傳熱學(xué)試題答案

1、傳熱學(xué)試卷一.填空題：（共20分）評分標(biāo)準(zhǔn)：每小題2分 1 導(dǎo)溫系數(shù)是材料 物體內(nèi)部溫度扯平能力 的指標(biāo)，大小等于 /C。2 影響強(qiáng)制對流換熱的主要因素有 流體的物性，狀態(tài)，壁面結(jié)構(gòu)。3 動(dòng)量傳遞和熱量傳遞的雷諾比擬的解為，適用條件是Pr=1。4 影響膜狀凝結(jié)傳熱的主要熱阻是液膜層的導(dǎo)熱熱阻。5 自膜化現(xiàn)象是對流換熱系數(shù)與壁面尺寸無關(guān)，其發(fā)生的條件是流體處于湍流自然對流。6 同一殼管式換熱器，逆流布置時(shí)對數(shù)平均溫壓最大，順流布置時(shí)對數(shù)平均溫壓最小。7 在熱輻射分析中，把單色吸收率與波長無關(guān)的物體稱為灰體。8 通常，把的材料稱為保溫材料。9 有效輻射是單位時(shí)間內(nèi)離開物體單位表面的輻射能，它包括本

2、身輻射和反射輻射兩部分。10傅立葉定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式是。二問答及推導(dǎo)題：（共50分）1. 名詞解釋：（10分）評分標(biāo)準(zhǔn)：每小題2分 輻射力：單位表面積物體在單位時(shí)間內(nèi)向半球空間發(fā)射得全部波長的能量. 熱邊界層：在壁面附近溫度劇烈變化的薄層. 導(dǎo)溫系數(shù)： 表示物體內(nèi)部溫度扯平的能力. 膜狀凝結(jié)：凝結(jié)液能很好的潤濕壁面,在壁面上鋪展成膜.液膜的熱阻為主要熱阻. 太陽常數(shù)：大氣層外緣與太陽射線相垂直的單位表面積所接受的太陽輻射能為1367W/m22.試介紹三種強(qiáng)化管內(nèi)湍流換熱的措施，并說明措施的傳熱學(xué)原理。（10分）答：三種方法（1）流速u提高，（2）直徑d減小，（3）采用強(qiáng)化的換熱面。（6分）原理或

3、（4分）3.根據(jù)大容器飽和沸騰曲線，飽和沸騰曲線可分為幾個(gè)區(qū)段？其中哪個(gè)區(qū)段 具有溫壓小，換熱強(qiáng)的特點(diǎn)？為什么在沸騰換熱時(shí)必須嚴(yán)格監(jiān)視并控制熱 通量在臨界熱通量以內(nèi)？（10分）答：四個(gè)區(qū)段， 核態(tài)沸騰。（4分）用DNB監(jiān)視的原因（1）DNB之上q隨t變化亦小 （2）超過時(shí)t猛增，可達(dá)到1000，易燒毀設(shè)備。（6分）4.輻射換熱與導(dǎo)熱.對流相比,有哪些特點(diǎn)？ (10分)答(1)電磁波,能量形式轉(zhuǎn)換.（2分） (2)不依靠中間介質(zhì),在真空中亦可以進(jìn)行. （2分） (3)在高溫時(shí),輻射特別重要,與溫度的四次方成正比. （2分） (4)熱輻射為物體的固有特性. （2分） (5)吸收與輻射的總效果為輻射

4、換熱. （2分）5.平壁的厚度為，兩表面的溫度分別為tw1和tw2，且tw1tw2，平壁材料的導(dǎo)熱系數(shù)是隨溫度而變化的，關(guān)系式為=0（1+bt）。試求熱流密度和平壁內(nèi)的溫度分布的表達(dá)式。(10分) 解：一求熱流密度由傅立葉定律 (1) （1分） (2) （1分）由邊界條件 (3) （1分） (4) （1分）(4)-(3) （5）（1分）或?qū)懗?（6）（1分）二求t的分布 （4分）三：計(jì)算題：（共80分）1.參閱下圖，一支水銀溫度計(jì)被用來測定壓縮空氣儲(chǔ)罐里的空氣溫度。如果 溫度計(jì)讀數(shù)為tH=100，套管基部溫度為t0=50，套管長度為H=140mm，套管壁厚=1mm，壁的導(dǎo)熱系數(shù)為=50W/(m

5、.)，套管外側(cè)壓縮空氣的對流換熱系數(shù)為h=30W/(m2.) ，試確定測溫誤差有多大？如果改成不 銹鋼制成的套管，不銹鋼的導(dǎo)熱系數(shù)為=15W/(m.)，測量誤差又有多大？ （20分） 提示H=0/(chmH)解：（1） u=d A=d（12分）（2）改用不銹鋼，實(shí)際氣溫仍為（8分）即測量溫度誤差為t=-0.22.有一外直徑d1=0.3m，黑度1=0.9 的熱管道。其外表面溫度tw=450,周圍介質(zhì)的溫度tf=50。試求每米管長上的輻射熱損失。如果在熱管道周圍加一直徑dz=0.4m，黑度z=0.82的遮熱板，此時(shí)輻射熱損失又是多少？ （20分）解：（一）無遮熱板時(shí)（6分）（二）有遮熱板時(shí)（1）先

