传热学复习资料5套.docx

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1、一、选择题1、 下列哪几种传热过程不需要有物体的宏观运动（A）A导热2、在稳态传热过程中，传热温差一定，如果希望系统传热量增大，则不能采用下列哪种手段（A） A增大系统热阻B增大传热面积C增大传热系数D增大对流传热系数3、温度梯度表示温度场内的某一点等温圈上什么方向的温度变化率（B）法线方向4、下述哪一点不是热力设备与冷冻设备加保温材料的目的。（D） A 防止热量或冷量的消失B提高热负荷 C防止烫伤D保持流体温度5、流体纯自然对流传热的准则方程可与为（B）B Nu=f（Gr,Pr）6、流体掠过平板对流传热时，在下列边界层各区中，温度降主要发生在哪个区（ C）C层流底层7、由炉膛火焰向木冷壁传热

2、的主要方式（A）A 热辐射8、将保温瓶的双层玻璃中间抽成真空，其目的是（D）D减少导热与对流传热9、下述几种方法中，强化传热的方法是哪一种（C）C加肋片10、若冷热流体的温度给定，传热器热流体侧结垢后传热壁面的温度将如何改变（ B）B减少11、热量传递的三种基本方式（A）A导热、热对流、辐射12、无量纲组合用于对于换热时称为（C）准则 C Nu13、 对流换热与以（B）作为基本计算式 B 牛顿冷却公式14、下述几种方法中，强化传热的方法是（C）C增大流速15、 当采用加肋片的方法增强传热时，将肋片加在（B）时最有效 B换热系数较小一侧16、下列各参数中，属于物性参数的是（D）导温系数17、某热

3、力管道采用两种导热系数不同的保温材料进彳亍保温，为了达到较好的保温效果，应将（B）材料放在内层B导热系数较小的18、物体能够发射热辐射的基本条件是（A） A温度大于0K19、 下述哪种气体可以看作热辐射透明体（B）反射比=1B 空气20、灰体的吸收比与投射辐射的波长分布（A） A无关21、在稳态导热中，决定物体内温度分布的是（B） B导热系数22、下列哪个准则数反应了流体物性对对流换热的影响（C） C普朗特数23、在稳态导热中，决定物体内温度分布的是（B） B导热系数24、单位面积的导热热阻单位为（B） B K/W25、绝大多数情况下强制对流时的对流换热系数（C）自然对流 C大于26、对流换热

4、系数为100W/（EK），温度为20C的空气流经50C的壁面，其对流换热的热流密度为（D） D 3000W/M q=h（t2-t1）27、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）C细管内的对流换热系数大28、 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29、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30、（D）是在相同温度条件下辐射能力最强的物体。D黑体31、削弱辐射换热的有效方法是加遮热板，而遮热板表面黑度应（B） B小一点好32、对于过热器中：高温热气夕卜壁内壁过热的传热过程次序为 （A ）A复合换热

5、、导热、对流换热33、 温度对辐射换热的影响（B）对对流换热的影响 B大于34、对流换热系数为1000W/（EK），温度为77C的水流经27C的壁面，其对流换热热流 密度为（D） D50000W/ nrf35、 流体流过管内进彳亍对流换热时，当l/d （ C）时，要进彳亍入口效应的修正。C tw，即在夏季，温度较高的水 平壁面在上，温度较低的空气在下（即热面朝下），自然对流不易产生，因此换热系数较低。 反之，在冬季，温度较低的水平壁面在上，而温度较高的空气在下（即冷面朝下），自然对流 运动较强烈，因此换热系数较高。4、两滴完全相同的水滴在大气压下分别滴在表面温度为120C和400C的铁板上，试

6、问滴在 哪块板上的水滴先被烧干？为什么？答：在大气压下发生沸腾换热时，上述两水滴的过热度分别为At = tw tf =20C和A t=300C,由于大容器饱和沸腾曲线，前者表面发生的是核态沸腾，后者发生膜态沸腾。虽然前者传热 温差小，但其表面传热系数大，从而表面热流反而大于后者，所以水滴滴在120 C的铁板上 先被烧干。5、简述物性参数导热系数和粘度对表面传热系数的影响。答：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。粘度大，流速就低，表面传热系数就小。6、试比较强迫对流横掠管束传热中管束叉排与顺排的优缺点。答：强迫对流横掠管束换热中，管束叉排与顺排的优缺点主要可以从换

