《傳熱學(xué)》試題庫

1、名詞解釋傳熱學(xué)試題庫第一章概1熱流量：單位時間內(nèi)所傳遞的熱量2熱流密度：單位傳熱面上的熱流量3. 導(dǎo)熱：當(dāng)物體內(nèi)有溫度差或兩個不同溫度的物體接觸時，在物體各部分之間不發(fā)生相對 位移的情況下，物質(zhì)微粒(分子、原子或自由電子)的熱運動傳遞了熱量，這種現(xiàn)象被稱為熱 傳導(dǎo)，簡稱導(dǎo)熱。4. 對流傳熱：流體流過固體壁時的熱傳遞過程，就是熱對流和導(dǎo)熱聯(lián)合用的熱量傳遞過程， 稱為表面對流傳熱，簡稱對流傳熱。5輻射傳熱：物體不斷向周圍空間發(fā)出熱輻射能，并被周圍物體吸收。同時，物體也不斷 接收周圍物體輻射給它的熱能。這樣，物體發(fā)出和接收過程的綜合結(jié)果產(chǎn)生了物體間通過熱 輻射而進行的熱量傳遞，稱為表面輻射傳熱，簡稱

2、輻射傳熱。6總傳熱過程：熱量從溫度較高的流體經(jīng)過固體壁傳遞給另一側(cè)溫度較低流體的過程，稱 為總傳熱過程，簡稱傳熱過程。7對流傳熱系數(shù)：單位時間內(nèi)單位傳熱面當(dāng)流體溫度與壁面溫度差為 單位為W/(m2 K)。對流傳熱系數(shù)表示對流傳熱能力的大小。&輻射傳熱系數(shù)：單位為W/ (m2 9復(fù)合傳熱系數(shù)：單位為W/ (m2 1K是的對流傳熱量,單位時間內(nèi)單位傳熱面當(dāng)流體溫度與壁面溫度差為 K) O輻射傳熱系數(shù)表示輻射傳熱能力的大小。單位時間內(nèi)單位傳熱面當(dāng)流體溫度與壁面溫度差為 K) O復(fù)合傳熱系數(shù)表示復(fù)合傳熱能力的大小。1K1K是的輻射傳熱量,是的復(fù)合傳熱量,10總傳熱系數(shù)：總傳熱過程中熱量傳遞能力的大小。

3、數(shù)值上表示傳熱溫差為 傳熱面積在單位時間內(nèi)的傳熱量。1K時，單位1.2.3.4.5.6.填空題熱量傳遞的三種基本方式為 (熱傳導(dǎo)、熱對流、熱輻射)熱流量是指 ，單位是單位是O(單位時間內(nèi)所傳遞的熱量，O熱流密度是指W，單位傳熱面上的熱流量，W/m2)總傳熱過程是指 ，它的強烈程度用 來衡量。(熱量從溫度較高的流體經(jīng)過固體壁傳遞給另一側(cè)溫度較低流體的過程，總傳熱系數(shù)總傳熱系數(shù)是指，單位是O(傳熱溫差為1K時，單位傳熱面積在單位時間內(nèi)的傳熱量，W/ (m2 K)導(dǎo)熱系數(shù)的單位是 ;對流傳熱系數(shù)的單位是 ;傳熱系數(shù)的單位是O(W/ (m K), W/ (m2 K) , W/(m2 K)復(fù)合傳熱是指，

4、復(fù)合傳熱系數(shù)等于是之和，單位(對流傳熱與輻射傳熱之和，對流傳熱系數(shù)與輻射傳熱系數(shù)之和，2W/ (m K);總面積熱阻Rt的單位是單位面積熱阻rt的單位是2(m K/W , K/W )單位面積導(dǎo)熱熱阻的表達式為 (5 / 入)單位面積對流傳熱熱阻的表達式為(1/h)10. 總傳熱系數(shù)K與單位面積傳熱熱阻(rt=1/K )11. 總傳熱系數(shù)K與總面積A的傳熱熱阻Rt的關(guān)系為_(Rt=1/KA )穩(wěn)態(tài)傳熱過程是指O(物體中各點溫度不隨時間而改變的熱量傳遞過程。非穩(wěn)態(tài)傳熱過程是指O(物體中各點溫度隨時間而改變的熱量傳遞過程。)某燃煤電站過熱器中，煙氣向管壁傳熱的輻射傳熱系數(shù)為為70W/(m2K),其復(fù)

5、合傳熱系數(shù)為_2(100 W/(m .K)15由爐膛火焰向水冷壁傳熱的主要方式是(熱輻射)16由煙氣向空氣預(yù)熱器傳熱的主要方式是(熱對流)17. 已知一傳熱過程的熱阻為0.035K/W，溫壓為70C，則其熱流量為(2kW)18. 一大平壁傳熱過程的傳熱系數(shù)為100W/(m2.K)，熱流體側(cè)的傳熱系數(shù)為200W/(m2K),冷流體側(cè)的傳熱系數(shù)為250W / (m2.K)，平壁的厚度為5mm，則該平壁的導(dǎo)熱系數(shù)為，導(dǎo)熱熱阻為2(5 W/(m.K) , 0.001(m .K)/W )19. 總傳熱方程式可表示為0 =(KA t, K t)7.9.12.13.14.rt的關(guān)系為20. 已知平壁厚 0.

