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1、 传热学试题 A 卷 第 1 页 共 2 页姓 名 学 号 班 级 密 封线内不要答题平顶山工学院 20062007学年第一学期期末考试传热学试题（A 卷）供 热动、建环专业 0714041/2/3/4，0724041/2/3/4 班使用 2007 年元月题 号 一 二 三 四 总 分得 分阅卷人1、2、3、 4、5、6、7、8、9、10、一、判断题（每题 1 分，共 10 分）：1、一个给 定的导热过 程，其完整的数学描写应包括导热微分方程和 边界条件。 （ ）2、在气体中，导热是气体分子不规则热运动时相互作用或碰撞的结果。 （）3、瞬 态导热过 程必然伴随着物体的加热或冷却过程。 （）4、
2、一般工业设备 的沸腾换热都是在膜 态沸腾下进行的。 （）5、管内受迫对流 换热中，常物性流体在热充分发展段的表面传热系数保持不 变。 （）6、自然对 流紊流的表面 传热系数与定型尺寸无关。 （）7、两个不同温度的等温面或两条不同温度的等温线绝不会彼此相交。 （）8、一般情况下水平圆管外的凝结换热 不会出现紊流。 （ ）9、彼此相似的现 象，它 们的同名相似准 则必定相等。 （）10、黑体 辐射在空 间的分布遵循普朗克定律。 （）二、填空题（每题 2 分，共 20 分）：1、流体流过弯曲管或螺旋管 时， 对 流换热系数会增大，这是由于流场中引起二次环流而强化换热;。2、描述导热 物体内部温度扯平
3、能力的物性量叫热扩散率，它的定义式是 。c3、黑体辐 射的角系数具有三个性 质 ，它 们是相对性、完整性、分解性（可加性）。4、确定导热 微分方程的定解条件中有边界条件，常用的有三种：第一类边界条件为已知边界面上任意时刻的温度值，第二类边界条件为已知边界面上任意时刻的热流密度值，第三类边界条件为已知边界周围流体的温度和表面传热系数。5、为 了减小 热损 失，一蒸汽管道外包有两层隔热保温层，从材料利用的经济性出发，导热系数小的材料应设置在内侧(内侧还 是外侧) 。6、对 于一个 传热过 程，常常在表面传热系数小（较大或较小）的一 侧，采用肋壁的形式。肋片效率是指肋片的实际散热量与假定整个肋片都处
4、在肋基温度时的理想散热量的比值。7、将一碗热稀饭 置于一盆凉水中冷却。使稀饭凉得更快一些，下列哪种方法最好？_搅伴碗中的稀饭； 搅伴盆中的凉水； 8、凝 结换热 根据凝 结液与壁面浸润 情况的不同，分 为珠状凝结与膜状凝 结，其他条件相同时，珠状凝 结的表面传热 系数远高于膜状凝结9、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，则航天器 单位表面上的换热量是 155w/m2。10、在一定的冷、热流体进出口温度下， 换热器不同的流动型式中，逆流的 对数平均温差最大，顺流最小。三、简 答 题（每题 5 分，共 30 分）：
5、1、夏季在维持 20的室内工作，穿单衣感到舒适，而冬季在保持 22的室内工作时，却必须穿绒衣才觉得舒服。 试从传热的观 点分析原因。答：首先，冬季和夏季的最大区别 是室外温度的不同（1 分）。夏季室外温度比室内气温高，因此通过墙壁的热量传递方向是出室外传向室内。而冬季室外气温比室内低，通过墙壁的热量传递方向是由室内传向室外。因此冬季和夏季 墙壁内表面温度不同，夏季高而冬季低（2 分）。因此，尽管冬季室内温度(22)比夏季略高(20)，但人体在冬季通过辐射与墙壁的散热比夏季高很多。而人体对冷感的感受主要是散 热量，在冬季散 热量大，因此要穿厚一些的绒衣（2分）。2、在 对流温度差大小相同的条件下
6、,在夏季和冬季,屋顶天花板内表面的自然对流换热表面传热系数是否相同?为什么?答：冬季和夏季墙壁内表面温度不同，夏季高而冬季低（1 分）。在夏季室内空气温度低于屋顶天花板的温度，t f t w , 在冬季夏季室内空气温度高于屋顶天花板的温度 ，tf t w （1 分）。因此夏季屋顶天花板内表面的自然对流换热为热面朝下（或冷面朝上）（1 分），而冬季为冷面朝下（或热面朝上）（1 分），因此两者自然 对流换热表面传热系数不相同，夏季自流对流换热表面传热系数低于冬季（1 分）。3、请 分析遮 热板的原理及其在削弱辐射换热中的作用。答：(1) 遮热板是在辐射换热表面之间插入金属(或固体) 薄板，其原理是
