.3 。 10. 角系数具有 相对性 、 完整性 、 可加性 的特性。 二、简答题（25分） 1、简单归纳一下导热问题中常见的几类边界条件以及其定义。 （5分） 解：导热问题主要有以下三类边界条件：（１）第一类边界条件:该条件是给定系统边界上的温度分布，它可以是时间和空间的函数，也可以为给定不变的常数值。（2）第二类边界条件:该条件是给定系统边界上的温度梯度，即相当于给定边界上的热流密度，它可以是时间和空间的函数，也可以为给定不变的常数值。（3）第三类边界条件:该条件是第一类和第二类边界条件的线性组合，常为给定系统边界面与流体间的换热系数和流体的温度，这两个量可以是时间和空间的函数，也可以为给定不变的常数值。 2、求解导热问题有哪三种基本方法，简述各自的求解过程及特点。（6分） 解：求解导热问题的三种基本方法是：(1) 理论分析法；(2) 数值计算法；(3) 实验法 三种方法的基本求解过程有： (1) 所谓理论分析方法，就是在理论分析的基础上，直接对微分方程在给定的定解条件下进行积分，这样获得的解称之为分析解，或叫理论解；(2) 数值计算法，把原来在时间和空间连续的物理量的场，用有限个离散点上的值的集合来代替，通过求解按一定方法建立起来的关于这些值的代数方程，从而获得离散点上被求物理量的值；并称之为数值解；(3) 实验法就是在传热学基本理论的指导下，采用对所研究对象的传热过程所求量的方法 三种方法的特点：分析法能获得所研究问题的精确解，可以为实验和数值计算提供比较依据；局限性很大，对复杂的问题无法求解；分析解具有普遍性， 传热学模拟试卷与答案汇编 《传热学》模拟试卷 一、单选题 1、一个表面的吸收比和( )无关。 a 投射表面温度 b 吸收表面温度 c 吸收表面面积 d投射表面性质 2、在一维平板瞬态导热问题中，可采用近似拟合公式(即第一项近似解)进行计算的条件是( )。 a Fo<0.2 b Bi>0.1 c Bi<0.1 d Fo>0.2 3、管内强迫层流充分发展段，如其他条件不变，半径增大时对流换热表面传 热系数会( )。 a 增大 b 不变 c 减小 d 先减后增 4、通过无内热源、常物性、对称第一类边界条件的平壁非稳态导热正规状况 阶段，温度分布包括以下特性( )。 xa 线性 b仅是位置的函数 c 不再受边界条件的影响 d 仅与Fo和有关 ,5、蒸汽含有不凝结气体时，凝结换热的效果会( )。 a 减弱 b 无影响 c 增强 d 可能增强，也可能减弱 6、下面哪种方法能够减少蒸汽通道内热电偶测温误差( )。 a热电偶靠近通道内壁 b增加热节点黑度 c 减小气流流速 d 通道外保温、通过圆筒壁的传热过程，传热面上的总热阻与( )无关。 7 a 两侧流体流速 b 计算基准面积 c 壁厚 d 固体壁物性 o8、一个温度为27C的表面在红外线范围内可看作灰体，那么在的近,,,8m 红外范围内当波长增加时，灰体的光谱辐射力会( )。 a 持续增加 b持续减少 c 先增后减 d 先减后增 9、是否可以通过安置肋片来强化换热，主要取决于( )。 a 肋片材料 b 对流传热系数 c Bi 准则 d 肋高 10、流体强迫外掠平板时，边界层厚度会( )。 a一直增加 b 逐渐减小 c 先增后减 d 保持不变 二、名词解释 1 膜状凝结 2 傅立叶定律 3 强制对流 4 漫灰表面 5 格拉晓夫数Gr 三、简答题: 1、导热系数为常数的无内热源的平壁稳态导热过程，若平壁两侧都给定第二类边界条件，问能否唯一地确定平壁中的温度分布? 为什么? 1 2、如图所示，在一个稳态、二维导热的温度场中划分网格，水平节点之间的间距为Δx，竖直节点之间的间距为Δy，导热系数为λ，粗黑线为边界，边界为绝热边界，请写出节点1和2的用于数值计算的节点方程。 3 2 1 5 4 3、某流体横掠平板，其热扩散率为a，运动粘度为ν，且a>ν，请画出流动边界层和温度边界层的发展规律，并说明为什么。 4、一换热器，重油从300?冷却到180?，而石油从20?被加热到150?，如换热器流动方式安排成(1)顺流;(2)逆流，问平均温差各为若干? 参考答案: 1、不会。因为稳态、无内热源的条件下，通过各个截面的热流量为常数，即只有一个边界条件。 t,tt,tyx,,41212、节点1: ，,0,,x2y2,, t,tt,tt,t,,yy325212 节点2: ,，,，,,x,0x2x2y,,,(完整版)传热学期末考试试题
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