传热学基础试题及答案

传热学基础试题

一、选择题

1．对于燃气加热炉：高温烟气→内炉壁→外炉壁→空气的传热过程次序为

A.复合换热、导热、对流换热 B.对流换热、复合换热、导热 C.导热、对流换热、复合换热 D.复合换热、对流换热、导热 2．温度对辐射换热的影响（ ）对对流换热的影响。

A.等于 B.大于 C.小于

D.可能大于、小于

3．对流换热系数为1000W/（m2·K）、温度为77℃的水流经27℃的壁面，其对流换热的热流密度为（ ）

A.8×104W/m2 B.6×104 W/m2 C.7×104 W/m2 D.5×104 W/m2

4．在无内热源、物性为常数且温度只沿径向变化的一维圆筒壁(t1 >t2,r1

A.

dtdtdtdtdtdt B. C. ???drr?r1drr?r2drr?r1drr?r2drr?r1drr?r25．黑体的有效辐射____其本身辐射,而灰体的有效辐射（ ）其本身辐射。 A．等于 等于 B.等于 大于 C.大于 大于 D.大于 等于 6．有一个由四个平面组成的四边形长通道，其内表面分别以1、2、3、4表示，已知角系数X1，2=0.4,X1，4=0.25，则X1，3为（ ）。

A. 0.5 B. 0.65 C. 0.15 D. 0.35 7.准则方程式Nu=f(Gr,Pr)反映了( )的变化规律。

A.强制对流换热 B.凝结对流换热 C.自然对流换热 D.核态沸腾换热

8．当采用加肋片的方法增强传热时，将肋片加在（ ）会最有效。

1

A. 换热系数较大一侧 B. 热流体一侧 C. 换热系数较小一侧 D. 冷流体一侧

9. 某热力管道采用两种导热系数不同的保温材料进行保温，为了达到较好的保温效果，应将( )材料放在内层。

A. 导热系数较大的材料 B. 导热系数较小的材料 C. 任选一种均可 D. 不能确定

10．下列各种方法中，属于削弱传热的方法是( )

A.增加流体流速 B.管内加插入物增加流体扰动 C. 设置肋片 D.采用导热系数较小的材料使导热热阻增加

11.由炉膛火焰向水冷壁传热的主要方式是( )

A.热辐射 B.热对流 C.导热 D.都不是 12.准则方程式Nu=f(Gr,Pr)反映了( )的变化规律。 A.强制对流换热 B.凝结对流换热 C.自然对流换热 D.核态沸腾换热

13.判断管内紊流强制对流是否需要进行入口效应修正的依据是( ) A.l/d≥70 B.Re≥104 C.l/d<50 D.l/d<104 14.下列各种方法中，属于削弱传热的方法是( ) A.增加流体流度 B.设置肋片

C.管内加插入物增加流体扰动 D.采用导热系数较小的材料使导热热阻增加

15.冷热流体的温度给定，换热器热流体侧结垢会使传热壁面的温度( ) A.增加 B.减小 C.不变 D.有时增加，有时减小 16.将保温瓶的双层玻璃中间抽成真空，其目的是( ) A.减少导热 B.减小对流换热

C.减少对流与辐射换热 D.减少导热与对流换热 17.下列参数中属于物性参数的是( ) A.传热系数 B.导热系数 C.换热系数 D.角系数

18.已知一顺流布置换热器的热流体进出口温度分别为300°C和150°C，冷流体进

出口温度分别为50°C和100°C，则其对数平均温差约为( ) A.100°C B.124°C C.150°C D.225°C

19.有一个由四个平面组成的四边形长通道，其内表面分别以1、2、3、4表示，已知

角系数X1，2=0.4,X1，4=0.25，则X1，3为( ) A.0.5 B.0.65 C.0.15 D.0.35

20.一金属块的表面黑度为0.4，温度为227°C，它的辐射力是( )；若表面氧化

2

后，黑度变为0.9，其辐射力将( )