6、02m，熱阻為0.02m2.K/W，其導(dǎo)熱系數(shù)為(1 W/(m - K)二、選擇題1. 下列哪幾種傳熱過程不需要有物體的宏觀運動(1)導(dǎo)熱2. 熱流密度 系數(shù))：(1)q = 0 A230W/(m .K)，對流傳熱系數(shù)(2)對流 (3)輻射(4)復(fù)合傳熱q與熱流量的關(guān)系為(以下式子A為傳熱面積，入為導(dǎo)熱系數(shù)，h為對流傳熱(2)q =e /A (3)q=入 $(4)q = h3. 如果在水冷壁的管子里結(jié)了一層水垢，其他條件不變，管壁溫度與無水垢時相比將:(1)不變(2)提高 (3)降低隨機改變4. 下列哪一種表達式是錯誤的？()(1)q=入 t/ 5(2)q = h A t (3)q = k A

7、 t (4)q = h t5. 導(dǎo)熱系數(shù)的單位是：()2 2 2(1)W/(m .K)(2)W/m(3)W/(m - K) (4)m .K/W6在傳熱過程中，系統(tǒng)傳熱量與下列哪一個參數(shù)成反比 (1)傳熱面積7.在穩(wěn)態(tài)傳熱過程中，段？()(1)增大系統(tǒng)熱阻(2)增大傳熱面積(3)增大傳熱系數(shù)(4)增大對流傳熱系數(shù)8. 試判斷下述幾種傳熱過程中哪一種的傳熱系數(shù)最小(1)從氣體到氣體傳熱(3)從油到水傳熱9. 若已知對流傳熱系數(shù)為(1)78W/(m K)2(3)1/78m - K/W?如何防止？灰垢對換熱設(shè)備傳熱能力與壁面它們各自的單位是什么？2 2W/(m K), W/(m K) , W/(m2

8、K)( )流體溫差(3)傳熱系數(shù)(4)傳熱熱阻傳熱溫差一定，如果希望系統(tǒng)傳熱量增大，則不能采用下述哪種手(2) 從氣體到水傳熱(4)從凝結(jié)水蒸氣到水傳熱 78W/ (m2.K)，則其單位面積對流傳熱熱阻為多少？(2) 1/78m K/W (4)78W/(m2 K)10單位時間通過單位面積的熱量稱為什么？一般用什么符號表示？(1) 熱流密度，q (2)熱流密度，(3) 熱流量，q (4)熱流量，011 太陽與地球間的熱量傳遞屬于下述哪種傳熱方式？(1) 導(dǎo)熱(2)熱對流(3) 熱輻射(4)以上幾種都不是12熱流量與溫差成正比，與熱阻成反比，此規(guī)律稱為什么？(1)導(dǎo)熱基本定律(2)熱路歐姆定律(3

9、)牛頓冷卻公式 (4)傳熱方程式13傳熱過程熱路圖的原理是什么 ？(1)傅里葉定律 牛頓冷卻公式(3)斯蒂芬-波爾茲曼定律(4)熱路歐姆定律14某一傳熱過程的熱流密度q = 500W/m2,冷、熱流體間的溫差為10C,其傳熱系數(shù)和單位面積的總傳熱熱阻各為多少？()22(1) K = 50W/(m .K) , rt= 0.05m .K/W2 2(2) K = 0.02W/(m .K) , rt= 50m .K/W2 2(3) K = 50W/(m .K), n= 0.02m .K/W(4) K = 50W/(m 2.K) , rt= 0.05K/W15平板的單位面積導(dǎo)熱熱阻的計算式應(yīng)為哪一個？(

10、1) g / 入 (2) 5 /(KA)(3)1 / h (4)1/(KA)四、簡答題1. 試述三種熱量傳遞基本方式的差別，并各舉12個實際例子說明。(提示：從三種熱量傳遞基本方式的定義及特點來區(qū)分這三種熱傳遞方式)2請說明在傳熱設(shè)備中，水垢、灰垢的存在對傳熱過程會產(chǎn)生什么影響(提示：從傳熱過程各個環(huán)節(jié)的熱阻的角度，分析水垢、 的影響情況)3.試比較導(dǎo)熱系數(shù)、對流傳熱系數(shù)和總傳熱系數(shù)的差別， (提示：寫出三個系數(shù)的定義并比較，單位分別為4 在分析傳熱過程時引入熱阻的概念有何好處？引入熱路歐姆定律有何意義(提示：分析熱阻與溫壓的關(guān)系，熱路圖在傳熱過程分析中的作用。)5結(jié)合你的工作實踐， 舉一個傳

11、熱過程的實例， 分析它是由哪些基本熱量傳遞方式組成的。 (提示：學(xué)會分析實際傳熱問題，如水冷式內(nèi)燃機等)6.在空調(diào)房間內(nèi)，夏季與冬季室內(nèi)溫度都保持在22C左右，夏季人們可以穿短袖襯衣，而冬季則要穿毛線衣。試用傳熱學(xué)知識解釋這一現(xiàn)象。(提示：從分析不同季節(jié)時墻體的傳熱過程和壁溫，以及人體與墻表面的熱交換過程來解 釋這一現(xiàn)象(主要是人體與墻面的輻射傳熱的不同) )五 計算題1有一大平壁，厚度為 5，材料的導(dǎo)熱系數(shù)為 入，平壁一側(cè)的對流傳熱系數(shù)為hi，流體溫度為tfi ,另一側(cè)的復(fù)合傳熱系數(shù)為h2,環(huán)境溫度為tf2,對于通過平壁的傳熱過程，試分析下列六種情形下壁溫twi、tw2的情況：(1) 5 /

12、 入一0; oo；(2) h1o；(3) h2hi = h2；hi = 2h2；hi = 0.5h2。5 /入=0,5 /入=0,5 /入=0,(1)tw1=tw2；(2)tw1=tf1；(3)tw2=tf2；(4)tw1=tw2=( tf1+ tf2)/2；2345(5)tw1=tw2=2/3 tf1-1/3 tf2；(6)tw1=tw2=1/3 tf1-2/3 tf2) 有一測量板狀材料導(dǎo)熱系數(shù)的儀器,一側(cè)為加熱面,另一側(cè)為冷卻面,兩側(cè)溫度維 持均勻、恒定,板狀材料的兩面與熱面和冷面接觸良好,無溫度降,并且四周絕熱 良好，無散熱。已知熱面溫度為150 C,冷面溫度為80C，熱流量為58.2

13、W，板狀材料厚為25mm，表面積為0.1m2。試確定板狀材料的導(dǎo)熱系數(shù)。(入=0.2079 W/(m - K)墻由耐火磚和保溫板組成，厚度分別為5 1= 200mm和5 2=80mm ,導(dǎo)熱系數(shù)分別為入1=0.8W/(m.K)和入2= 0.11W/(m -K)，爐墻內(nèi)、外兩側(cè)表面溫度分別為tw1 = 600 C和tw2 = 50 C。試求爐墻單位面積的熱損失.(q=562.8W/m 2)一暖房玻璃的表面積為10m2,內(nèi)、外表面溫度分別為tw1 = 10C和tw2 = 5C,玻璃厚度為3.5mm，玻璃的導(dǎo)熱系數(shù)為1.4W/(m K).試求通過玻璃的散熱量.(0 =20kW)一暖房玻璃的表面積為1