7、热强度和流动阻力两 方面加以阐述：（1）管束又排使流体在弯曲的通道中流动，流体扰动剧烈，对流换热系数较 大，同时流动阻力也较大；（2）顺排管束中流体在较为平直的通道中流动，扰动较弱，对流 换热系数小于叉排管束，其流阻也较小；（3）顺排管束由于通道平直比叉排管束容易清洗。7、试用传热原理说明冬天可以用玻璃温室种植热带植物的原理。答：（提示：可以从可见光、红外线的特性和玻璃的透射比来加以阐述。 玻璃在日光（短波辐射）下是一种透明体，透过率在90%以上，使绝大部分阳光可以透过 玻璃将温室内物体和空气升温。 室内物体所发出的辐射是一种长波辐射红外线，对于长波辐射玻璃的透过串接近于 零，几乎是不透明（透

8、热）的。因此，室内物体升温后所发出的热辐射被玻璃挡在室内不能穿过。玻璃的这种辐射特性，使 室内温度不断升高。）8、北方深秋季节的清晨，树叶叶面经常结霜。试问树叶上、下面的哪一面结霜？为什么？ 答：霜会结在树叶的上表面。因为清晨，上表面朝向太空，下表面朝向地面。而太空表回的 温度低于摄氏零度，而地球表面温度一般在零度以上。由于相对树叶下表面来说，其上表面 需要向太空辐射更多的能量，所以树叶下表面温度较高，而上表面温度较低且可能低于零度， 因而容易结霜。9、简述非稳态导热的基本特点。答：随着导热过程的进彳亍，导热体内温度不断变化，好像温度会从物体的一部分逐渐向另 一部分转播一样，习惯上称为导温现象

9、，这在稳态导热中是不存在的。 非稳态导热过程中导热体自身参与吸热（或放热），即导热体有储热现象，所以即使对通 过平壁的非稳态导热来说，在与热流方向相垂直的不同截面上的热流量也是处处相等的，而 在一维稳态导热过程中通过各层的热流量是相等的。 非稳态导热过程中的温度梯度及两侧壁温差远大于稳态导热。10、请分析遮热板的原理及其在削弱辐射换热中的作用。答：“（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彳亍辐射表面之间插 一块同黑度的遮热

10、 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。11、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？答：1对应于总热阻为极小值时的隔热层外径称为临界热绝缘直径2平壁外敷设保温材料一 定能起到保温的作用因为增加了一项导热热阻从而增大了总热阻达到削弱传热的目的3圆 筒壁外敷设保温材料不一定能起到保温的作用虽然增加了一项热阻但外壁的换热热阻随之 减小所以总热阻有可能减小也有可能增大。答： 112、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？即采用逆流是有利于设备的经济源。下，节流胃差了顺蟹蓦其热流体和 冷流体的最高温度集中在

11、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彳亍。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。13、有人说，在电子器件的多种冷却方式中自然对流是一种最可靠（最安全）、最经济、无 污染（噪音也是一种污染）的冷却方式试对这一说法作出评价并说明这种冷却方式有什么 不 足之处有什么方法可作一定程度的弥补？ 答：电流通过电子器件时会产生焦耳热，导致温度上升，于是产生了周围空气自然对流的动 力。这种冷却方式无需外加动力，亦无噪声，而且一旦停电，电子器件也就不工作了，因而 也就

12、不存在冷却问题，因而说它是最可靠最经济无噪声污染的冷却方式是合适的。自然对流 冷却方式的最大不足是其换热强度低，一种弥补的方法是采用扩展表面即在热表面上加装垂 直放置的肋片以增加散热面积。14、有一台钢管换热器，热水在管内流动，空气在管束间作多次折流横向冲刷管束以冷却管内 热水。有人提出，为提高冷却效果，采用管夕卜加装肋片并将钢管换成铜管。请你评价这一方案 的合理性。答：该换热器管内为水的对流换热，管外为空气的对流换热，主要热阻在管外空气侧，因 而在管夕卜加装肋片可强化传热，注意到钢的导热系数虽然小于铜的，但该换热器中管壁导热 热阻不是传热过程的主要热阻，因而无需将钢管换成铜管。15、蒸气与温

13、度低于饱和温度的壁面接触时，有哪两种不同的凝结形式？产生不同凝 结形式的原因是什么？答：当凝结液体能很好地润湿壁面时，在壁面上将铺展一层液膜，这种凝结方式 称为膜状凝结。当凝结液体不能很好地润湿壁面时，凝结液体在壁面上形成一个 个液珠，且不断发展长大，并沿壁面滚下，壁面将重复产生液珠、成长、滚落过 程，这种凝结形式称为珠状凝结。16、有人说：“常温下呈红色的物体表示该物体在常温下红色光的光谱发射率较其它 单色光（黄、绿、蓝等）的光谱发射率高”。你认为这种说法正确吗？为什么？答：不正确。因为常温下物体呈现的颜色是由于物体对可见光中某种单色光的反射造成的。 红色物体正是由于物体对可见光中的黄、绿、

