传热学试题库

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一、填空题

1、根据导热机理，水的气、液和固三态中 状态下的导热系数最小。 2、导热系数的主要影响因素是 和 。

3、二维、常物性、无内热源、直角坐标系中稳态导热微分方程式为 。 4、傅里叶定律的数学表达式是 ，式中负号表

示 。

5、如果测得通过一块厚为50mm的大木板的热流密度为40W/m2，木板两侧的表面温度分别为40℃和20℃，则该木板的导热系数为 _____________ ；若将加热热流密度提高到80W/m2，该木板的一侧表面温度为25℃，则另一侧的表面温度应为_____________。

6、一无内热源的无限大平板中的温度分布可表示成t?c1x2?c2x?c3的形式，其中c1、c2和c3 为已知的常数，导热系数为?。 此时可在x?10的表面处的热流密度为 。

7、通过单圆筒壁导热的热阻表达式为

8、一个含有内热源的大平板，其导热系数为50 W/(m?K)，测得在稳定情况下，

其内部温度分布为：t?50?2500x2，则平板内的内热源生成率为 。 9、一个肋片，测的其肋基处温度为80℃，周围气体温度为30℃，表面传热系数

取20W/(m?K)。肋片表面积为0.2㎡,测得该类片的效率为0.6，则该肋片的实际散热量为 W。

10、凡平均温度不高于350℃是导热系数不大于 W/(m?K)的材料称为保

温材料。

11、第一类边界条件是 。 12、第二类边界条件是 。

13、毕渥数Bi的表达式为_________，傅里叶数Fo的表达式为__________。 14、肋的实际换热量与假设整个肋表面处于肋基温度下的散热量之比称

为 。

1

15、集总参数法的适用条件是 。

16、管槽内对流换热的入口效应是指 。

17、蒸汽在温度低于其饱和温度的壁面上有两种凝结形式，即珠状凝结

和 ；通常其中 的表面传热系数大些。 18、研究对流换热的一种方法是比拟法，它是指通过研究 传递和 传递

之间的共性，以建立表面传热系数与阻力系数相互关系的方法。 19、蒸汽与低于饱和温度的壁面接触时有两种不同的凝结方式，它们分别是

和 。

20、流体流过弯曲管道或螺旋管时，表面传热系数会 ，这是由

于 。

21、大空间自然对流换热处于 流态时有自模化特征，此时表面传热系

数与 无关。

22、判别两个同类现象相似的条件是 相等， 相似。 23、影响膜状凝结传热的主要热阻是 。

24、大空间饱和沸腾曲线可分为____________、____________、_________和

_____________四个阶段。

25、当Pr>1时，热边界层的厚度 流动边界层的厚度。

26、漫射表面（兰贝特表面）的辐射强度与 无关，灰体的 __________与投射波长无关，具有这两个性质的固体表面通常叫漫灰表面。 27、固体辐射表面的有效辐射J由 和 两部分组成。 28、气体辐射具有 和 。

29、黑体的温度越高，其最大辐射力波长越 ，描述这一性质的物理定律叫

定律。

30、黑体辐射的角系数具有三个性质，它们是

（1） ，数学表达式为 ； （2） ，数学表达式为 ； （3） ，数学表达式为 。

31、在工业上常见的温度范围内，H2、H2O、N2、CO、CO2、O2、CH4中

不参与辐射换热的气体 。

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32、4个等温、常物性表面构成的封闭系统，此系统一共有 个角系数。 33、一个可近似认为是漫灰体的表面，其温度为500K，表面的发射率为0.5，测得该平板得到的投入辐射为800W/m2，此时该平板的有效辐射为_______W/m2。

34、半球内壁对底部半圆的角系数为 。

35、如果测得通过一块厚为50mm的大木板的热流密度为40W/m2，木板两侧的

表面温度分别为40℃和20℃，则该木板的导热系数为 _____________ ；若将加热热流密度提高到80W/m2，该木板的一侧表面温度为25℃，则另一侧的表面温度应为 _____________。

36、强化遮热板作用的方法是 和 。 37、临界热绝缘直径与 和 两个参数有关。 38、加肋后的总面积与未加肋的表面之比称为 。

39、如果在一根换热管里（管内是水被加热）结了一层水垢，其他条件不变时，

管壁温度与无水垢时相比将 。

40、同温度下黑体的辐射力 灰体的辐射力。

41、若炉膛内的火焰温度在1400℃，则炉膛火焰中最大光谱辐射能量所对应的

波长约为 。

42、一直径为d长圆管被置于边长为a方形通道的正中间，则角系数X1,2为 。 43、临界热绝缘直径的定义式为 ，其意义为 。 44、在换热器热力计算中，效能定义式为 ；传热单元数定义式

为 。

45、换热器热力计算的两种方法是 和 。 46、在求解导热热阻时，常碰到变导热系数的情况。当材料的导热系数为温度的

线性函数时，常取 下的导热系数作为平均导热系数。 47、描述导热物体内部温度扯平能力的物性量叫 ，其定义式

为 。

48、流体刚流入恒壁温的管道作层流换热时，其局部对流换热系数沿管长 ，

这是因为 。

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49、同一壳管式换热器， 布置时对数平均温差最大， 布置时对数平均

