人环奖初赛试题及参考答案

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2011人环奖试卷-传热学

1、某厚度为50mm的无限大平壁，其稳态温度场为t?200?2000x，那么平壁内有：（B） A、负的非均布内热源 B、正的非均布内热源 C、负的均布内热源 D、正的均布内热源 2、用作太阳能集热器表面的选择性吸收介质对短波辐射和长波辐射的辐射特性应该是：（A） A、对短波辐射的吸收率高，对长波辐射的吸收率低 B、对短波辐射的吸收率高，对长波辐射的吸收率高 C、对短波辐射的吸收率低，对长波辐射的吸收率低 D、对短波辐射的吸收率低，对长波辐射的吸收率高

3、一条在锅炉房与热用户之间的暴露于空气中的供热管道，沿途保温状况不变。出口温度为95℃，距离锅炉房0.5km处水温降为93℃，则距离2km处水温为（B） A、等于87℃ B、高于87℃ C、低于87℃ D、高于91℃

4、壁面与温度为tf的流体接触。如果对流换热系数h为零，那么该条件相当于（C） A、B、

2tw?tf tw=常数

C、绝热 D、稳态

5、某流体的Pr准则数大于1，那么该流体的速度边界层与温度边界层【D】 A、一样厚 B、不一定

C、温度边界层较厚 D、速度边界层较厚

6、流体的运动粘度与质扩散率之比是一个无量纲的物性量，称为：【D】 A、普朗特准则 B、刘伊斯准则 C、宣乌特准则 D、施米特准则

7、通常非金属材料的导热系数，随温度的升高而【B】 A、减小 B、增大 C、不变

D、先减小后增大

8、物体在等温介质中冷却，时间足够长以后进入正常情况阶段，以下的命题中不正确的是

【C】

A、物体的冷却率与物体中各点的坐标无关

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B、物体的冷却率与时间无关

C、物体的冷却率与初始温度分布无关 D、物体的冷却率与表面换热系数无关

9、深秋季节，空气温度高于0℃，树叶却会结霜，这主要是由于树叶通过如下那种途径散失了热量？【B】 A、树干的热传导 B、向天空的热辐射 C、与空气的对流换热 D、树叶的呼吸作用

10、描述固体导热的傅里叶定律q???dt不适用的范围是【C】 dxA、稳态导热和非稳态导热 B、导热系数随温度变化 C、各向同性和各向异性介质 D、三维导热问题

11、由三层材料组成的复合大平壁，三层材料的导热系数为常数，并依次由小到大，在稳态情况下通过各层材料的热流密度【A】 A、相等 B、由大到小 C、由小到大 D、不确定

12、某一稳态、常物性、无内热源的导热物体的表面最低温度为100℃，那么其内部绝对不可能出现的温度是【A】 A、50℃ B、200℃ C、1000℃ D、2000℃

13、Biot准则用于某个热物体的对流散热过程求解，【B】

A、Bi越大，说明物体内部的温度分布越均匀，适用集总参数法 B、Bi越小，说明物体内部的温度分布越均匀，适用集总参数法 C、Bi越大，说明对流比导热占优势，是稳态对流换热过程 D、Bi越小，说明导热比对流占优势，是稳态导热过程 14、某表面在同温度下发射率与吸收率相等，该表面为【C】 A、漫表面 B、灰表面 C、漫-灰表面 D、任何表面

15、在周期性变化的边界温度作用下半无限大介质中的温度波在深度方向呈现衰减和延迟。当介质的热扩散率增大时，温度波的衰减度和延迟时间分别【A】 A、减小、减小 B、增加、增加 C、增加、减小 D、减小、增加 16、在物性条件相同情况下同管径的粗糙管与光滑管受迫流动进行对流换热，在充分发展段

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时，比较相同管长的压降?p和表面传热系数h，有【C】 A、粗糙管?p < 光滑管?p，粗糙管h > 光滑管h B、粗糙管?p < 光滑管?p，粗糙管h < 光滑管h C、粗糙管?p > 光滑管?p，粗糙管h > 光滑管h D、粗糙管?p > 光滑管?p，粗糙管h < 光滑管h

17、在某一确定材料中温度波的频率越高，则温度波的振幅沿传播方向衰减【A】 A、越快 B、越慢 C、不变

D、视情况而定

18、常温与常压下水和空气均以5m/s的速度外掠平板，前者的对流换热系数可能是后者的

【D】

A、0.1倍 B、1倍 C、10倍 D、100倍 19、双层玻璃窗，如果不考虑其夹层内的空气会发生自然对流，那么计算出该玻璃窗的冷（热）负荷将【A】 A、比实际的大 B、与实际的相等 C、不一定

D、比实际的小 20、初始温度分布均匀的无限大平壁置于温度恒定的流体中冷却的非稳态导热过程，如果平壁两侧的对流换热系数为无穷大，则以下哪一种现象是不可能出现的？【C】 A、Bi准则数为无穷大 B、定常壁面温度

C、平壁内温度分布均匀

D、温度定向点与壁面的距离为零

清华同方人工环境工程科学奖学金竞赛试题

《传热学》十五道题：

1、某对流散热物体的温度计算适用集总参数法的条件是（ B ） A、傅里叶准则数Fo大于某一数值 B、毕渥准则Bi小于某一数值 C、三维尺寸很接近 D、导热系数较大

2、在（ B ）的条件下，对流热扩散系数与对流质扩散系数存在简单的换算关系 A、普朗特准则Pr=1 B、刘易斯准则Le=1 C、施密特准则Sc=1

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D、宣乌特准则Sh=1

3、毕渥准则Bi反映了对流散热物体的什么特点？（ B ）

A、反映了物体内部温度分布的均匀性，Bi的值越大，代表温度分布越均匀 B、反映了物体内部温度分布的均匀行，Bi的值越大，代表温度分布越不均匀 C、反映了物体散热能力的大小，Bi的值越大，代表散热速度越快 D、反映了物体散热能力的大小，Bi的值越大，代表散热速度越慢