A.1417.5W/m2，将增大 B.1417.5W/m2，将减小 C.60.22W/m2，将增大 D.60.22W/m2，将减小 21. 在稳态导热中 , 决定物体内温度分布的是 ( ) A. 导温系数 B. 导热系数 C. 传热系数 D. 密度

22. 下列哪个准则数反映了流体物性对对流换热的影响 ?( ) A. 雷诺数 B. 雷利数 C. 普朗特数 D. 努谢尔特数 23. 单位面积的导热热阻单位为 ( ) A. B. C. D.

24. 绝大多数情况下强制对流时的对流换热系数 ( ) 自然对流。 A. 小于 B. 等于 C. 大于 D. 无法比较 25. 对流换热系数为 100

、温度为 20 ℃的空气流经 50 ℃的壁面，其

对流换热的热流密度为（ ） A. B. C. D.

26. 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（ ）

A. 粗管和细管的 相同 B. 粗管内的 大 C. 细管内的 大 D. 无法比较

27. 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. 逆流大于顺流 B. 顺流大于逆流 C. 两者相等 D. 无法比较 28. 单位时间内离开单位表面积的总辐射能为该表面的（ ） A. 有效辐射 B. 辐射力 C. 反射辐射 D. 黑度 29. （ ）是在相同温度条件下辐射能力最强的物体。 A. 灰体 B. 磨光玻璃 C. 涂料 D. 黑体

30. 削弱辐射换热的有效方法是加遮热板，而遮热板表面的黑度应（ ） A. 大一点好 B. 小一点好 C. 大、小都一样 D. 无法判断

31 ．对于过热器中：高温烟气→外壁→内壁→过热的传热过程次序为（ ） A ．复合换热、导热、对流换热 B ．导热、对流换热、复合换热 C ．对流换热、复合换热、导热 D ．复合换热、对流换热、导热 32 ．温度对辐射换热的影响 对对流换热的影响。（ ）

A ．等于 B ．大于 C ．小于 D ．可能大于、小于

2

33 ．对流换热系数为 1000W/(m ·K) 、温度为 77 ℃的水流经 27 ℃的壁面，其对流换热的热流密度为（ ）

42 42 4242

A．8×10 W/m B.6×10 W/m C．7×10 W/m D．5×10 W/m 34 ．流体流过管内进行对流换热时，当 l/d 时，要进行入口效应的修正。（ ） A.＞ 50 B.＝ 80 C.＜ 50 D. ＝100 35 ．炉墙内壁到外壁的热传递过程为（ ）

3

A ．热对流 B ．复合换热 C ．对流换热 D ．导热 36 ．下述哪个参数表示传热过程的强烈程度？（ ） A. k B.λ C.αc D.α

37 ．雷诺准则反映了 的对比关系？（ ）

A ．重力和惯性力 B ．惯性和粘性力 C ．重力和粘性力 D ．浮升力和粘性力 38 ．下列何种材料表面的法向黑度为最大？

A ．磨光的银 B ．无光泽的黄铜 C ．各种颜色的油漆 D ．粗糙的沿

39 ．在热平衡的条件下，任何物体对黑体辐射的吸收率 同温度下该物体的黑度。（ ）

A ．大于 B ．小于 C ．恒等于 D ．无法比较 40 ．五种具有实际意义的换热过程为：导热、对流换热、复合换热、传热过程和（ ） A ．辐射换热 B ．热辐射 C ．热对流 D ．无法确定

51. 在锅炉的炉墙中：烟气 内壁 外壁 大气的热过和序为 : 【 】 A. 辐射换热 , 导热 , 复合换热 B. 导热，对流换热，辐射换热 C. 对流换热，复合换热，导热 D. 复合换热，对流换热，导热 52. 由表面 1 和表面 2 组成的封闭系统中： X 1,2 _____ X 2,1 。 A. 等于 B. 小于 C. 可能大于，等于， 小于 D. 大于