14、0m2,玻璃厚度為3.5mm ,玻璃的導(dǎo)熱系數(shù)為 1.4 W/(m.K),tf2h2= 20W/(m 2.K).試求通過玻璃的散熱量及內(nèi)、外側(cè)玻璃表面6玻璃內(nèi)側(cè)空氣溫度為tf1= 18C，對流傳熱系數(shù) h1 = 5W/(m2.K)，外側(cè)空氣溫度為=2 C,對流傳熱系數(shù)的溫度。(0 =633.7W , tw1= 5.33 C, tw2=5.17C )有一根長度為500m、外徑(直徑)為300mm的熱力管道在室外，測得其外表面溫度 為48.5C,室外空氣溫度為25Co已知管外壁與空氣的復(fù)合傳熱系數(shù)為11 W/(m2.K),試計算該熱力管道的散熱量 .(0 =121.75kW)平均溫度為120C的過

15、熱蒸汽在直徑(內(nèi)徑)為60mm的管道內(nèi)流動，已知管內(nèi)單位 長度的散熱熱流密度為245W/m ,蒸汽與管壁的對流傳熱系數(shù)為500W/(m2.K)，試求管內(nèi)壁面溫度。(tw2=117.4C )有一表面積為1.5 m2、表面黑度為1的散熱片在宇宙飛船的艙外向溫度為0K的宇宙空間散熱，已知散熱片的表面溫度為87 C,試求其散熱量。(0 =1428.5W)9.10.有一表面積為0.5m2、表面黑度為1的物體在壁溫為25 C的大型真空艙內(nèi)，已知該 物體的表面溫度為150 C,試分別求該物體向外發(fā)射的總輻射能及與真空艙壁面的 凈輻射傳熱量。(0 =907.6W ,0 凈=684.07W)有一表面積為2m2、

16、表面黑度為I的平板型物體，一側(cè)表面(表面溫度為150 C ) 面向溫度恒為 25 C的大型冷卻艙，已知該表面與冷卻艙內(nèi)空氣的對流傳熱系數(shù)為25 W/(m.K)，平板厚度為15mm，平板的導(dǎo)熱系數(shù)為1.15W/(m K)，試求：(1) 該平板面向冷卻艙一側(cè)表面的復(fù)合傳熱系數(shù)；(2) 該平板另一側(cè)的表面溫度。2(h=35.95 W/(m .K) , tw2=208.6 C)第二章熱傳導(dǎo)一、名詞解釋1溫度場：某一瞬間物體內(nèi)各點溫度分布的總稱。一般來說，它是空間坐標(biāo)和時間坐標(biāo)的 函數(shù)。2. 等溫面(線)：由物體內(nèi)溫度相同的點所連成的面(或線)。3. 溫度梯度：在等溫面法線方向上最大溫度變化率。4. 熱

17、導(dǎo)率：物性參數(shù)，熱流密度矢量與溫度降度的比值，數(shù)值上等于1K/m的溫度梯度 作用下產(chǎn)生的熱流密度。熱導(dǎo)率是材料固有的熱物理性質(zhì)，表示物質(zhì)導(dǎo)熱能力的大小。5. 導(dǎo)溫系數(shù)：材料傳播溫度變化能力大小的指標(biāo)。6穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱：物體中各點溫度不隨時間而改變的導(dǎo)熱過程。7非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱：物體中各點溫度隨時間而改變的導(dǎo)熱過程。&傅里葉定律：在各向同性均質(zhì)的導(dǎo)熱物體中，通過某導(dǎo)熱面積的熱流密度正比于該導(dǎo)熱 面法向溫度變化率。9.保溫(隔熱)材料：入 0.12 W/(m K)(平均溫度不高于 350 C時)的材料。10肋效率：肋片實際散熱量與肋片最大可能散熱量之比。給導(dǎo)熱過程11. 接觸熱阻：材料表面由于存在一定的粗糙度

18、使相接觸的表面之間存在間隙， 帶來額外熱阻。12. 定解條件(單值性條件)：使微分方程獲得適合某一特定問題解的附加條件，包括初始條 件和邊界條件。二、填空題1. 導(dǎo)熱基本定律是定律，可表述為廠7臥(傅立葉，)2. 非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱時，物體內(nèi)的 (溫度，時間)3. 導(dǎo)溫系數(shù)的表達式為場和熱流量隨而變化。，單位是，其物理意義為2（a=入/C P ,m /S,材料傳播溫度變化能力的指標(biāo)）肋效率的定義為。（肋片實際散熱量與肋片最大可能散熱量之比。 按照導(dǎo)熱機理，水的氣、液、固三種狀態(tài)中（氣）一般，材料的導(dǎo)熱系數(shù)與 _（種類，溫度） 保溫材料是指的材料.（入 0.12 W/（m K）（平均溫度不高于 350

19、C時）已知材料的導(dǎo)熱系數(shù)與溫度的關(guān)系為入=入0（1+bt），當(dāng)材料兩側(cè)壁溫分別為t1、t2時,其平均導(dǎo)熱系數(shù)可取下的導(dǎo)熱系數(shù)。（t1+t2）/2）發(fā)電機水冷、氫冷、空冷三種方式中，以式的效果最差。（水冷、空冷） 第三類邊界條件是指已知 。（物體邊界與周圍流體間的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)h及周圍流體的溫度tf）及其單值性條件可以完整地描述一個具體的導(dǎo)熱問題。 （導(dǎo)熱微分方程） 第一類邊界條件是（給定物體邊界上任何時刻的溫度分布）13. 初始條件是指 。（如以某時刻作為時間的起算點，在該時刻導(dǎo)熱物體內(nèi)的溫度分布）14. 通過長圓筒壁導(dǎo)熱時，圓筒壁內(nèi)的溫度呈 分布規(guī)律. （對數(shù)曲線）15. 溫度梯度表示溫度場內(nèi)