温差最小。

50、动量传递和热量传递的雷诺比拟的解为 ，适用条件是_______。 51、换热器热力计算的主要基于 方程式。

52、通过平壁的传热过程的传热系数表达式 。 53、气体具有辐射能力的波长段称为 。

54、距离间隔和时间间隔在数值计算方法中称为 。 55、干燥红砖的导热系数比湿透红砖的导热系数 。 56、在热辐射分析中，把 _________称为灰体。 57、强化换热的原则是________________________________________。 58、时间常数为 ____。

59、加热壁面沉浸在具有自由表面的液体中所发生的沸腾称为 。 60、当Pr?1时，热边界层的厚度 流动边界层的厚度。 61、基尔霍夫定律数学表达式为 。

62、一维非稳态导热的分析解可以整理成无量纲过余温度?/?0与 、 和 三个无量纲数的关系式。

63、一台换热器，冷流体的入口温度为20℃, 出口温度为50℃，热流体入口温度为100℃, 出口温度为60℃，则该换热器的效能为 。

64、若上题中的换热器采用的是纯逆流布置方式，则冷热流体的对数平均温差

为 。

65、黑体的黑度为 所以它的表面热 阻为 。

66、如本题附图所示，1，2分别表示两个相 对的半球表面，则角系数X1,2为 。 67、在常物性一维稳态导热时，长圆筒壁随

半径增加，热流密度 ，大平壁随厚度增加，热流密度 。

68、按引起流动原因,对流换热可分为 和 。

69、导热集总参数系统的热惯性可由时间常数?c来描述，其影响因素

4

1 2 第66题附图

为 。

70、定性温度是 ，特性尺度是 。

71、导热系数是材料 的指标，大小等于 。 72、导热微分方程的推导依据是 和 。

73、流体横掠管束时，计算表面传热系数（换热系数）时，其特征尺寸一般

取 ，当纵向流过管束时，其特征尺寸一般取 。

74、在计算导热热阻时，若导热系数是温度的线形函数，则其定性温度取为

最准确。

75、管道的临界热绝缘直径计算式d?2?/h中，?表示 的导热系数，h表

示 的表面传热系数。

76、无量纲数hl/?中?在Bi数中是指 ，在Nu数中是指 。 77、强迫对流换热系数微分方程是根据 、 、 、

三大定律获得的。

78、纵掠平板紊流对流换热的雷诺比拟式为 。

79、格拉晓夫准则Gr是反映 、 与粘滞力的平方之比。 80、热电偶测点可以看成球体，已知其直径为0.5mm，导热系数为25W/(m?K)，

比热480J/(kg?K)，与所测流体的对流换热系数为20W/(m2?K)，其时间常数为 ，当测量稳定温度时，约需要 分钟才能准确显示所测温度。

81、由两根同心圆管组成的间壁式换热器称为 。 82、凡波长??0.38~0.76um的电磁波，属于 。

83、建立有限差分离散议程的常用方法之一是用 代替微商。 84、二维稳态温度场，在直角坐标系中，可表示为 。 85、采用集总参数法的物体，其内部温差趋近于 。

86、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。 87、采用小管径的管子是 对流换热的一种措施。

88、一般来说，顺排管束的平均对流换热系数要比叉排时 。 89、一般来说，紊流时的对流换热强度要比层流时 。

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90、导热微分方程式的主要作用是确定 。

二、选择题

1、下列材料在常温下导热系数最大的是_______。

A、纯铜 B、纯铁 C、黄铜 D、天然金刚石

2、下列工质Pr的数最小的是_______。

A、水 B、空气 C、液态金属钠 D、变压器油

n3、大空间等温竖壁湍流自然对流换热的准则关系式Nu?c?GrPr?中的指数n等于_______。

A、0.8 B、1/4 C、1/3 D、1/2

4、在研究混合对流换热问题时常用Gr/Re2来判断是否 考虑自然对流的影响，通常认为Gr/Re2小于______时可忽略自然对流的影响。 A、0.1 B、100 C、10 D、0.01

5、对于管内湍流换热的实验关联式，当管长较短时，需要进行入口效应修正，

其修正系数是一个_____的值。 A、大于1 B、小于1 C、等于1

6、水平圆筒外的自然对流换热的特性尺度应取 。 A、圆筒的长度 B、圆筒外径C、圆筒内径 D、圆筒壁厚度 7、二氧化碳和水蒸汽在光带内都能够 。 A、吸收辐射 B、反射辐射 C、重辐射 D、不能辐射 8、下列_______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

9、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

10、对于粘度很大的油，当进行外掠平板的对流换热时，在同一位置，其流动边

界层厚度?和温度边界层厚度?t的关系是____。 A、???t B、???t C、???t

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11、下列 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、各种颜色油漆 D、粗糙的铅 12、为了强化换热器的换热效果，应主要降低表面传热系数____的一侧的热阻。 A、大 B、小 C、任何