7、，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 统发射率减少，使辐射换热量减少(2)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发射率的遮热板，可使辐射 换热量减少为原来的 1/2，若采用 发射率较小的遮 热板，则效果更为显著 传热学试题 A 卷 第 2 页 共 2 页4、写出傅里叶定律的一般表达式，并说明式中各量和符号的物理意 义？答：傅里叶的一般表达式为： （2 分）。其中：q 是热流密度矢量；ntgradtq为导热系数，它表示物 质导热本领 的大小；gradt 是空间某点的温度梯度；n 是通过该点的等温线上的法向单位矢量，指向温度升高的
8、方向， “-”号表示热量沿温度降低的方向传递。 （3 分）5、试 分析室内暖气片的散热过程，各环节有哪些热量传递方式？（以暖气片管内走 热水为例）答：热水管子内壁：对流换热（1.5 分）；管子内壁管子外壁：导热（1.5 分）；管子外壁室内环境：对流换热和辐射换热（2 分）6、简 述 Nu、Bi、Gr 的物理意义。答：Nu：表征壁面法向无量纲过余温度梯度的大小，反映 对流换热的强弱。 （2 分）Bi：固体内部导热热阻与其界面上的 换热热阻之比。 （1 分）Gr：表征自然对流换热中浮升力与粘滞力的相 对大小，表示自然对流流态对换热的影响。四、计 算 题（共 40 分）：1、一外径为 0.3m，壁厚
9、 为 5mm 的圆管，长为 5m，外表面平均温度为 80。200的空气在管外横向掠过，表面传热系数为 80W/(m2K)。入口温度 为 20的水以 0.1m/s 的平均速度在管内流动。如果 过程处 于稳态， 试确定管外空气与管子之 间的对流换热量以及水的出口温度。水的比定压热容为 4184J/(kgK)，密度 为 980kg/m3。（12 分）答：(1)管外空气与管子之间的对流换热量： ()()80.5(208)45239fwfwhAtdlt W(2)由于过程处于稳态，管外空气所加的 热量由管内水带走，因此， 2()()()4cpoutinpoutindc其中 Ac为管内流通截面 积： cA故
10、出口温度为： 25239201.7980.1648()4out inpt Cdc2、由三层 材料组 成的加热炉炉墙。第一层为耐火砖。第二层为硅藻土绝热层，第三层为红砖，各层的厚度及导热系数分别为 d1240mm， 1=1.04W/(m)， d250mm, 2=0.15W/(m)，d3115mm, 3=0.63W/(m)。炉墙内侧耐火砖的表面温度为 1000。炉墙外侧红砖的表面温度为 60。试计算硅藻土层的平均温度及通过炉墙的导热热流密度。 （13 分）答： 其中， t1=1000，t 4=60。 得2143259/tqwm12tq.同理， .硅藻土层的平均温度 为： 1270tC2389tqC
11、2349tC3,两块平行放置的平板平面发射率均为 0.6，其板间距远小于板的宽度和高度，且两表面温度分别为 427，27。试确定：（1）板 1 的自身辐射；（2）板 1、2 间 的辐射热流密度q1,2；（3）板 1 的有效辐射；（4）板 2 的有效辐射；（5）对板 1 的投入辐射；（6）板 1 的反射辐射。 （15 分）答：（1） （2 分）（2） （3 分）1/86mWEb 2121, 58/bEqWm（3） 得 （4） 得1,2bJEq21/985m21,bJ2248/Jm(5) 对板 1 的投入辐射，即板 2 的有效 辐射 J2， （2 分）2418/JW(6) 板 1 的反射辐射或/687WEJq（2 分）1222()(1)687/Jm