20、的某一地點等溫面法線方向的 （溫度變化率）16. 第二類邊界條件是指4.5.6.7.9.10.11.12.有關(guān)。（給定物體邊界上任何時刻的熱流密度q w分布）選擇題1.2.3.(1)(2)(3)(4)4.）態(tài)下的導(dǎo)熱系數(shù)最小。方式的效果最好,當(dāng)采用加肋片的方法增強傳熱時，最有效的辦法是將肋片加在哪一側(cè)（1）傳熱系數(shù)較大的一側(cè)（2）傳熱系數(shù)較小的一側(cè)（3）流體溫度較高的一側(cè)（4）流體溫度較低的一側(cè)下列各參數(shù)中，屬于物性參數(shù)的是：肋化系數(shù)（2）導(dǎo)熱系數(shù)（3）導(dǎo)溫系數(shù)（4）傳熱系數(shù)導(dǎo)溫系數(shù)的物理意義是什么 ？表明材料導(dǎo)熱能力的強弱反映了材料的儲熱能力反映材料傳播溫度變化的能力 表明導(dǎo)熱系數(shù)大的材料一

21、定是導(dǎo)溫系數(shù)大的材料常溫下，下列物質(zhì)中哪一種材料的導(dǎo)熱系數(shù)較大？（1）純銅碳鋼（3）不銹鋼（4）黃銅5.6.7.9.10.溫度梯度表示溫度場內(nèi)的某一點等溫面上什么方向的溫度變化率？(1)切線方向(2)法線方向任意方向溫度降低方向接觸熱阻的存在使相接觸的兩個導(dǎo)熱壁面之間產(chǎn)生什么影響？(1)出現(xiàn)溫差(2)出現(xiàn)臨界熱流(3)促進傳熱(4)沒有影響下述哪一點不是熱力設(shè)備與冷凍設(shè)備加保溫材料的目的？(1)防止熱量(或冷量)損失(2)提高熱負(fù)荷(3)防止?fàn)C傷(或凍傷)(4)保持流體溫度某熱力管道采用兩種導(dǎo)熱系數(shù)不同的保溫材料進行保溫，為了達到較好的保溫效果，應(yīng)將哪種材料放在內(nèi)層？導(dǎo)熱系數(shù)較大的材料(2)導(dǎo)

22、熱系數(shù)較小的材料(3)任選一種均可(4)無法確定金屬含有較多的雜質(zhì)，則其導(dǎo)熱系數(shù)將如何變化?(1)變大(3)不變下列材料中，(1)鋁合金(3)不銹鋼(2)變小(4)可能變大，也可能變小 導(dǎo)熱材料較差的材料是什么？(2)鑄鐵(4)普通玻璃11.12.13.14.15.16.(1)(2)(3)(4)物體之間發(fā)生熱傳導(dǎo)的動力是什么？(1)溫度場(2)溫差(3)等溫面(4)微觀粒子運動下面哪種物質(zhì)材料具有較大的導(dǎo)熱系數(shù)？(1)水(2)空氣(3)水蒸氣(4)冰塊通過大平壁導(dǎo)熱時，大平壁內(nèi)的溫度分布規(guī)律是下述哪一種？直線(2)雙曲線(3)拋物線(4)對數(shù)曲線若已知某種氣體的密度為0.617kg/ m3,比

23、熱為1.122 kJ/(kg -K)，導(dǎo)熱系數(shù)為0.0484W/(m.K)，則其導(dǎo)溫系數(shù)是多少 ？()(1)14.3m2/s(2)69.9 X 10-6m2/s(3)0.0699m2/ s 1.43 X 104m2/ s已知某一導(dǎo)熱平壁的兩側(cè)壁面溫差是30 C,材料的導(dǎo)熱系數(shù)是22W/ (m.K),通過的熱流密度是300W/ m2,則該平壁的壁厚是多少？()(1)220m(2)22m(3) 2.2m(4)0.22m第二類邊界條件是什么？已知物體邊界上的溫度分布。已知物體表面與周圍介質(zhì)之間的傳熱情況。已知物體邊界上的熱流密度。已知物體邊界上流體的溫度與流速。17. 冬天用手分別觸摸置于同一環(huán)境中

24、的木塊和鐵塊，感到鐵塊很涼，這是什么原因(1)因為鐵塊的溫度比木塊低(2)因為鐵塊摸上去比木塊硬(3)因為鐵塊的導(dǎo)熱系數(shù)比木塊大(4)因為鐵塊的導(dǎo)溫系數(shù)比木塊大18. 什么情況下圓筒壁導(dǎo)熱可以按平壁處理？(1)當(dāng)其長度大于其外半徑的10倍時(2)當(dāng)其長度是其壁厚的10倍時(3)當(dāng)其外徑大于2倍的內(nèi)徑時(4)當(dāng)其外徑大于其壁厚的4倍時19. 溫度升高時，氣體的導(dǎo)熱系數(shù)一般隨溫度會發(fā)生怎樣的變化？()(1)增大(2)減小(3)不變(4)可能增大也可能減小20. 一般情況下，對于材料的導(dǎo)熱系數(shù)，下述哪種說法是錯誤的？(1)合金小于純金屬(2)氣體小于固體液體小于固體(4)導(dǎo)電體小于非導(dǎo)電體21 下列

25、那種情況內(nèi)燃機汽缸溫度場不會隨時間發(fā)生變化？(1)內(nèi)燃機啟動過程(2)內(nèi)燃機停機 (3)內(nèi)燃機變工況運行(4)內(nèi)燃機定速運行22. 在穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱中，已知三層平壁的內(nèi)外表面溫度差為R入3=1 : 2: 3,則各層的溫度降為 o(1)60C、40C、20C(2)70 C 40C、10 C40C、70 C23. 材料的導(dǎo)熱能力與吸熱能力之比稱為 o(1)放熱系數(shù)(2)傳熱系數(shù)(3)導(dǎo)熱系數(shù)(4)導(dǎo)溫系數(shù)24. 蒸汽管道的內(nèi)外直徑分別為68mm和100mm導(dǎo)熱系數(shù)入1=63W/(m. C),內(nèi)表面溫度為140Co今采用玻璃棉墊料保溫，入2=0.053W/ (m. C)o若要求保溫層外表面的溫度不超過50