13、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 14、下列____ 准则数反映了流体物性对对流换热的影响。

A、雷诺数 B、贝克来数 C、普朗特数 D、努谢尔特数

15、绝大多数情况下强制对流时的对流换热系数____自然对流的对流换热系数。 A、小于 B、等于 C、大于 D、无法比较

16、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h相同 B、粗管内的h大 C、细管内的h大 D、无法比较

17、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 18、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 19、 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

20、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

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21、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

22、流体流过管内进行湍流对流换热时，当l/d 时，要进行入口效应的修

正。

A 、＞ 60 B、＝ 80 C 、＜ 60 D、＝ 100 23、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

24、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 25、由表面 1 和表面 2 组成的封闭系统中： X1,2____X2,1。 A、等于 B、小于 C、可能大于等于或小于 D、 大于 26、在其他条件相同的情况下 , 下列 物质的导热能力最差 。 A、空气 B、水 C、氢气 D、 油 27、下列 物质中不可能产生热对流。

A、 空气 B、 水 C、 油 D、 钢板 28、Gr 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 29、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 30、气体的导热系数随温度的升高而 。

A、减小 B、不变 C、增大 D、无法确定

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31、一般而言，金属比非金属（导电体）的导热系数值是 。 A、较高的 B、较低的 C、相等的 D、接近的 32、如果温度场不随时间而变化，即 。

?t?t?t?t?0 C、?0 D、?0 B、?0 ?y?x?z?? A、

33、对漫射表面，下列表述正确的是 。

A、光谱吸收比等于光谱发射率 B、吸收比等于发射率 C、定向辐射强度与空气方向无关

34、二氧化碳和水蒸汽只对某些特定波长下的热辐射才有明显的吸收作用。因此，对于 ，可以忽略吸收。

A、低温辐射源 B、太阳辐射 C、红外辐射 35、结束导热问题数值计算迭代过程的判据之一是 。

?k?1??k??k? A、maxti?ti?? B、maxtiti?k??ti?k?1??? ?? C、maxkti36、流体在泵、风机或水压头等作用下产生的流动称为 。 A、自然对流 B、层流 C、强制对流 D、湍流

37、一根放在空气中的电缆，其电阻为R，通过强度为I的电流，外面有一层绝

缘材料。如果减小绝缘材料的厚度，则 。

A、电缆的表面温度会提高 B、电缆表面的温度会降低 C、电缆表面温度可能升高也可能降低 38、当量直径de?4A中P表示 。 P A、长度 B、宽度 C、周长 D、润湿周长 39、横掠单管时的对流换热中，特性尺度取 。 A、管长l B、管内径di C、管外径do

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40、空气自然对流换热的表面传热系数在以下的那个范围 。

A、1~10 B、10~20 C、20~30 D、30~50 41、膜状凝结换热中的定性温度取 。

A、蒸汽温度 B、凝结液温度 C、凝结液膜层平均温度 D、饱和温度 42、饱和沸腾时，壁温与饱和温度之差称为 。

A、平均温度 B、绝对温差 C、相对温差 D、沸腾温差 43、定向辐射强度与方向无关的规律称为 。

A、普朗克定律 B、四次方定律 C、维恩定律 D、兰贝特定律 44、灰体的吸收率是 。

A、1 B、大于 1 C、定值 D、变量 45、对于灰体，吸收率愈大，其反射率 。 A、愈小 B、愈大 C、适中 D、不变 46、角系数是纯几何因素，与物体的黑度 。

A、无关 B、有关 C、有较大关系 D、关系很大 47、由辐射物体表面因素产生的热阻称为 。

A、导热热阻 B、对流热阻 C、表面热阻 D、空间热阻 48、二氧化碳和水蒸汽在光带内都能够 。

A、吸收辐射 B、反射辐射 C、重辐射 D、不能辐射 49、管壳式换热器归类于 。

A、间壁式 B、回热式 C、混合式 D、再生式 50、在一般换热器设计中，考虑表面污染情况用 。

A、利用系数 B、污垢系数 C、传热系数 D、表面传热系数

51、冬季室内气温高于室外气温，如果用裸露的热电偶测量室内空气的温度，则

温度计的读数应 。

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A、高于空气实际温度 B、等于空气实际温度 C、低于空气实际温度 52、空气横向掠过等温圆柱，从圆柱前驻点开始向后热边界层厚度在不断增加，

如果Re较小，流动保持层流，则 。

A、局部对流换热系数hx逐渐减小 B、局部对流换热系数hx保持不变 C、局部对流换热系数hx可能减小也可能增加

53、将初始温度为t0的小钢球放入温度为t?的水槽中，如果用集总参数法来分析，则再经过的时间等于时间常数tc时，铜球的温度为 。

A、t??t0?t??/2 B、t?0.632t??0.368t0 C、t?0.368t??0.632t0 54、饱和水蒸气在水平圆管外则凝结，圆管的壁温恒定，以下的方案 可 l??d，以增加单位时间内的凝结水量。