6、求出遮熱板的溫度（8分）（2分）（4分）3.一蒸汽管道內(nèi)徑為200mm，管壁厚為8mm，管外包有120mm厚的熱絕緣層，其導(dǎo)熱系數(shù)2=0.12W/(m.)，管壁導(dǎo)熱系數(shù)1=46.5W/(m.)，蒸汽溫度為tf1=300，周圍空氣溫度為tf2=25，管內(nèi)外兩側(cè)流體與壁面間的對流換熱系數(shù)分別為1=116W/(m2.)，2=10W/(m2.)，求單位管長的傳熱系數(shù)、傳熱量ql及絕緣層外表面溫度。 （20分）解：（1分）（10分）（9分）4.溫度為17，流量為1.14kg/s的水通過換熱器對油進(jìn)行冷卻。油的比熱為 c1=1.88kJ/(kg.)，進(jìn)口溫度為117，出口溫度為27，最后出口水溫 達(dá)到60

7、，已知總的傳熱系數(shù)為285W/(m2.)，試分別用-NTU法和對 數(shù)平均溫壓法求單流程逆流換熱器所需的面積。（20分）提示水的比熱為4.187 kJ/(kg.)，C=(Gc)min/(Gc)max解：（一）用-NTU計(jì)算：進(jìn)出口油溫 進(jìn)出口水溫 （4分）（4分）由知（4分）解出A=26.27m2 （1分）(二)用平均溫壓法 （7分）傳熱學(xué)（一） 第一部分 選擇題    單項(xiàng)選擇題（本大題共 10 小題，每小題 2 分，共 20 分）在每小題列出的四個(gè)選項(xiàng)中只有一個(gè)選項(xiàng)是符合題目要求的，請將正確選項(xiàng)前的字母填在題后的括號內(nèi)。   1. 在穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱中 , 決

8、定物體內(nèi)溫度分布的是 ( )       A. 導(dǎo)溫系數(shù) B. 導(dǎo)熱系數(shù)       C. 傳熱系數(shù) D. 密度   2. 下列哪個(gè)準(zhǔn)則數(shù)反映了流體物性對對流換熱的影響 ?( )       A. 雷諾數(shù) B. 雷利數(shù)       C. 普朗特?cái)?shù) D. 努謝爾特?cái)?shù)   3. 單位面積的導(dǎo)熱熱阻單位為 ( )  

9、;     A. B.       C. D.   4. 絕大多數(shù)情況下強(qiáng)制對流時(shí)的對流換熱系數(shù) ( ) 自然對流。       A. 小于 B. 等于       C. 大于 D. 無法比較   5. 對流換熱系數(shù)為 100 、溫度為 20 的空氣流經(jīng) 50 的壁面，其對流換熱的熱流密度為（ ）   

10、60;   A. B.       C. D.   6. 流體分別在較長的粗管和細(xì)管內(nèi)作強(qiáng)制紊流對流換熱，如果流速等條件相同，則（ ）       A. 粗管和細(xì)管的 相同 B. 粗管內(nèi)的 大       C. 細(xì)管內(nèi)的 大 D. 無法比較   7. 在相同的進(jìn)出口溫度條件下，逆流和順流的平均溫差的關(guān)系為（ ）    

11、   A. 逆流大于順流 B. 順流大于逆流       C. 兩者相等 D. 無法比較   8. 單位時(shí)間內(nèi)離開單位表面積的總輻射能為該表面的（ ）       A. 有效輻射 B. 輻射力       C. 反射輻射 D. 黑度   9. （ ）是在相同溫度條件下輻射能力最強(qiáng)的物體。      

12、 A. 灰體 B. 磨光玻璃       C. 涂料 D. 黑體   10. 削弱輻射換熱的有效方法是加遮熱板，而遮熱板表面的黑度應(yīng)（ ）       A. 大一點(diǎn)好 B. 小一點(diǎn)好       C. 大、小都一樣 D. 無法判斷 第二部分 非選擇題    填空題（本大題共 10 小題，每小題 2 分，共 20 分）   11. 如果溫度場隨時(shí)間變

13、化，則為 。   12. 一般來說，紊流時(shí)的對流換熱強(qiáng)度要比層流時(shí) 。   13. 導(dǎo)熱微分方程式的主要作用是確定 。   14. 當(dāng) d 50 時(shí)，要考慮入口段對整個(gè)管道平均對流換熱系數(shù)的影響。   15. 一般來說，順排管束的平均對流換熱系數(shù)要比叉排時(shí) 。   16. 膜狀凝結(jié)時(shí)對流換熱系數(shù) 珠狀凝結(jié)。   17. 普朗克定律揭示了 按波長和溫度的分布規(guī)律。   18. 角系數(shù)僅與 因素有關(guān)。   19. 已知某大平壁的厚度為 15