53. 流体流过短管内进行对流换热时其入口效应修正系数 【 】 A.=1 B. >1 C. <1 D. =0

54. 在其他条件相同的情况下 , 下列哪种物质的导热能力最差 ? 【 】 A. 空气 B. 水 C. 氢气 D. 油

55. 下列哪种物质中不可能产生热对流 ? A. 空气 B. 水 C. 油 D. 钢板

56.Gr 准则反映了 ________ 的对比关系。

A. 重力和惯性力 B. 惯性力和粘性力 C. 重力和粘性力 D. 角系数 57. 表面辐射热阻与 ________ 无关。

A. 表面粗糙度 B. 表面温度 C. 表面积 D. 角系数 58. 气体的导热系数随温度的升高而 【 】 A. 减小 B. 不变 C.增加 D. 无法确定

59. 下列哪种设备不属于间壁式换热器 ? 【 】

A.1-2 型管壳式换热器 ? B. 2-4 型管壳式换热器 C. 套管式换热器 D. 回转式空气预热器

60. 热传递的三种基本方式为 【 】

A. 导热、热对流和传热过热 B. 导热、热对流和辐射换热 C. 导热、热对流和热辐射 D. 导热、辐射换热和对流换热

61. 对流换热牛顿冷却定律式为 Φ =aA △ t（W）指出其中的热阻表达式是（ ） ① Aa ②

③ ④ a

4

62. 一般而言，金属比非金属（介电体）的导热系数值是 （ ）

①较高的 ②较低的 ③相等的 ④接近的 63. 当物性参数为常数且无内热源时的导热微分方程式可写为 （ ） ① ② ③ 64. 如果温度场不随时间而变化，即（ ）

④

① ② ③ ④ 65. 在非稳态导热时，物体的温度随着（ ）

①形状变化 ②重量变化 ③时间变化 ④颜色变化 66. 写出

的名称 （ ）

①努谢尔特准则 ②付立叶准则 ③毕奥准则 ④普兰特准则 67. 结束导热问题数值计算迭代过程的判据之一是 （ ） ①

②

③ ④ ①或③

68. 流体在泵、风机或水压头等作用下产生的流动称为（ ）

①自然对流 ②层流 ③强制对流 ④湍流 69. 普朗特准则 Pr〉1 时，则（ ）

①δ > δ1 ②δ < δ 1 ③δ≈δ 1 ④δ/δ1≈ 0 70 格拉晓夫准则Gr越大，则表征（ ）

①浮升力越大 ②粘性力越大 ③惯性力越大 ④动量越大 71 当量直径

中 U 表示（ ）

①长度 ②宽度 ③周长 ④润湿周长 72. 横掠单管时的对流换热中，特性尺度取（ ）

①管长L ②管内径d i ③管外径d0 ④ d0-di 73. 水平圆筒外的自然对流换热的特性尺度应取（ ）

①圆筒的长度 ②圆筒外径 ③圆筒内径 ④圆筒壁厚度 74. 膜状凝结换热中的定性温度取（ ）

①蒸汽温度 ②凝结液温度 ③凝结液膜层平均温度 ④饱和温度 75 饱和沸腾时，壁温与饱和温度之差称为（ ）

①平均温度 ②绝对温差 ③相对温差 ④沸腾温差 76. 定向辐射强度与方向无关的规律称为（ ）

①普朗克定律 ②四次方定律 ③维恩定律 ④兰贝特定律

5

77. 灰体的吸收率是（ ）

① 1 ②大于1 ③定值 ④变量并小于1 78对于灰体，吸收率愈大，其反射率（ ）

①愈小 ②愈大 ③适中 ④不变 79. 角系数是纯几何因素，与物体的黑度（ ） ①无关 ②有关 ③有较大关系 ④关系很大 80. 由辐射物体表面因素产生的热阻称为（ ）