A、将圆管垂直放置 B、将圆管倾斜放置 C、在圆管外面加装低肋管 55、根据兰贝特定律，黑体的定向辐射强度在各个方向都是相同的，这表明 。

A、穿过微元黑体表面正上方的单位面积的辐射能与测上方单位面积上的辐射能相等

B、穿过微元黑体表面正上方的半球面上单位面积的辐射能最大 C、穿过微元黑体表面正上方的半球面上单位面积的辐射能最小

56、在高温蒸气管道外包敷两种不同的保温材料，一种导热系数较小，另外一种

导热系数稍大，如果包敷的厚度相同，以下说法 是正确的。 A、减少传热量，导热系数较小的材料应包在内层 B、为减少传热量，导热系数稍大的材料应包在内层 C、如何包敷材料对传热量没有影响

57、物体被加热时，其第三类边界条件可表示为 。

??t???t???t?A、?????h?tf?tW? B、????h?tf?tW? C、?????h?tW?tf?

??n?W??n?W??n?W58、季室内气温高于室外气温，如果用裸露的热电偶测量室内空气的温度，则温度计的读数应 。

A、高于空气实际的温度 B、等于空气实际的温度 C、低于空气实际的温度 59、不凝结气体的存在，将 。

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A、削弱凝结换热 B、削弱沸腾换热 C、削弱强制对流换热 60、一根未保温的钢管内通入100oC的饱和水蒸汽，用来加热室内的空气，如果需要增加传热量，则可以通过 方法来实现。

A、在管内安装肋片 B、降低管道的厚度 C、在管外安装肋片

三、名词解释

1、接触热阻 2、对流换热 3、换热器 4、光谱辐射力 5、传热系数 6、导热基本定律 7、热对流 8、接触热阻 9、对流换热 10、传热过程 11、传热系数 12、温度场 13、稳态温度场 14、稳态导热 15、非稳态导热 16、凝结换热 17、大容器沸腾 18、黑度 19、自然对流 20、吸收率 21、黑体 22、辐射力 23、复合换热 24、重辐射面 25、换热器 26、肋面总效率 27、换热器效能 28、保温效率 29、温度梯度 30、肋效率 31、遮热板 32、过余温度 33、肋片 34、显式格式 35、定性温度 36、热边界层 37、入口效应 38、内部流动 39、外部流动 40、膜状凝结 41、珠状凝结 42、灰体 43、角系数 44、基尔霍夫定律 45、投入辐射 46、有效辐射 47、污垢热阻 48、肋化系数 49、临界热绝缘直径 50、传热单元数

四、简答题

1、对于室内安装的暖气设施，试说明从热水至室内空气的热量传递过程中，包含哪些传热环节？

2、对于非黑体之间的辐射，角系数成为纯几何量的条件是什么？ 3、在工程辐射换热计算中引入灰体概念有何意义？

4、试用简练的语言说明导热、对流换热及辐射换热三种传递方式之间的联系与 区别？

6、试举5个隔热保温的措施，并用传热学理论阐明其原理?

7、采用温度计套管测量气体温度时，辐射和导热会引起测温误差，请提出提高测温精度的措施？

8、试比较竖壁上自然对流与膜状凝结的异同？

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9、简述非稳态导热的基本特点？

10、换热微分方程与导热问题的第三类边界条件表达式有什么区别？

11、试用简明的语言说明强化单相强制对流换热、核态沸腾及膜状凝结的基本思

想？

12、不凝结气体含量如何影响了蒸汽凝结时的对流换热系数值？其影响程度如

何？凝汽器如何解决这个问题？

13、写出直角坐标系中导热微分方程的一般表达式，它是根据什么原理建立起来

的？它在导热问题的分析计算中有何作用？ 14、气体辐射有哪些特点？ 15、为强化传热，可采用那些措施？ 16、简述影响导热系数的因素。 17、黑体具有什么样的性质？

18、试说明Bi书的物理意义，Bi?0和Bi??各代表什么样的换热条件？有人

认为Bi?0代表绝热工况，你是否赞同这一观点，为什么？ 19、解释螺旋管、短管和小管径管强化传热的原理？

20、由三个表面组成了一个封闭的系统，其中表面3为重辐射面，花车该系统辐

射换热的网络图，注明各热阻的表达式。

21、解释定向辐射强度和辐射力，对于黑体，给出两者的关系式。

22、一外掠平板的对流换热为例，对流换热问题的数学描述包括哪些方程（只需要文字叙述即可）？理论上如何求得表面传热系数？

23、为强化一台冷油器的传热，有人采用提高冷却水流速的方法，但发现效果并

不显著。试分析原因。

24、太阳能集热器的结构通常是将一组集热管放在一个密封的箱体内，上面是透

明的玻璃板。解释为何采用这样的结构，对集热管表面的涂层有什么样的要求？

25、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？ 26、简述物性参数导热系数和粘度对表面传热系数的影响。