14、蓝等色光的吸收比较大，反射比较小，而对 红光的吸收比较小，反射比较大所致。根据基尔霍夫定律，程=%，可见红光的光谱发射 率较其他单色光的光谱发射率低而不是高.。17、冬季晴朗的夜晚，测得室外空气温度t高于0C,有人却发现地面上结有-层簿冰，试 解释原因（若不考虑水表面的蒸发）。答：假定地面温度为了 Te, 太空温度为Tsky，设过程已达稳态，空气与地面的表面传热系数为 h, 地球表面近似看成温度为 Tc的黑体，太空可看成温度为 Tsky 的黑体。则由热平衡： a T一。b（Te4 Tsky4），由于Ta0C,而Tsky 50+75 ；将导热系数大的材料紧贴壁管则2成DIn2MD19.19ln2

15、.5 lnl.6 15.471-故导熟系教大的材料紧贴管壁其保温效果好若为平壁，则平壁A 为由于& =利=&所以不存在此问题。7、8、一蒸汽冷凝器，内侧为ts=110C的干饱和蒸汽，汽化潜热r=2230，外侧为冷却水，进出口 水温分别为30C和80C,已知内外侧换热系数分别为104，及3000，该冷凝器面积A=2m2, 现为了强化传热在外侧加肋，肋壁面积为原面积的4倍，肋壁总效率n=0.9,若忽略冷凝器 本身导热热阻，求单位时间冷凝蒸汽量。8如 小块温度7的漫射表面悬挂在4温度“二如的炉矽k炉了表而 是浸灰的，且发射率为0,251悬挂表打的涉谱发射率如附图所不.沆疏充该表血I：勺发射率及对炉墙

16、表而发出的辐圮能的吸收比，In竺Ai传热系数土 F 10000+ 3000X4X0.9解:对数平均温差:投=110-30 = 80 r110-80 = 30心四二50 98In竺30中= &应=5129.3x2x50.98 = 5.294 x!05!7单位时间冷凝蒸汽量:9、(1客分)块大T板.叩度5=5cm,有内热源平板中的一维稳态尚度分布为 摄-做*式=仁=EOKWd岗定平板的耳热系数试确定fCl平板中内热源之值;(2) -JC和:1 =目边界处|的热流密度。解： (1 ) 直角坐标中常物性、有内热源的一维稳态导热微分方程式为 d2t 。IkL二 i= -Z-4 = x (-200) x

17、50 = 2 IO，奄(2)根据傅里叶定律和给定的平板温度分布，可得q. = *=0.必。处绝热八J。叽=2顷3 =_2x(200)x50x5x10 lOW/m2)10、30.试计算一空横掠管束换然的空气预热器的时流换热量。已知管束有25排，每排12根光管，管外 径25mmT管长1. Gm,叉排形式，横向管间距$1 50皿纵向管间距果=3&血 管壁温度L2W G空气来 iSL速度uf=4jn/s,空气波口温度2矿C,出口温度40 C.已知空气物性；Xf=O,0207/(01*10- vf=16, OX 1Q-6D12/5, Prf=O, 70L最大旅速Umax ufSl/ (Sld);推荐关联

18、式:Xuf cRenfPrO, 3fif (Prf/Prw)iOj公式适用条件：心如光 管管束,Prf 0. 7-500,除Fix的定性温度为壁料外,其余定性温度为流体在管束中的T均揣度.指 数叫对气体n 0,对液体，ui 0.25,c n值直下表;排列方式Refc11顺拌10J-2X10s0.270.63叉排(Si/S22)103 2X101T35(SJ&)“0.6叉排(Sj/52)0.400.64解：空气平均温度t厂仕+/ 9/2= (20+40)/2=3站C荏取相.应的物性参教最大流速 LJt = r 1 = * =&O1/S如 - d 50-25RS= ES5 =12500 u16 .