26、C，且蒸汽管道允許的熱損失ql=50W/m則玻璃棉墊料保溫層的厚度至少為 (1)41mm(2)54mm(3) 91mm(4)25. 導(dǎo)熱體中不同溫度的等溫面將 (1)互相相交(2)互不相交(3 )互相相切26. 材料的導(dǎo)溫系數(shù)是材料 和(1)吸熱能力/導(dǎo)熱能力 /比熱容27.120 C,三層熱阻之比 R入1、R入2、(3) 20C、40C、60C (4)10 C、28.29.30.104mmo(4)不定的比值。(2)導(dǎo)熱能力/吸熱能力(3)比熱容/導(dǎo)熱系數(shù) (4)導(dǎo)熱系數(shù)固體壁面上敷設(shè)肋片后，其實際散熱量與假設(shè)整個肋表面處于肋基溫度下的散熱量的 比值為o(1)肋壁效率(2)肋化系數(shù)(3)肋片效

27、率忽略物體內(nèi)部導(dǎo)熱熱阻的分析方法稱為(1)正規(guī)狀況法(2)數(shù)學(xué)分析法(3)下列哪個是非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱的表達式？(1)t=f (x, y, z)(2)t=f (y t )(4)無明確的專用名稱o數(shù)值解法(4)集總參數(shù)法(3) t=f (x, y)(4)t=f (z, x)下列那個表示非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱過程的無因次時間？ (1)Bi(2)Fo(3)R e (4) P r四、簡答題試解釋材料的導(dǎo)熱系數(shù)與導(dǎo)溫系數(shù)之間有什么區(qū)別和聯(lián)系。(提示：從兩者的概念、物理意義、表達式方面加以闡述，如從表達式看，導(dǎo)溫系數(shù)與導(dǎo) 熱系數(shù)成正比關(guān)系(a=入/C P)，但導(dǎo)溫系數(shù)不但與材料的導(dǎo)熱系數(shù)有關(guān)，還與材料的熱容量 (或儲熱能力)

28、也有關(guān)；從物理意義看，導(dǎo)熱系數(shù)表征材料導(dǎo)熱能力的強弱，導(dǎo)溫系數(shù)表征材 料傳播溫度變化的能力的大小，兩者都是物性參數(shù)。)2.試用所學(xué)的傳熱學(xué)知識說明用溫度計套管測量流體溫度時如何提高測溫精度。(提示：溫度計套管可以看作是一根吸熱的管狀肋(等截面直肋)，利用等截面直肋計算肋1.H，延長溫度 如采用不銹鋼管，降低5 ,減小溫度計套管的壁厚，提高h增強溫度計套管與流體之間的熱交換。)試寫出直角坐標(biāo)系中，一維非穩(wěn)態(tài)無內(nèi)熱源常導(dǎo)熱系數(shù)導(dǎo)熱問題的導(dǎo)熱微分方程表達 式；并請說明導(dǎo)熱問題常見的三類邊界條件。不要用采用薄壁端溫度th的結(jié)果，可得采用溫度計套管后造成的測量誤差 t 為厶 t=tf-th= tf t0

29、，其中ch(mH )mH彳熱彳護，欲使測量誤差 t下降，可以采用以下幾種措施:(1) 降低壁面與流體的溫差(tf-to)，也就是想辦法使肋基溫度 to接近tf,可以通過對流體 通道的外表面采取保溫措施來實現(xiàn)。(2) 增大(mH)值，使分母ch(mH)增大。具體可以用以下手段實現(xiàn)：增加 計套管的長度；減小入，采用導(dǎo)熱系數(shù)小的材料做溫度計套管， 銅管。因為不銹鋼的導(dǎo)熱系數(shù)比銅和碳鋼小。 管。3.10.提示：直角坐標(biāo)系下一維非穩(wěn)態(tài)無內(nèi)熱源導(dǎo)熱問題的導(dǎo)熱微分方程式dt2t第一類邊界條件:T 0,tw=fw(X, T )第二類邊界條件:T 0, A = fw(x/r)3丿w第三類邊界條件:T 0,兀(o

30、n 丿w8.9.4. 在一根蒸汽管道上需要加裝一根測溫套管，有三種材料可選：銅、鋁、不銹鋼。問選用哪種材料所引起的測溫誤差最小，為什么？為減小測量誤差，在套管尺寸的選擇上還應(yīng)注意哪些問題？(提示：與簡答題 2的第(2)點類似，套管材料應(yīng)選用不銹鋼，因給出的三種材料中，不銹 鋼的導(dǎo)熱系數(shù)最小)5. 什么是接觸熱阻？減少固體壁面之間的接觸熱阻有哪些方法？(提示：材料表面由于存在一定的粗糙度使相接觸的表面之間存在間隙，給導(dǎo)熱過程帶來 額外熱阻稱為接觸熱阻，接觸熱阻的存在使相鄰的兩個表面產(chǎn)生溫降(溫度不連續(xù))。接觸熱阻主要與表面粗糙度、表面所受壓力、材料硬度、溫度及周圍介質(zhì)的物性等有關(guān)，因此可以從這些

31、方面考慮減少接觸熱阻的方法，此外，也可在固體接觸面之間襯以導(dǎo)熱系數(shù)大的銅箔或鋁箔等以減少接觸熱阻。)6.管外包兩種不同導(dǎo)熱系數(shù)材料以減少熱損失，若，試問如何布置合理？某一維導(dǎo)熱平板，平板兩側(cè)表面溫度分別為 T1和T2 ,厚度為&。在這個溫度范圍內(nèi)導(dǎo)熱 系數(shù)與溫度的關(guān)系為 扎=11內(nèi)，求平板內(nèi)的溫度分布？有人認(rèn)為，傅里葉定律并不顯含時間，因此不能用來計算非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱的熱量。你認(rèn)為對嗎？導(dǎo)熱是由于微觀粒子的擴散作用形成的。迄今為止，描述物質(zhì)內(nèi)部導(dǎo)熱機理的物理模型有哪些？用它們可以分別描述哪些物質(zhì)內(nèi)部的導(dǎo)熱過程？用穩(wěn)定法平板導(dǎo)熱儀對某廠提供的保溫試材的導(dǎo)熱系數(shù)進行測定，試驗時從低溫開始,依次在6個不同