①导热热阻 ②对流热阻 ③表面热阻 ④空间热阻 81. 二氧化碳和水蒸汽在光带内都能够（ ）

①吸收辐射 ②反射辐射 ③重辐射 ④不能辐射 82. 按传热系数的符号单位，从以下列举中选择（ ） ①

②

③

④

83. 管壳式换热器归类于（ ）

①间壁式 ②回热式 ③混合式 ④再生式

84 在一般换热器设计中，考虑表面污染情况用（ ） ①利用系数 ②污垢系数 ③传热系数 ④表面传热系数 85. 表示A组分质量浓度的符号是（ ）

① C A ② A ③ C B ④ B

二．填空题

1．如果温度场随时间变化，则为 。

2. 一般来说，紊流时的对流换热强度要比层流时 。 3. 导热微分方程式的主要作用是确定 。

4．研究对流换热的主要任务是求解 ，进而确定对流换热的热流量。 5．物体的辐射力 ，其吸收率 。

6．对流换热求解准则关系式时，除可采用解析法外，还可采用 和 。

7．有效辐射为 。 8．物体的辐射力 ，其吸收率 。

9．辐射换热角系数除了具有完全取决于几何关系的特性外，还具有

6

和 的特性。

10．削弱传热时，应考虑 和 。

11.传热系数是指________，单位是________。

12.影响对流换热的主要因素有________、________、________、________和几何因素。

13.凝结有珠状凝结和膜状凝结两种形式，其中________比________换热有较大的换

热强度，工程上常用的是________。

14.某换热器刚装时传热系数为10W/(m2·K)，运行一年后因结垢传热系数降为

8W/(m2·K)，这时，污垢热阻为________。

15.某燃煤电站过热器中，烟气向管壁换热的辐射换热系数为20W/(m2·K)，对流换

热系数为40W/(m2·K)，，其复合换热系数为________。 16.导热的第三类边界条件是指已知________。

17.________及其单值性条件可以完整地描述一个具体的导热问题。

18.复杂流型换热器的平均温差Δtm可以通过逆流布置时的平均温差Δtm逆来计算，

表达式是________，其中________。

19.表面辐射热阻应用于________辐射换热计算，其值可用数学式表示为________。 20.气体辐射具有2个特点：(1)________；(2)________。 21. 如果温度场随时间变化，则为 。

22. 一般来说，紊流时的对流换热强度要比层流时 。 23. 导热微分方程式的主要作用是确定 。

24. 当 d 50 时，要考虑入口段对整个管道平均对流换热系数的影响。 25. 一般来说，顺排管束的平均对流换热系数要比叉排时 。 26. 膜状凝结时对流换热系数 珠状凝结。

27. 普朗克定律揭示了 按波长和温度的分布规律。 28. 角系数仅与 因素有关。

29. 已知某大平壁的厚度为 15mm ，材料导热系数为 0.15 ，壁面两侧的温度差为 150 ℃，则通过该平壁导热的热流密度为 。 30. 已知某流体流过固体壁面时被加热，并且 流体平均温度为 40 ℃ ，则壁面温度为 。

31 ．已知某大平壁的厚度为 10mm ，材料导热系数为 45W/(m · K) ，则通过该平壁单位导热面积的导热热阻为 。

32 ．已知某换热壁面的污垢热阻为 0.0003 （ m 2 · K ），若该换热壁面刚投入运行时的传热系数为 340W （ m 2 · K ），则该换热壁面有污垢时的传热系数为 。 33 ．采用小管径的管子是 对流换热的一种措施。 34 ．壁温接近换热系数 一侧流体的温度。

