《冶金傳輸原理》期末復(fù)習(xí)試題及答案6A

備

考核方式注可帶計(jì)算器

六

題號(hào)--二三四五七A九十總分

分?jǐn)?shù)

得分

得得分閱卷閱人卷人

一、單項(xiàng)選擇題（10分，每題1分）

I.單位時(shí)間通過(guò)單位面積的熱量稱為什么？一般用什么符號(hào)表示？（）

A.熱流密度，qB.熱流密度，①C.熱流量，qD.熱流量，①

2.太陽(yáng)與地球間的熱量傳遞屬于下述哪種傳熱方式？（）

A.導(dǎo)熱B.對(duì)流C.熱輻射D.以上幾種都不是

3.下列哪種換熱過(guò)程不需要有物體的宏觀運(yùn)動(dòng)？（）

A.對(duì)流B.輻射C.復(fù)合換熱D.導(dǎo)熱

4.熱流密q與熱流量0的關(guān)系為（以下式子中F為換熱面積，A為導(dǎo)熱系數(shù)、?為對(duì)流換熱系

數(shù)）（）

A.q=（MFB.q=（P/FD.q=a（P

5.在傳熱過(guò)程中，系統(tǒng)傳熱量與下列哪一個(gè)參數(shù)成反比？（）

A.傳熱面積B.流體溫差C.傳熱系數(shù)D.傳熱熱阻

6.第二類邊界條件是什么？（）

A.已知物體邊界上的溫度分布B.已知物體表面與周圍介質(zhì)之間的換熱情況

C.已知物體邊界上的熱流密度D.已知物體邊界上流體的溫度與流速

7.導(dǎo)溫系數(shù)的物理意義是什么？（）

A.表明材料導(dǎo)熱能力的強(qiáng)弱B.反映材料的儲(chǔ)熱能力

C.反映材料傳播溫度變化的能力D.表明穩(wěn)態(tài)傳熱過(guò)程的物理量

8.若已知某一種氣體的密度為0.16kg/m3,比熱為1.122kJ/（kg?K）,導(dǎo)熱系數(shù)為0.0484W/（m,K）,

則其導(dǎo)溫系數(shù)是多少？（）

A.14.3m2/sB.69.9XI0-6m2/sC.0.0699m2/sD.1.43xl04m2/s

9.推導(dǎo)導(dǎo)熱微分方程時(shí)，主要依據(jù)的定律是（）

A.傅里葉定律和質(zhì)量守恒B.牛頓冷卻公式和動(dòng)量守恒

C.牛頓冷卻公式和熱力學(xué)第二定律D.傅里葉定律和能量守恒定律

10.從傅立葉一克希荷夫流體能量微分方程中可以看出，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）

A.熱流密度僅與流體溫度T有關(guān)

B.公式中的對(duì)流項(xiàng)是由流體宏觀位移（對(duì)流）引起的熱量轉(zhuǎn)移

C.對(duì)流換熱現(xiàn)象是流體導(dǎo)熱和對(duì)流聯(lián)合的作用結(jié)果，流體的溫度分布要受流體流速的

影響

D.當(dāng)流體不流動(dòng)處于靜止時(shí)丫產(chǎn)上產(chǎn)%=0即為導(dǎo)熱微分方程

得分閱卷人

二、判斷對(duì)錯(cuò)（對(duì)的打“J”錯(cuò)的打“X”）（10分）

1.導(dǎo)熱微分方程適用于流動(dòng)的流體.（）

2.推導(dǎo)導(dǎo)熱微分方程時(shí)，主要依據(jù)質(zhì)量守恒定律.（）

公2合2

3.二維無(wú)內(nèi)熱源，穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱微分方程為*■+="=（）式中并無(wú)導(dǎo)熱系數(shù)人因此說(shuō)導(dǎo)熱物

dxdy

體內(nèi)溫度分布與導(dǎo)熱系數(shù)無(wú)關(guān)。（）

4.第一類邊界條件是已知物體表面與周圍介質(zhì)之間的換熱情況。（）

5.初始溫度均勻的物體，一側(cè)表面溫度突然升高到心時(shí)，沿?zé)崃總鬟f方向表面溫度梯度

比物體內(nèi)部溫度梯度大。（）

6.傅里葉定律并不包含時(shí)間，因此不能用于計(jì)算非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱的熱量，（）

7.物體的溫度隨時(shí)間而變化的導(dǎo)熱過(guò)程稱為非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱。（）

8.非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱過(guò)程分為兩個(gè)階段，一個(gè)是溫度分布主要受初始溫度分布控制的非正規(guī)狀

況階段和受熱邊界條件影響的正規(guī)狀況階段。（）

9.一般的說(shuō)，物體的整個(gè)非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱過(guò)程主要處于非正規(guī)狀況階段,（）