32、溫度下測得6個導(dǎo)熱系數(shù)值。這些數(shù)據(jù)表明該材料的導(dǎo)熱系數(shù)隨溫度7.11.12.13.升高而下降，這一規(guī)律與絕熱保溫材料的導(dǎo)熱機理不符，經(jīng)檢查未發(fā)現(xiàn)實驗裝置有問 題，試分析問題可能出在哪里？在超低溫工程中要使用導(dǎo)熱系數(shù)很低的超級保溫材料。如果要你去研制一種這樣的新 保溫材料，試從導(dǎo)熱機理出發(fā)設(shè)計一種超級保溫材料，列出你為降低導(dǎo)熱系數(shù)采取了 哪些措施？并解釋其物理原因？試對比分析在氣體中由分子熱運動產(chǎn)生的熱量遷移與在金屬中自由電子熱運動產(chǎn)生的 能量遷移這兩個物理模型的共同點和差異之處。在任意直角坐標(biāo)系下， 對于以下兩種關(guān)于第三類邊界條件的表達形式，你認(rèn)為哪個對, 哪個不對，或者無法判別？陳述你的判斷

33、和理由。-A呱Xz0-AX xA(Tf TxM)=h(TxM _Tf )14.15.16.17.18.一維常物性穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱中，溫度分布與導(dǎo)熱系數(shù)無關(guān)的條件有哪些？發(fā)生在一個短圓柱中的導(dǎo)熱問題，在哪些情況下可以按一維導(dǎo)熱問題來處理？擴展表面中的導(dǎo)熱問題可以按一維處理的條件什么？有人認(rèn)為，只要擴展表面細(xì)長， 就可以按一維問題處理，你同意這種觀點嗎？某材料導(dǎo)熱系數(shù)與溫度的關(guān)系為A=/0(1 +bT2)，式中).0,b為常數(shù)，若用這種材料制成平板，試求其單位面積的熱阻表達式。對于如圖所示的兩種水平夾層，試分析冷、熱表面間熱量交換的方式有何不同？如果 要通過實驗來測定夾層中流體的導(dǎo)熱系數(shù)，應(yīng)采用哪一種布置

34、？熱面冷面19.20.21.22.(b)夾層熱面在下在測量金屬導(dǎo)熱系數(shù)的實驗中，為什么通常把試件制作成細(xì)而長的棒？ 高溫下氣體導(dǎo)熱系數(shù)的測定有何困難？在實際中能否用常溫下的數(shù)據(jù)來替代？ 肋化系數(shù)，肋效率和肋壁效率是如何定義的？在選用和設(shè)計肋片時它們有何用途？ 有兩根材料不同，厚度均為 2 6的等截面直肋 A和B，處于相同的換熱環(huán)境中，肋基 溫度均為T0，肋端絕熱，它們的表面均被溫度為 Tf、對流換熱系數(shù)h為常數(shù)的流體所 冷卻，且5/ZVh。現(xiàn)測得材料A和B內(nèi)的溫度分布如圖所示， 試分析材料A和B 導(dǎo)熱系數(shù)的大小。(a)夾層冷面在下實用中常常布置成如圖所示的斜插形為測量管道內(nèi)流體的溫度，可采用溫

35、度計套管。 式，試從傳熱學(xué)的角度解釋其合理性。23.3.24.25.26.27.28.29.30.五、計算題覆蓋熱絕緣層是否在任何情況下都能減少熱損失？保溫層是否越厚越好？對室內(nèi)冷凍管道和熱力管道的保溫層設(shè)計有何不同？在管道內(nèi)部貼上一層保溫材料，是否存在某一臨界絕熱直徑？為什么？非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱的正規(guī)狀況階段或充分發(fā)展階段在物理過程及數(shù)學(xué)處理上有什么特點？ 有人認(rèn)為，當(dāng)非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱過程經(jīng)歷時間很長時，采用諾模圖計算所得到的結(jié)果是錯誤的。理由是：這個圖表明，物體中各點的過余溫度與中心截面過余溫度的比值僅與幾何位置和畢渥數(shù) Bi有關(guān)，而與時間無關(guān)。但當(dāng)時間趨于無限大時，物體中各點的溫度應(yīng)趨于流體溫度，所以

36、兩者是有矛盾的。你如何看待這一問題？有人這樣分析：在一維無限大平板中心溫度的諾模圖中，當(dāng)Z越小時，A/(h6)越小，此時其他參數(shù)不變時， &/住越小，即表明0c越小，平板中心溫度就越接近于流體溫度。 這說明物體被流體加熱時，其 /越小(fCp 定)反而溫升越快，與事實不符。請指 出上述分析錯誤在什么地方？試分析當(dāng)Fo0. 048m。)外徑為250mm的鋼管，若在其外表面包以 6.5mm石棉(入1 = 0.166W/ (m - 其外包以25mm的玻璃纖維(入2= 0.043W/(m K)，玻璃纖維外表面溫度為 管溫度為315C，求單位長度鋼管的熱損失和兩保溫層界面的溫度。(提示：這是一個一維通過

37、雙層圓筒壁的導(dǎo)熱問題。答案：ql=399 .K)，再在38C，鋼8W / m ,twm=295 . 6Co由于鋼管的管徑比較大，保溫層厚度相對較薄， 可忽略管徑曲率的影響，若用平壁公式計算，則答案為ql = 394. 8W/ m, twm=297 . 5 C,熱流密度的誤差為-1 . 25%，壁溫的誤差為+0. 0064%，由此可見，用平壁公式計算圓筒壁的導(dǎo)熱問題， 要求管徑足夠大或 d外/d內(nèi)V2o當(dāng)然，在一般的工程計算中，該誤差是可以接受的。有一厚為25mm的平面紅磚墻，導(dǎo)熱系數(shù)為0.5 W/(m.K)，在其外表面上覆蓋了一層導(dǎo)熱系數(shù)為0.2W/ (m -K)、厚為3mm的抹面材料，為使墻