27、在用热电偶测定气流的非稳态温度场时，怎样才能改善热电偶的温度响应特

性？

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28、分别写出Re、Nu、Gr各准则的表达式，并说明各物理含义。 29、实际物体的发射率ε与其吸收比α从影响因素上看有何区别？ 30、当采用肋片增强传热时，应把肋片加装在哪一侧？为什么？ 31、试解释为什么高温过热器一般采用顺流与逆流的混合布置？

32、导热系数和热扩散系数各自从什么公式产生？他们各自反映了物质的什么特

性？并指出它们的差异？

33、非周期性的加热或冷却过程可以分为哪两个阶段，它们各自有什么特征？ 34、与完全能量方程相比，边界层能量方程的最重要的特点是什么？

35、什么是沸腾换热的临界热流密度？当沸腾换热达到临界热流密度时，在什么

条件下才会对换热设备造成危害？为什么？

36、什么是定向辐射强度？满足兰贝特定律的辐射表面是什么样的表面？试列举2种这样的表面。

37、按照基尔霍夫定律地要求，物体表面的黑度等于其吸收率应该在什么条件下成立？灰体是否需要这些条件？为什么？

38、什么是显示格式？什么是显示格式计算中的稳定性问题？ 39、试简要说明对导热问题进行有限差分数值计算的基本思想与步骤？ 40、对流换热问题完整的数学描写应包括什么内容？既然对大多数实际对流换热问题尚无法求得精确解，那么建立对流换热问题的数学描写有什么意义？

五、试从传热学的观点解释下列现象

1、冰箱里结霜后，耗电量增加？

2、某厂一条架空敷设的电缆使用时发现绝缘层超温，为降温特剥去一层绝缘材料，结果发现温度更高？

3、某办公室由中央空调系统维持恒温，人们注意到尽管冬夏两季内都是20℃，但感觉却不同？

4、大气中的CO2含量增加，导致地球温度升高？ 5、同样是-6℃的气温，在南京比在北京感觉要冷一些？

6、用铝制的水壶烧开水时，尽管炉火很旺，但水壶安然无恙，但一旦壶内的水烧干后，水壶很快被烧坏分析这一现象？ 7、放置于大容器的小容器中的水能否发生沸腾现象？

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8、试用传热学来解释由于大气污染造成地球气温上升加速的原因？

9、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？ 10、在深秋晴朗无风的夜晚，草地会结霜，可气象台的天气预报却说清晨最低温

度为2℃，试解释这种现象（假设草地与地面之间绝热）。

六、分析求解

1、肋片高度增加引起两种效果：肋效率下降及散热表面积增加。因而有人认为，随着肋片高度的增加会出现一个临界高度，超过这个高度后，肋片导热热流量反而会下降。试分析这一观点的正确性。

2、利用遮热板可以减少两个辐射表面之间的辐射量。若保持两侧平板温度不变所放遮热板的位置对减弱辐射换热量的效果有无影响？若遮热板两侧的发射率不同，正向与反向放置对减弱辐射换热量又有无区别？遮热板的温度有无区别？

3、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？ 4、空调和制冷用的冷却器，其管外装的肋片往往制成百叶窗式肋片。试问肋片做成这种形式的意义？

第4题附图 5、饱和水在水平加热表面上沸腾（壁面温度可控）时，随着壁面过热度的增加， 沸腾换热表面传热系数是否也增加?为什么？

6、在寒冷的北方地区，建房用砖采用实心砖还是多孔的空心砖好？为什么？ 7、设计管壳式换热器时，指出分别在下列各种情况下，那种流体在管内流动： (1) 一种流体清洁，一种流体不清洁； (2)一种流体温度高，一种流体温度低； (3)一种流体粘度大，一种流体粘度小；

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(4)一种流体流量大，一种流体流量小。

8、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？ 9、在圆管外敷设保温层与在圆管外侧设置肋片从热阻分析的角度有什么异同？在什么情况下加保温层反而会强化其传热而加肋片反而会削弱其传热？ 10、指出热射线主要由哪两种射线组成？为什么钢锭在炉中加热时，随着温度升

高，钢锭颜色依次会发生黑、红、橙、白的变化？

11、一个原来温度为T0的铜球突然浸入液体中，该液体温度是由电热器控制，其变化关系式为：T??Tm?Asin????，其中Tm为液体的平均温度，T?为液体的温度，A为温度变化的振幅，ω为角频率。今假设球及液体的温度均可认为是集总的，且球与液体间的换热系数为常数，试建立铜球温度随时间变化的微分方程式，并解方程得出球的温度与时间的函数关系。

12、管内湍流强迫对流换热时，换热准则关系式为Nu?0.023Re0.8Prn 。试问①流速增加一倍，其它条件不变，对流换热系数h如何变化？②管径缩小一半，流速等其它条件不变h如何变化？③管径缩小一半，容积流量等其它条件不变h如何变化？