19、0 x 10 f由于 Si/S2=50/381. 316324103W=324. IkW11、一根直径为3mm的铜导线，每米长的电阻为2.22x10-3。导线外包有1mm、导热系数 0.15w/m.k的绝缘层。限定绝缘层的最高温度为65C ,最低温度01, 试确定这种条件下导 线中允许通过的最大电流。解： 最大允许通过电流发生在绝缘层表面温度为65,最低温度0的情形。此时每米导线的导热量： = 2 = 3.14x0.15x- = 119.9/最大允许通过电流满足匕若=9.9所以=232.4/12、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

20、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300K95K，试求由于蒸发使液氧损失的质量流量。液氧的蒸发潜热、 肉表面温度为 为 2.13x10 5J/kg。解:本题属两表面组成封闭系的辐射换热问题其辐射网络图如下其中% = 5.67 xio_ft 如)4 = 459 .27 申,妒E的=廿丁: =5上7 xllT* *必4 = 4.62 待 D2L八=1(3分)* I W = Rd： = ff ： 1.22 = 4.524 m3A-=点；=-U.K: = 2.01 用E 五：占=323町（2 分）I 岛 I I 二、如 4A21 土 J A1故由于蒸发而导致

21、液氧损失的质量流量一 一5侦104 kg/d =0. 54 kg/h2.I3X10213、一内径为300mm、厚为10mm的钢管表面包上一层厚为20mm的保温材料，钢材料及保 温材料的导热系数分别为48W/(m K)和 0.1W/(m K)，钢管内壁及保温层外壁温度分别为 220 C及40 C,管长为10m。试求该管壁的散热量。解如己W. g 1 -300nn d 2 -300+2 X 10-320mm d 3 -32(H2 X 20=360dul 2 = 10ji= 48W/(tn K) = 0.1Wr(m K)T w =220 *C r w2 =40 X：也=* _ L一晨m虫 2jrAf

22、 dj 2 兀七/ d3220-40=恒 32气3602nx48xl0 300 2zx0.1xl0 320=9591. 226ff65、已知：有人曾经给出卜列流体外掠正方形柱体(且-面与来流方时垂直)的换焦数据NuRePr45U0D2.212520000玷117410000.720290000(K7求，采用凡找=C敏时的关系式来整理数据并取m=l/3r试确定其中的常数C与指 数n在上述Rs及Pr的范围内，归方形柱体的械面对佑线勺来流方向平行时，或否用此式进 14、El、；解：由Nu=CN Pr1g Nu = IgC + nlg R已+ Mtlg Pt根据实骋数据17：m成线性关系IgNuIgR

23、e*】g Nu _ ? 1g PrIgRe1.623.6990.H4I.50593.6992.09694J0100.1970l.%99943012.06814,6128-0,0522.1201WI282.30544.9542-0.1)52235744.954223574-1.5059n 一 U.oVS -广4.9M2 - 3.699旭匚为;线在纵坐标I的哉不能将I.述美联式用于截构对角线与来流狞行的怖形，因为两种情形流动.u向马物体 淅II对位置:不叽15、已知一表面的光谱吸收比与波长关系如附图所示，在某一瞬间，测得表面温度为1000K。 投入辐射G 4按波长分布的情形示于附图b。试：(1)计

24、算单位表面积所吸收的辐射能；(2)计算该表面的发射率及辐射力；(3)确定在此条件下物体表面的温度随时间如何变化，设物体无内热源，没有其他形式的热量传递。解：346MG湖二企（兀灯-3启疽说-g（比必-|从义炕我二KMifH /m2）F： &股h所以在此条件卜物件表而的温度随时间的延长而降低/ T、而，16、一台逆流套管式换热器在下列条件下运彳亍，传热系数保持不变，冷流体质流量0.125kg/s,定压比热为 4200J/kgK,入口温度40C，出口温度 95C。热流体质流量 0.125kg/s，定压比热为2100J/kg -K,入口温度210C,若冷、热流体侧的表面对流传热系 数及污垢热阻分别为

25、2000W/m2K、0.0004m2K /W、120W/m2K、0.0001m2K /W,且可 忽略管壁的导热热阻，试确定该套管式换热器的换热面积。解：解:确定换酒器最大可能的传热量=Q =七）,（如一农）= 0,125 x 2100x （210 40）二 44625（汗）（2）确定换热器的血积*根扼热平衡方科据g 0）（虹-焰）=（叫）（孔|也）确定热流体出I I温.度，即:(叫)七-心)0,125x42(X)x(95-40)0425x2100 2_ Ilf I I li J (_对数平均温焰&二乂二栏=卜的-T二知110-40换热量:Q = G虹 c)(/A1-2) = 0,125x2100x(210-110) = 26250(VK)换热系数:一 + 匕+ 十弓+0,UU04-h%、42000=107.14W /(hi2 K)+ 0.0EX11120换热器的向积为:Ur腿)为增强换热，应提高小的换热系数，即120W/(m? -K).17、一烘箱的箱门由两种保温材料 A及B做成，且S A=2 5 B已知4 A=0.1W/(mK), A B=0.06W/(