38、面的散熱損失小于200W/m試計算：1)2)3),在磚墻內(nèi)側(cè)再加一層導(dǎo)熱系數(shù)為0.l W/(m K)的保溫材料，墻體與環(huán)境接觸的兩個表面溫度分別為 25C和-10C .問:1)2)內(nèi)層所加保溫材料應(yīng)為多厚才能達到要求 ?若將外表面的抹面材料厚度從3mm增加到5mm ,其他條件不變，則單位面積散熱量為多少 ?若墻體總面積為1500m2，通過墻面將損失多少熱量 ？答案：5 0 . 011m , q =3) (提示：這是一個一維穩(wěn)態(tài)通過三層平壁的導(dǎo)熱問題。2189. 2W/m 2；4.50 = 283. 8kW。)某熱力管道的外徑(直徑)為100mm ,壁溫為350C,在管道外包有一層 50mm厚、

39、導(dǎo)熱 系數(shù)為0.05 W/(m K)的微孔硅酸鈣制品作為保溫材料，現(xiàn)測得保溫材料的外表面溫 度為70C,問1000m長的管道每小時的熱損失是多少 / kg)，每年將損失多少標(biāo)煤？ (提示：這是一個一維穩(wěn)態(tài)通過單層圓筒壁的導(dǎo)熱問題。熱損失折合標(biāo)煤 136. 6噸/年。 ) 外徑(直徑)為100mm、壁溫為350 C的某熱力管道， 行保溫設(shè)計,設(shè)計要求保溫層外表面溫度不超過 / kg)計算，每公里長管道熱損失不超過每年?若折合成標(biāo)煤 (發(fā)熱量 7000kcal答案：0= 4. 57X 105kJ/ h,為了降低其散熱損失，需要重新進50C，散熱量按標(biāo)煤(發(fā)熱量7000kcal100 噸標(biāo)煤的發(fā)熱量

40、，保溫材料采用導(dǎo)熱67系數(shù)為0.048W/(m K)的微孔硅酸鈣制品，問需要保溫層的厚度是多少？(提示：這是一個一維穩(wěn)態(tài)通過單層圓筒壁的導(dǎo)熱問題。答案：保溫層厚度至少 82. 4mm。對于某一大平壁, 有三種保溫方案可以選擇： 采用三層材料保溫： 50mm 厚的膨脹珍 珠巖，導(dǎo)熱系數(shù)為 0.08 W/(m K), 20mm厚的粉煤灰磚，導(dǎo)熱系數(shù)0.22 W/(m.K),5mm厚的水泥，導(dǎo)熱系數(shù)為0.8W/ (m K);采用兩層材料保溫：60mm厚的礦渣棉， 導(dǎo)熱系數(shù)為0.06W/ (m K) , 15mm厚的混凝土板，導(dǎo)熱系數(shù)為0.79 W/ (m.K);三層材料保溫：25mm的輕質(zhì)耐火磚，導(dǎo)

41、熱系數(shù)為0.3 W/(m.K) , 30mm厚的玻璃棉氈，導(dǎo)熱系數(shù)0.04W/(m.K) , 20mm厚的紅磚，導(dǎo)熱系數(shù)為0.49 W/(m.K)。問單純從減少 熱損失的角度分析，采用哪種方案最好 ?(提示：這是一個計算多層平壁導(dǎo)熱熱阻的問題,導(dǎo)熱熱阻越大,其熱損失越小。 答案：這三種方案中,采用第二種方案的散熱損失最少。)一外徑為25mm的碳鋼管外裝有高為 12.5mm、厚1mm的等厚度環(huán)肋(碳鋼制，導(dǎo)熱系 數(shù)取45 W/ (m K)，肋片間距為 5mm，肋片與管外流體的對流傳熱系數(shù)為55W /2(m .K)，問：1) 環(huán)肋的肋效率為多少 ?2)若管長為1m,相當(dāng)于整根管子肋側(cè)傳熱面積，其總

42、面積肋效率又為多少3) 加肋前后傳熱面積增大了幾倍 ? (提示：這是一個計算等厚度環(huán)肋的肋效率的問題,可通過查肋效率圖得到肋片效率, 再計算相對于總換熱面積的總面積肋效率 面積,除以管子的總換熱面積 )。答案：(1)n f= 76%, (2) n 0= 78.已知外徑為 25mm 的碳鋼管外裝有高為(等于肋片換熱面積乘肋片效率加上肋基光壁2； (3)加肋前后換熱面積增大了87倍。 )12.5mm、厚1mm、肋效率為 76%的等厚度環(huán)55W/(m2.C)，管壁溫度為肋，肋片間距為 5mm，肋片與管外流體的對流傳熱系數(shù)為150C，管外流體溫度為 300C,問：1) 每米長管子的傳熱量為多少 ?2)

43、 與光管相比傳熱量增大了幾倍 ? (提示：這是一個計算等厚度環(huán)肋肋管總換熱量的問題,可以將肋片換熱量與肋基光壁 的換熱量分別計算相加得到總換熱量, 也可通過計算總面積肋效率后得到總換熱量, 這8兩種方法的結(jié)果是一樣的，后者常用于計算通過肋壁的傳熱中。答案：(1)4 . 405kW/ m； (2)換熱量與末加肋前相比增大了6. 8倍。)9. 外直徑為50mm的蒸汽管道外表面溫度為 400 C,其外包裹有厚度為 40 mm，導(dǎo)熱系數(shù)為0.11W/(mK)的礦渣棉，礦渣棉外又包有厚為45mm的煤灰泡沫磚，其導(dǎo)熱系數(shù)與磚層平均溫度的關(guān)系為：k =0.099 +0.0002 T。煤灰泡沫磚外表面溫度為5

44、0 C，已知煤灰泡沫磚最高耐溫為300C，試檢查煤灰泡沫磚的溫度有無超過最高溫度？并求單位管長的 熱損失。10. 輸電的導(dǎo)線可以看作為有內(nèi)熱源的無限長圓柱體。假設(shè)圓柱體壁面有均勻恒定的溫度Tw，內(nèi)熱源qv和導(dǎo)熱系數(shù)為常數(shù)，圓柱體半徑為0。試求在穩(wěn)態(tài)條件下圓柱體內(nèi)的溫度分布。11. 一根圓截面的不銹鋼肋片，導(dǎo)熱系數(shù)Z=20W/(mK)，直徑d為20mm，長度丨為100 mm ,肋基溫度為300 C,周圍流體溫度為50 C,對流換熱系數(shù)為h =10w/(m2K),肋尖端面是 絕熱的。試求：肋片的傳熱量，肋端溫度，不用肋片時肋基壁面的傳熱量，用導(dǎo)熱系數(shù)為無限大的假想肋片代替不銹鋼肋片時的傳熱量。12