13、圆管外包上保温材料当其小于某一外直径时会使热流量增加，导出这一临界直径的表达式。球壁外包保温材料会有这种现象吗？如果有也请导出其表达式。

14、一块大平板，一侧被点加热器均匀加热，另一侧为第三类边界条件，通电前平板处于环境温度t?，电热器给出恒定的热流密度q(W/m2)。现突然合上开关。画出初始状态和最后稳定以及中间两个时刻平板内的温度分布曲线。 15、直径为d、单位长度电阻为R、发射率为?的金属棒，初始时与温度为T?的环境处于热平衡状态，后通过电流I，已知棒与环境的表面传热系数为h。试导出通电流期间金属棒温度随时间变化的规律，并写出处于新的热平衡状态的条件。（不用求解）

16、一块厚度为2?(???x??)的大平板，与温度为tf的流体处于热平衡。当时间

??0 时，左侧流体温度升高并保持为恒定温度2tf。假定平板两侧表面传热

16

系数相同，当Bi?h???0时，试确定达到新的稳态时平板中心及两侧表面的温度，画出相应的板内及流体侧温度分布的示意性曲线，并做简要说明。 17、试根据速度边界层和热边界层的概念，用量级分析的方法，从对流换热的能

量微分方程导出二维稳态、常物性、不可压缩流体外掠平板层流边界层流动时的边界层能量微分方程。

1 2 3 4 5

1 2 3 4 5 6

第17题附图

18、如图1所示，圆台上下表面分别维持在常温t1和t2，且t1?t2，材料导热系数与温度的关系为???0?1??t????0?,圆台侧面绝热。设温度仅沿x方向发生变化。试分析热流密度q、导热系数?和温度变化率dtdx是随x增大还是减小，或是不变。

T1, A1

绝热

x T2, A2

第18题附图

19、某一厚为?的一维导热平板，已知平板表面的一侧进入的热流密度为q1，而温度则为T1 。在这个温度范围内导热系数与温度的关系为??1??T? 。求平

17

板内的温度分布和平板另一侧的温度表达式。

20、物体长期置于温度恒为T?的空气中。物体中有强度为qvW?m? 的内能热源，

3并在某一时刻开始产生热量。内热源一开始产生热量，物体就在空气中升温。物体的体积为V ，表面积为F，密度为?，比热容为cp ，与周围环境的总换热系为h。如该物体内部导热热阻可以忽略，试列出该物体升温过程中的导热微分方程，并求解。

21、一根内直径为d的长管温度保持在Tw 而温度为T1的水以m的质量流量从管内流过，今假设使水与管壁间的换热系数保持不变，试导出水温沿管长方向x的变化关系。

22、如图2所示一个常物性、无内热源的二维稳态导热问题，列出图中角部节点

A的差分方程式。

23、一常物性、无内热源的二维非稳态导热问题，在直角坐标系中利用数值解法

进行求解，试列出内部节点的显示格式差分方程。

24、如图1所示，常物性、无内热源的导热体，左边界表面暴露在对流换热表面

传热系数为hc、空气和环境温度均为tf的环境中，并与环境发生辐射换热，表面的发射率为?。设x，y方向网格各自均分。试列出在二维、稳态条件下边界点?i,j?的离散方程。

i,j+1 i-1,j △y ε

3i,j i,j-1 hc,tf

?1?02h,t?25题图图

?y4y x △x ?x第24题附图

导热问题局部边界区

25、图示出了常物性、有均匀内热源 、二

18

域的网格配置，试用热平衡法建立节点0的有限差分方程式（设?x??y）。 26、图为一扇形区域中的二维、稳态、无内热源的导热问题，其一侧平直表面维

持均匀恒定温度tw , r?ri的表面绝热，其余表面与温度为t?的环境换热，表面传热系数为h，为用数值法确定区域中的温度分布，在径向和周向分别用定步长?r和??划分计算区域，节点布置如图1所示。假定区域

的物性参数已知且为常数，试用热平衡法建立节点1和7的离散方程（有限差分方程式）。（不要求整理）

I+1,j △y i-1,j h ,tf

i,j i,j-1 绝热

y x △x 第27题附图

第26题

附图

27、有一个二维、稳态、无内热源、常物性的导热体，边界如图所示；试列出图1中边界节点?i,j?的离散方程。设x，y方向的网格各自均分。

28、对下图中所示的圆截面直肋的一维稳态、无内热源、常物性导热问题，试分别列出内节点m和端部节点M的离散方程式。已知圆截面直径为d。（节点方程不必整理）

I+1,j i-1,j △y ε

29、如下图所示，常物性、无内热源的导热体，左边界表面暴露在对流换热

19

i,j i,j-1 hc,tf

y x △x

表面传热系数为hc、空气和环境温度均为tf的环境中，并与环境发生辐射换热，表面的发射率为?。设x，y方向网格各自均分。试列出在二维、稳态条件下边界点?i,j?的离散方程。