7

，

35 ．研究对流换热的主要任务是求解 ，进而确定对流换热的热流量。 36 ．热对流时，能量与 同时转移。

37 ．导热系数的大小表征物质 能力的强弱。

38 ．一般情况下气体的对流换热系数 液体的对流换热系数。 39 ．在一定的进出口温度条件下， 的平均温差最大。 40 ． 是在相同温度下辐射能力最强的物体。

41. 在一台顺流式的换热器中，已知热流体的进出口温度分别为 180 和 100 ，冷流体的进出口温度分别为40℃和80℃， 则对数平均温差为 ___________ 。 42. 已知一灰体表面的温度为127℃，黑度为 0.5，则其车辆辐射力为 ____________ 。

43. 为了达到降低壁温的目的，肋片应装在 ________ 一侧。 44. 灰体就是吸收率与 ________ 无关的物体。

45. 冬季室内暖气壁面与附近空气之间的换热属于 ________ 换热。

46. 传热系数的物理意义是指 _________ 间温度差为１时的传热热流密度。 47. 黑度是表明物体 ________ 能力强弱的一个物理量。

48. 肋壁总效率为 _______ 与肋壁侧温度均为肋基温度时的理想散热量之比。 49. 在一个传热过程中，当壁面两侧换热热阻相差较多时，增大换热热阻 _______ 一侧的换热系数对于提高传热系数最有效。

50. １－２型管壳式换热器型号中的“２”表示 _________ 。

三．简答题（每小题4分，40分）

1． 材料导热系数λ=λ0+bt,单层平壁一维稳态导热温度分布如何依b变

化，为什么？

2． 试简述导热问题常见边界条件。求解非稳态导热问题时，在利用非稳

态导热微分方程的同时，还应根据具体问题给出那些说明此问题具体特性的补充条件。

3． 各向同性常物性均匀物体中，二维稳态导热时，物体中任意一点可否

8

具有两个温度梯度？为什么？

4． 相似现象应满足什么条件。

5． 计算对流换热的换热系数h的步骤是什么。

6．写出毕渥准则与努塞尔特准则数的定义式，并说明它们的物理意义，比较两者不同之处。 7．气体辐射有哪些特点？

8．从基尔霍夫定律可以看出物体的黑度等于吸收率的结论，用于一般物体时的两个约束条件是什么？灰体是否还需要这些条件吗？

9．根据图1，试从物体内部及外部来分析其热量收支差额Q。

T h A

G E

图1

10．在两个物体表面的辐射换热过程中采用遮热板可以起到什么作用，为什么？ 当遮热板的两个表面的黑度不同时，遮热板的黑度大的表面朝向温度高的方向和温度低的方向会带来什么结果。

9

11.用准则方程式计算管内紊流对流换热系数时，为什么对短管需要进行修正(即使用

管长修正系数进行修正)。

12.请分析遮热板的原理及其在削弱辐射换热中的作用。 13. 简述非稳态导热的基本特点。

14. 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？

15. 简述物性参数导热系数和粘度对表面传热系数的影响。 16. 角系数有哪些特性？

得分 四、计算题(每小题12分，共24分)

1.某一炉墙内层由耐火砖、外层由红砖组成，厚度分别为200mm和100mm，导热系数分别为0.8W/(m·°C)和0.5W/(m·°C)，炉墙内外侧壁面温度分别为700°C和50°C，试计算： (1)该炉墙单位面积的热损失；

(2)若以导热系数为0.11W/(m·°C)的保温板代替红砖，其它条件不变，为了使炉墙单位面积热损失低于1kW/m2，至少需要用多厚的保温板。

2．如图4所示，由两个平面组成的系统在垂直于纸面方向上是很长的，试用代数法确定角系数X21，X12。ab=3m bc=4m.

a

F1

b 90?

F2

c

图4 3. 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 48 和 0.1 ，钢管内壁及保温层外壁温度分别为 220 ℃ 及 40 ℃ ，管长为 10m 。试求该管壁的散热量。 4. 一内径为 75mm 、壁厚 2.5mm 的热水管，管壁材料的导热系数为 60

10

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