10.一般地，肋片的效率高并不等于通過(guò)肋片的絕對(duì)傳熱量就大。（）

得分閱卷人

三、簡(jiǎn)答題（40分）

L冬天，經(jīng)過(guò)在白天太陽(yáng)底下曬過(guò)的棉被，晚上蓋起來(lái)感到很暖和，并且經(jīng)過(guò)拍打后，效果

更加明顯。試解釋原因。（8分）

2.試分析室內(nèi)暖氣片的散熱過(guò)程，各環(huán)節(jié)有哪些熱量傳遞方式？以暖氣片管內(nèi)走熱水為例。

（8分）

3.夏季在維持20℃的室內(nèi)工作，穿單衣感到舒適，而冬季在保持22℃的室內(nèi)工作時(shí)，卻

必須穿絨衣才感到舒服。試從傳熱的觀點(diǎn)分析原因。（8分）

4.冬天，在相同的室溫條件下，為什么有風(fēng)比無(wú)風(fēng)時(shí)感到冷些？（8分）

5.夏天，人在同樣溫度（如：25℃）的空氣和水中的感覺不一樣，請(qǐng)?jiān)聜鳠釋W(xué)理論解釋為什

么。（8分）

得分閱卷人

四、計(jì)算題（40分）

1.為了測(cè)量某種材料的導(dǎo)熱系數(shù)，制成了厚5mm，直徑25mm的試驗(yàn)件，第一次試驗(yàn)時(shí)

測(cè)得通過(guò)試驗(yàn)件的導(dǎo)熱量為0=0.32W。試驗(yàn)件兩側(cè)的溫度分別為T,d=20℃和7.2=70℃,

第二次試驗(yàn)時(shí)測(cè)得0=0.16W,加戶200℃,/，2=220℃,求兩次試驗(yàn)中材料的導(dǎo)熱系數(shù)分

別是多少？（10分）

2.某一瞬時(shí)，假定一厚度為3的無(wú)限大平板的溫度分布可表示成及c"+c2的形式，其中C1，

C為已知常數(shù)。（10分）

要求：

（1）導(dǎo)出此時(shí)刻在x=0表面處的熱流密度夕；

（2）證明此時(shí)刻平板溫度隨時(shí)間的變化率877樹二射口，這里a為平板材料的導(dǎo)溫系數(shù)

3.一烘箱的爐門由兩層保溫材料A（內(nèi)）及B（外）做成，且厚度》=變外已知〃=0.1W/（m.K）,

2fi=0.06W/（mK）,烘箱內(nèi)空氣溫度7;產(chǎn)400℃,內(nèi)壁面的總換熱系數(shù)歷=50W/O/K）。為安

全起見，希望烘箱爐門的外表溫度不得高于50°C。設(shè)可把爐門導(dǎo)熱作為一維問(wèn)題處理，試

決定所需保溫材料的厚度。環(huán)境溫度為%=25C,外表面總換熱系數(shù)力2=50W/（m2.K）。（10

分）

4.無(wú)限大平壁的壁厚3及兩側(cè)表面的溫度力，公均已知，材料的導(dǎo)熱系數(shù)對(duì)溫度的依變關(guān)系

為七依（1+￡產(chǎn)），式中心和￡均為常數(shù)值。請(qǐng)導(dǎo)出平壁導(dǎo)熱熱流密度的計(jì)算式。（10分）

一、選擇題(10分)

1.A2.C3.B4.B5.D6.C7.C8.B9.D10.A

二、判斷對(duì)錯(cuò)(對(duì)的打“J”錯(cuò)的打“X”)(10分

l.(X)2.(X)3.(x)4.(X)5.(V)6.(X)7.(7)8.(7)

9.(X)10.(V)

三、簡(jiǎn)答題(40分)

1.冬天，經(jīng)過(guò)在白天太陽(yáng)底下曬過(guò)的棉被，晚上蓋起來(lái)感到很暖和，并且經(jīng)過(guò)拍打后，效果

更加明顯。試解釋原因。(8分)

答：棉被經(jīng)過(guò)晾曬以后，可使棉花的空隙里進(jìn)入更多的空氣。而空氣在狹小的棉絮空間

里的熱量傳遞方式主要是導(dǎo)熱，由于空氣導(dǎo)熱系數(shù)較小(20℃,1.01325xl()5pa時(shí)，空氣導(dǎo)熱

系數(shù)為0.0259W/(m?K)),具有良好的保溫性能。而經(jīng)過(guò)拍打的棉被就可以讓更多的空氣進(jìn)

入，因而效果更明顯。

2.試分析室內(nèi)暖氣片的散熱過(guò)程，各環(huán)節(jié)有哪些熱量傳遞方式？以暖氣片管內(nèi)走熱水為例。

(8分)

答：有以下?lián)Q熱環(huán)節(jié)及熱傳遞方式：

(1)由熱水到暖氣片管道內(nèi)壁，熱傳遞方式是對(duì)流換熱(強(qiáng)制對(duì)流)