30、对下图所示的二维导热区,其内有均匀的内热源Q (W/m3),一个边界绝热,另一边界与温度为tf的液体发生对流换热,换热系数为h(W/m2?K),试列出节点1和节点2的离散方程式。

7 6 5 4 ?8 △y 9 1 2 α，tf 绝热 3 △X

七、计算题

1、一个厚度7cm的平壁，一侧绝热，另一侧暴露于温度为30℃的流体中，内热 源。??0.3?106W/m3。对流换热表面的传热系数为450W(m2?K)，平壁的导 热系数为18W?m?K?。试确定平壁中的最高温度及其位置。

2、将初始温度为80 ℃、直径为20mm的铜棒突然横置气温为20℃、流速为12ms 的风洞中，5分钟后温度降到34℃。计算空气与铜棒间换热系数。铜棒物性为：

???8954kg/m3、比热容为c?383.1J/?kg/K?、导热系数??386W/?m?K?。 3、有一圆柱体，如图2所示，表面1温度T1?550K，发射率?1?0.8，表面2温度

T2?275K，发射率?2?0.4，圆柱面3为绝热表面，角系数X3,1?0.308。求：

⑴ 表面1的净辐射损失； ⑵ 绝热面3的温度。

20

内经为60mm的薄壁圆管，饱和蒸汽在圆管外凝结，使管壁温度维持在120℃。 求为使空气出口温度达到80℃所需的管长。假定忽略温度修正。

33、如图一厚为50mm的无限大平壁，在稳态情况下，壁内温度分布为

t?100?10000x2，平壁材料的导热系数为40W/(m?K)。试计算：

⑴ 壁中单位体积内热源生成热；

⑵ 平壁中心面、两外表面的热流密度及这三个热流密度与内热源生成热之间的关系。

1m 辐射加热器 ① 1m

② 0 X 绝热壁 ?? 题33附图

? 2m 34附图

34、在温度为27℃的大房间内，有一面积为1?1m2，表面发射率?1?0.8，表面 温度维持在200℃的辐射加热器，该加热器被垂直放置的面积为1?1m2的绝热壁 上，如图所示，角系数X1.,2?0.2。

试求：⑴ 该辐射换热器的功率；⑵ 确定绝热壁上的表面温度。

35、为了得到热水，ts?130℃的水蒸气在管外凝结，如图所示。管外表面传 热系数h0?9000W/(m2?K)，冷水在螺旋管内流动，流速为1.0m/s，黄铜管外 径为18mm，黄铜的导热系数为130W/(m?K)，管壁厚1.5mm，螺旋管曲率半 径为90mm冷水进口温度为25℃，加热到95℃。求所需的换热面积及螺旋管长 度。

附：螺旋管修正系数cr?1?10.3(dr)3，忽略管长修正及温差修正；

26

冷水 t1' t1\ t2 饱和蒸汽

'\t2 35题附图

36、有一块长为l?2m，厚度??40mm，材料导热系数??0.68W/(m?K)的平 板，平放在绝热表面上，平板内具有均匀内热源，单位时间、单位体积的

4?104W/m3。现有平均温度tf?40℃的11号润滑油以的速度0.6m/s从平板

上表面流过，试计算：

⑴ 润滑油与平板上表面之间的平均表面传热系数； ⑵ 距平板上表面10mm处平板内温度；平板内最高温度。 附注：

⑴ 11号润滑油的物性参数近似选取：

??0.1405W/?m?K?，??57.4?106m2/s, Pr?723 ⑵ 流体外掠平板强度对流传热的实验关联式：

Num?0.664Re1/2Pr1/3 Re?5?105 Num?0.037Re4/5?871Pr1/3 Re>5?105

??37、欲设计一台空气冷却器，进空压力为P?1.7623?105Pa的空气在壳侧流动，

???110℃，出口温度为t1???42℃。进口处空气体积空气进口温度为t1qV?4.68m3/s，平均比定压热容Cp1?1009J/(kg?k)。冷却水在管内流动。进

???30℃，出口水温t2???38℃。为了加强传热，采用铜质环肋的肋片管，口水温t2

其基管外径d0?26mm，壁厚??1mm，肋化系数（加肋后肋片侧总面积与该侧

27

末未加；肋时的表面积之比）??9.6，肋面总效率?0?0.91，材料导热系数 该冷却器的总管数108根，水侧流程数为4，空气侧流数为1 。 ??398W/(m?k)。

空气与冷却水的流动方向相反。已知空气侧表面传热系数h0?206W/(m2?k)，水侧和空气侧的污垢热阻均为2?10?4m2?k/w。 试求：⑴ 冷却水的质量流量；