14、mm ，材料導(dǎo)熱系數(shù)為 0.15 ，壁面兩側(cè)的溫度差為 150 ，則通過該平壁導(dǎo)熱的熱流密度為 。   20. 已知某流體流過固體壁面時(shí)被加熱，并且 ， 流體平均溫度為 40 ，則壁面溫度為 。    名詞解釋（本大題共 5 小題，每小題 4 分，共 20 分）   21. 導(dǎo)熱基本定律   22. 非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱   23. 凝結(jié)換熱   24. 黑度   25. 有效輻射    簡答題 ( 本大題共 2 小題 , 每小題 8 分 , 共

15、 16 分 )   26. 簡述非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱的基本特點(diǎn)。   27. 什么是臨界熱絕緣直徑？平壁外和圓管外敷設(shè)保溫材料是否一定能起到保溫的作用，為什么？    計(jì)算題（本大題共 2 小題，每小題 12 分，共 24 分）   28. 一內(nèi)徑為 300mm 、厚為 10mm 的鋼管表面包上一層厚為 20mm 的保溫材料，鋼材料及保溫材料的導(dǎo)熱系數(shù)分別為 48 和 0.1 ，鋼管內(nèi)壁及保溫層外壁溫度分別為 220 及 40 ，管長為 10m 。試求該管壁的散熱量。   29. 一內(nèi)徑為 75mm 、壁

16、厚 2.5mm 的熱水管，管壁材料的導(dǎo)熱系數(shù)為 60 ，管內(nèi)熱水溫度為 90 ，管外空氣溫度為 20 。管內(nèi)外的換熱系數(shù)分別為 和 。試求該熱水管單位長度的散熱量。   傳熱學(xué)（一）參考答案    單項(xiàng)選擇題（本大題共 10 小題，每小題 2 分，共 20 分）   1.B 2.C 3.B 4.C 5.D   6.C 7.A 8.A 9.D 10.B    填空題 ( 本大題共 10 小題 , 每小題 2 分 , 共 20 分 )   11. 非穩(wěn)態(tài)溫度場 12. 強(qiáng)  &#

17、160;13. 導(dǎo)熱體內(nèi)的溫度分布 ( 僅答“溫度分布”或“溫度場”、“導(dǎo)熱體內(nèi)的溫度場”也可 )   14. 小于或“” 15 小或 “ 低 ”   16. 小于 17. 黑體單色輻射力或 “ ”   18. 幾何 19.1500W/m 2   20.80    名詞解釋 ( 本大題共 5 小題 , 每小題 4 分 , 共 20 分 )   21. 導(dǎo)熱基本定律 : 當(dāng)導(dǎo)熱體中進(jìn)行純導(dǎo)熱時(shí) , 通過導(dǎo)熱面的熱流密度 , 其值與該處溫度梯度的絕對值成正比 , 而方向與溫度梯度

18、相反。   22. 發(fā)生在非穩(wěn)態(tài)溫度場內(nèi)的導(dǎo)熱過程稱為非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱。     或：物體中的溫度分布隨時(shí)間而變化的導(dǎo)熱稱為非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱。   23. 蒸汽同低于其飽和溫度的冷壁面接觸時(shí) , 蒸汽就會(huì)在壁面上發(fā)生凝結(jié)過程成為流液體。   24. 物體的輻射力與同溫度下黑體輻射力之比。   25. 單位時(shí)間內(nèi)離開單位表面積的總輻射能。    簡答題（本大題共 2 小題，每小題 8 分，共 16 分）   26. （ 1 ）隨著導(dǎo)熱過程的進(jìn)行 ,

19、導(dǎo)熱體內(nèi)溫度不斷變化 , 好象溫度會(huì)從物體的一部分逐漸向另一部分轉(zhuǎn)播一樣 , 習(xí)慣上稱為導(dǎo)溫現(xiàn)象。這在穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱中是不存在的。       （ 2 ）非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱過程中導(dǎo)熱體自身參與吸熱（或放熱），即導(dǎo)熱體有儲(chǔ)熱現(xiàn)象，所以即使對通過平壁的非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱來說，在與熱流方向相垂直的不同截面上的熱流量也是處處不等的，而在一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱中通過各層的熱流量是相等的。       （ 3 ）非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱過程中的溫度梯度及兩側(cè)壁溫差遠(yuǎn)大于穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱。   27. （ 1 ）對應(yīng)于總熱

20、阻為極小值時(shí)的隔熱層外徑稱為臨界熱絕緣直徑。       （ 2 ）平壁外敷設(shè)保溫材料一定能起到保溫的作用，因?yàn)樵黾恿艘豁?xiàng)導(dǎo)熱熱阻，從而增大了總熱阻，達(dá)到削弱傳熱的目的。       （ 3 ）圓筒壁外敷設(shè)保溫材料不一定能起到保溫的作用，雖然增加了一項(xiàng)熱阻，但外壁的換熱熱阻隨之減小，所以總熱阻有可能減小，也有可能增大。    計(jì)算題（本大題共 2 小題，每小題 12 分，共 24 分）   28. 解：已知 d 1 =300mm d 2