45、. 噴氣渦輪發(fā)動機最后幾個透平級中之一的一個靜止葉片，葉片高75mm,橫截面積A為460W/m2K,要使葉片端部溫度不超過160mm2,周長P為50mm。除葉片的底表面，即葉片和透平連接的葉片根部外，葉片整 個表面上流過540 C的氣體。氣體和葉片表面之間的平均對流換熱系數(shù)約為 葉片材料的導(dǎo)熱系數(shù)為170W/mK。假設(shè)允許作準(zhǔn)一維分析，480C，試計算葉片根部必須保持的溫度。0.8mm ,高20mm，肋的導(dǎo)熱20W/m2K，求每米管長散熱13. 外徑40mm的管道，壁溫為120C，外裝縱肋12片，肋厚 系數(shù)為95W/mK，周圍介質(zhì)溫度為 20 C，對流換熱系數(shù)為 量。吸熱板面向太陽的一面涂有1

46、4. 如圖所示是平板式太陽能熱水器的一種簡單的吸熱板結(jié)構(gòu)，一層對太陽輻射吸收率很高的材料，吸熱板的背面設(shè)置了一組平行的管子，其內(nèi)通以冷 卻水以吸收太陽輻射，管子之間則充滿絕熱材料。吸熱板的正面在接受太陽輻射的同時受到環(huán)境的冷卻。設(shè)凈吸收的太陽輻射為qr，表面對流換熱系數(shù)為h，空氣溫度為 &,管子與吸熱板結(jié)合處的溫度為T0，試寫出確定吸熱板中溫度分布的數(shù)學(xué)描寫并求解之。吸熱板示意圖分析：(1)簡化，兩根管子的溫度一致，取 s/2吸熱平板作為研究對象(2) 吸熱板背面絕熱，相當(dāng)于對稱面-To,iUllUt t t t t t t(3) 建立數(shù)學(xué)模型dT.qv c+ =0 dx 人dQ hP(TkT

47、)dx+qPdx hP _ qr、Adxqv =一 = =一一(T 一忘一丄)dVAdxAh300 C的鋁制模15. 在模擬渦輪葉片前緣沖擊冷卻試驗中，用溫度為20C的冷空氣沖擊6x10-m2 ,冷吹風(fēng)1分鐘后，試件溫度為60 C，試的導(dǎo)熱系數(shù)3p=2700Kg/m。沖擊管型試件。試件幾何尺寸如圖所示：沖擊表面積為體積為10-m3問對流換熱系數(shù)為多少？已知鋁A=200W/(mK);比熱容 c =0.9KJ/(KgK);密度16.有一電烙鐵通電之后，加在電阻絲上的功率為Q0 , 一方面使烙鐵頭的內(nèi)能增加，另一方面通過烙鐵頭表面向外對流換熱。如果烙鐵頭可看成是一個集總熱容體，其物 性參數(shù)為已知，環(huán)

48、境溫度及對流換熱系數(shù)為常數(shù)，試分析烙鐵頭的溫度隨時間變化 的函數(shù)關(guān)系。17. 直徑12cm的鐵球(幾=52W/(mK); a =1.7x10m 討論本例題得到的是一個代數(shù)方程式。運用控制體的概念來進行數(shù)學(xué)建模在以后的學(xué)習(xí)中可以 進一步領(lǐng)會。19. 一根外徑為0.3m，壁厚為3mm，長為10m的圓管，入口溫度為 80C的水以0.1m/s 的平均速度在管內(nèi)流動，管道外部橫向流過溫度為20 C的空氣，實驗測得管道外壁面的平均溫度為 75C，水的出口溫度為 78C。已知水的定壓比熱為4187J/(kgK)，密度為980kg/m3，試確定空氣與管道之間的對流換熱系數(shù)。解：根據(jù)熱量傳遞過程中能量守恒的定理

49、，管內(nèi)水的散熱量必然等于管道外壁與空氣之間的對流換熱量管內(nèi)水的散熱量為Q = fUAcCp (Tin Tout )；L 2 J L2 J L22式中 Ac 為管道流通截面積，Ac =d2 =(d0 2b)2 =(0.3 2X0.003)2 =0.0679m2444a) Q =980X0.1 咒0.0679咒41878078)=5572227 W(2) 管道外壁與空氣之間的對流換熱量為b) Q =hA(Tw Tf)=m0l(Tw 二Tf )h =兀咒0.310叫7520) =518.1h (W) 管內(nèi)水的散熱量等于管道外壁與空氣之間的對流換熱量a) 518.1h =5572227b) h =10

50、7.55W/(m2K)20. 10cm厚的平板兩側(cè)面分別保持為100 C和0C,導(dǎo)熱系數(shù)按照A =扎(1+bT)關(guān)系隨溫度變化。在 T=0 C時，Z=50W/(mK)，T=100 C時，Z=100W/(mK)，求熱流密度和/s)在對流換熱系數(shù) h=75W/(m2K)的油池內(nèi)冷卻42分鐘，若對直徑為30cm的不銹鋼球(幾=14W/(mK); 3.10-6m2/s )實現(xiàn)相似冷卻過程需多少時間？對流換熱系數(shù)為多少？18. 一臺輸出功率為 750W用于水中工作的電阻加熱器，總的暴露面積為0.1m2，在水中的表面對流換熱系數(shù)為h =200W/(m K)，水溫為37C。試確定(1)在設(shè)計工況下 加熱器的表面溫度；(2)如果放置在37 C的空氣中，表面對流換熱系數(shù)變?yōu)?h =8W/(m K)，此時的穩(wěn)態(tài)表面溫度如何變化。 解：取整個加熱器作為控制體，由于處于穩(wěn)定狀態(tài)，故控制體內(nèi)儲存能量的變化為零。i.0 +750 =hA(Tw -Tf