⑵ 计算该空气冷却器的传热面积。

38、有一直径为d＝20mm长度为L＝2m的薄壁紫铜管处于温度为50℃的低压

饱

和水蒸汽中，管内有流速为10m/s的空气流过，入口处空气温度为20℃，忽略 管外水蒸汽凝结换热热阻和管壁导热热阻，试计算圆管出口处空气温度。如果

管

内的空气流速增加一倍，空气在出口处的温度会升高还是会降低？并说明出口

温

度升高或降低的原因。

39、一金属圆柱体直径为d?100mm，长度为l?50mm，密度为7800kg/m3，比热为460J/?kg?K?。柱体初始温度为700℃。若τ≥0s时其下底面与温度为100℃的油一直保持接触，对流表面传热系数为h1?200W/?m2?K?，其余表面绝热；τ≥120s时上表面再同时与温度为20℃的空气保持接触，对流表面传热系数为

h2?40W/m2?K，而侧面仍维持绝热，假定圆柱体的导热热阻很小，同一瞬间

??圆柱体温度均匀一致，求：

⑴ τ＝120s时圆柱体的温度；τ＝600s时圆柱体的温度； ⑵ 热平衡时圆柱体的温度。

40、一厚度为10mm，导热系数为50W/?m?K?的不锈钢板两端维持固定温度50℃，已知钢板两端之间的距离为20cm，在垂直纸面方向很长。钢板上表面绝热，下表面有20℃的空气缓慢流动，对流表面传热系数为32W/?m2?K?，试导出此钢板的导热微分方程，求解所导出的方程得出温度分布，并求出钢板中心的温

28

度值。

X 0 0.4 0.8 1.6 chx 1 1.08 1.34 2.58 41、初温为30℃的水，以0.857kg/s的流量流经一套管式换热器的环形空间。水蒸汽在圆管内凝结，使内管外壁温度维持在100℃。换热器外壳绝缘良好。环形夹层内管外径为40mm，外管内径为60mm。试求把水加热到50℃所需要的套管长度以及在管子出口截面处的局部热流密度。

d??计算公式：管内层流：Nu?1.86?RePr?l??13??f????w????????0.14

??f 管内湍流：Nu?0.027Re0.8Pr????w130.14

横向流过圆管：Nu?0.193Re0.618Pr

1342、一个箱体，其形状为圆柱的四分之一，箱内抽成真空。圆柱内表面半径为0.5m，箱体长10m；平表面A1的温度为50℃，黑度为0.8；圆柱内表面A2温度为30℃，黑度为0.6；另一平表面A3为绝热表面；假定两端的辐射换热可忽略不计。试画出箱体内表面辐射系统网络图，并计算表面A1与表面A2之间的辐射换热量以及表面A3的温度。

43、一外径d0?0.3m的水蒸汽管道，水蒸汽温度为400℃。管道外包了一层厚0.065m的材料A，测得其外表面温度为40℃，但材料A的导热系数无数据可查，为了知道热损失情况，在材料A外又包了一层厚为0.02m，导热系数

?B?0.2W/?m?K?的材料B?测得材料B的外表温度为30℃，内壁面温度为180℃。试推算未包材料B时的热损失和材料A的导热系数?A。（提示：蒸汽凝结换热热阻和金属导热热阻可以忽略。）

44、有一热水管道，加上保温层后的外直径为300mm，已知当周围环境温度为

29

-10℃时，其自然对流的热损失为q1?168W/m。试求保温层外表面的温度（误差不大于1℃）准则关系式为：Nu?0.53(GrPr)0.25

45、外直径为25mm而内直径为22mm的某冷凝器管子的导热系数

??89W/?m?K? 。水蒸气在管外凝结，换热系数为5000W/?m2?K? ；管内冷却水的对流换热系数为1000W/?m2?K?。试分别以管内、外表面积为基准计算出对应的传热系数。

46、有一支插入装油的铁套管中的水银温度计用来测量贮气罐内的空气温度。设温度计的读数是铁套管底部的温度。已知温度计读数th?100℃，铁套管与贮气罐连接处的温度t0?50℃。铁套管的长度h?140mm，外径d0?10mm ，管壁厚度??1mm ，铁的导热系数 ??59.2W/?m?K? 。从空气到铁套管的从换热系数

h?29.1W/m2?K。试求测量误差。有人认为紫铜导热好，套管改用紫铜可以减

??少温差。如果其他条件不变，铁套管改用紫铜套管后测量温差变化如何？ 47、一根通有电流的直径为0.2mm的金属丝，被20℃的空气以30ms的速度横向垂直吹过。由金属的电阻可推出金属丝的温度为21.5℃ 。改变气流速度，使金属丝的温度变成23.6℃ 。求此时的气流速度。给出空气的物性值：

??0.0259W?m?℃? ，v?15.06?10?6m2s ，Pr?0.703 ；及对流换热计算公式：Nu?0.683Re0.466Pr3。

48、有两块0.5m?1.0m的平行平板，其间距为0.5m，其中一块平板的温度为1000℃，另一块平板的温度为500℃ 。两块平板的黑度分别为

0.2 和

0.5 ，且

1X1，。如果四周的墙壁是处2?X2，1?0.28 5于绝热状态，试计算两个平板之间辐射换热热流。如果上例中两平板之间的距离非常接近，再求两平板之间的辐射换热热流。试比较两者之间的差异，为什么会是这样？

30

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