(2)由暖氣片管道內(nèi)壁至外壁，熱傳遞方式為導(dǎo)熱；

(3)由暖氣片外壁至室內(nèi)環(huán)境和空氣，熱傳遞方式有輻射換熱和對(duì)流換熱。

3.夏季在維持20℃的室內(nèi)工作，穿單衣感到舒適，而冬季在保持22°C的室內(nèi)工作時(shí)，卻

必須穿絨衣才感到舒服。試從傳熱的觀點(diǎn)分析原因。(8分)

答：首先，冬季和夏季的最大區(qū)別是室外溫度的不同。夏季室外溫度比室內(nèi)氣溫高，因此通

過(guò)墻壁的熱傳遞方向是由室外傳向室內(nèi)。而冬季室外氣溫比室內(nèi)低，通過(guò)墻壁的熱量傳遞方

向是由室內(nèi)傳向室外。因此冬季和夏季墻壁內(nèi)表面溫度不同，夏季高而冬季低。因此，盡管

冬季溫度(22C)比夏季略高(20℃),但人體在冬季通過(guò)輻射與墻壁的散熱比夏季高很多。

根據(jù)人體對(duì)冷感的感受主要是散熱量的原理，冬季散熱量大，因此要穿厚一些的絨衣。

4.冬天，在相同的室溫條件下，為什么有風(fēng)比無(wú)風(fēng)時(shí)感到冷些？（8分）

答：假定人體表面溫度相同時(shí)，人體的散熱在有風(fēng)時(shí)相當(dāng)于強(qiáng)制對(duì)流換熱，而在無(wú)風(fēng)時(shí)屬于

自然對(duì)流換熱（不考慮熱輻射或假定輻射換熱量相同時(shí)）。而空氣的強(qiáng)制對(duì)流換熱強(qiáng)度要比

自然對(duì)流強(qiáng)烈。因而有風(fēng)時(shí)從人體帶走的熱量更多，所以感到更冷一些。

5.夏天，人在同樣溫度（如：25℃）的空氣和水中的感覺不一樣，請(qǐng)?jiān)聜鳠釋W(xué)理論解釋為什

么。（8分）

答：由于水的導(dǎo)熱系數(shù)和空氣的導(dǎo)熱系數(shù)不一樣，所以根據(jù)基本導(dǎo)熱定律可知同等溫差和相

同的接觸面積下，交換的熱量是不一樣的；另外從對(duì)流換熱角度分析，水和空氣的對(duì)流換熱

相關(guān)參數(shù)也不一樣，對(duì)流換熱效率也不一樣。所以人的體表散熱情況不一樣，感覺也不一樣。

四、計(jì)算題（40分）

1.為了測(cè)量某種材料的導(dǎo)熱系數(shù)，制成了厚5mm,直徑25mm的試驗(yàn)件，第一次試驗(yàn)時(shí)

測(cè)得通過(guò)試驗(yàn)件的導(dǎo)熱量為。=0.32W。試驗(yàn)件兩側(cè)的溫度分別為7；420C和及2=70℃,

第二次試驗(yàn)時(shí)測(cè)得0=0.16W,兀尸200℃,5,2=220℃,求兩次試驗(yàn)中材料的導(dǎo)熱系數(shù)分

別是多少？（10分）

解：第一次試驗(yàn):

314

A=-d2——x0.0252=4.906x10^m

44

由0=Z4A77<5得

S30.32x0.005

A==0.0652W/(m?K)

AAT4.906x10^x50

第二次試驗(yàn)

,①30.16x0.005

2=---=-----------=0.0815W/(m-K)

AAT4.906xlO^x20

2.某一瞬時(shí)，假定一厚度為3的無(wú)限大平板的溫度分布可表示成7^C/+C2的形式，其中口,

C為己知常數(shù)。（10分）

要求：

（1）導(dǎo)出此時(shí)刻在x=0表面處的熱流密度q；

（2）證明此時(shí)刻平板溫度隨時(shí)間的變化率877&=加口，這里。為平板材料的導(dǎo)溫系數(shù)

J

解：⑴因?yàn)椋?-之—--〃2qx)=-2Acx,故A-0處，9()=0；

dxt

f\Td2T

（2）任一時(shí)刻，無(wú)限大平板的導(dǎo)熱微分方程為：—r

dtdx-

將溫度分布丁=C|f+C2代入，可得

3.一烘箱的爐門由兩層保溫材料A（內(nèi)）及B（外）做成，且厚度&二%.已知〃=0.1W/（m-K）,

A?=0.06W/（mK）,烘箱內(nèi)空氣溫度7）】=400℃,內(nèi)壁面的總換熱系數(shù)。產(chǎn)50W/（m2.K）。為安

全起見，希望烘箱爐門的外表溫度不得高于50°C。設(shè)可把爐門導(dǎo)熱作為一維問(wèn)題處理，試

決定所需保溫材料的厚度。環(huán)境溫度為%=25C,外表面總換熱系數(shù)%2=50W/（m2.K）。（10

分）

解?：該爐門是兩層保溫材料4內(nèi)）及8（外）做成的復(fù)合平板，無(wú)內(nèi)熱源c