4、努谢尔特准则Nu中的导热系数指的是(A ） A、流体的导热系数 B、固体壁面的导热系数

C、流体的导热系数和固定壁面的导热系数的平均值 D、依具体条件而定

5、一台按照逆流流动方式设计的套管换热器在实际使用过程中被安装成顺流流动方式，那么将（ C ） A、流动阻力增加 B、传热换热系数减小 C、换热量不足 D、流动阻力减小

6、对流质交换表面传质系数的单位是（ C ） A、W/(m.K) B、W/(m2.K) C、m/s D、kg/s

7、某一确定流体在垂直管内流动并被冷却，流体向上流动的对流换热系数与向下流动的相比（ A ） A、要大 B、要小 C、大小相等 D、大小不确定

8、周期性边界温度条件下，无限大平壁内不同位置的温度波（ A ） A、具有相同的周期 B、具有相同的振幅 C、周期逐渐缩短 D、波长逐渐变小

9、黑体温度越高，则热辐射的（C ） A、波长越短 B、波长越长 C、峰值波长越短

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D、波长范围越小

10、形式为зt/зτ=a▽2.t的导热微分方程适用的范围是（ A ） A、非稳态导热 B、各向异性介质

C、导热系数随温度变化 D、有内热源

11、竖平壁层流膜状凝结的平均表面传热系数随壁面高度的增加而（ ），随换热温度的增加而（D ） A、增加，增加 B、增加、减小 C、减小，增加 D、减小，减小

12、在什么条件下，普通物体可以看作是灰体？（D ） A、发出热辐射的金属表面可以看作是灰体 B、出红外辐射的表面均可看作是灰体

C、普通物体表面在高温条件下的热辐射可以看作是灰体 D、普通物体表面在常温条件下的热辐射可以看作是灰体

13、瑞利准则Ra=Gr.Pr是与（ D ）过程有关的无量量纲 A、非稳态导热 B、凝结放热 C、受迫对流 D、自然对流

14、凝结分为膜状凝结和珠状凝结两种形式。在相同的条件下，膜状凝结的对流换热表面传热系数（ B ）

A、要大于珠状凝结的对流换热系数 B、要小于珠状凝结的对流换热系数 C、要等于珠状凝结的对流换热系数 D、不一定比珠状凝结的对流换热系数大

15、向大气中大量排放CO2气体会引起“温室效应”主要是因为（ C ） A、CO2气体的导热性能差 B、CO2气体能够吸收可见光 C、CO2气体能够吸收红外辐射 D、CO2气体能够反射可见光

传热学

1本题2分

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俩物体或一物体俩个部位之间热量发生传递的必要条件是 【 B】 A、有内热源 B、有温度差 C、直接接触

D、温度随时变化 题号2 本题2 分

水平架空长圆管对地面的辐射换热平均角数为（ D ）地面对圆管的平均角系数为（ ） A、0，0.5 B、0.5，0.5 C、0，0 D、0.5，0

题号3本题2分

多孔保温材料，一旦受潮，它的导热系数将会【C】 A、减少许多 B、基本不变 C、增大许多

D、可能增大也可能减少 题号4本题2 分

壁面与温度为t的流体接触。若对流换热系数h无穷大，那么该条件相当于【A】 A、壁面温tw=tf B、壁面热流qw=常数

C、绝热 D、稳态

题号5 本题2分

(毕渥，Biot)准则数越小，说明物体内的非稳定湿度场【C】 A、空间分布差异越大 B、随时间的变化越剧烈 C、空间分布差异越小 D、随时间的变化越平缓 题号6本题 2分

如图1，符合墙壁稳态导热，则各层墙壁的导热系数和热流密度 态导热，则各层墙壁的导热系数和热流密度的关系是、 ( 无) A、q1〉q2〉q3，?1〉?2〉?3 B、q1〈q2〈q3，?1=?2=?3 C、q1=q2=q3，?1〈?2〈?3 D、q1==q2q3，?1〉?2〉?3 题号7本题2 分

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等截面直肋肋片的肋片效率为n1=th（ml）/ml，当ml增加时，肋片效率将【C】 A、单调增加 B、单调减少

C、先增加后减少 D、咸减少后增加 题号8 本题2 分

可见光的波长范围是【A】 A、0.38um~0.67um B、0.76um~2um C、0.1um~100um D、0.2um~2um 题号9 本题2 分

有一个水池，池面空气干球温度为30℃,湿球温度为26℃，池水水温为27℃，则空气与水面之间发生的热质交换过程为【D】

A、空气向池水的总传热量大于池水向空气的总传热量，池水会不断升温

B、空气向水面的的显热传热量等于水面向空气的潜热传热量，为绝热过程，池水温度不变

C、B、空气向水面的的显热传热量大于水面向空气的潜热传热量，因此空气的温度会下降

D、B、空气向水面的的显热传热量小于水面向空气的潜热传热量，因此空气的焓值会增加

题号10本题2 分 发射率=吸收率【A】 A、适用于漫灰表面

B、当与环境温度平衡时适用于任何表面 C、当环境为黑体时适用于任何表面 D、适用于任何表面 题号11本题2 分

俩台相同的散热器是按串联的连接方式设计的，但是实际适用过程中被安装成并联形式，以下哪种现象将不可能【A】 A、散热量不足 B、传热系数减小 C、散热量增大 D、流动阻力减小 题号12本题2 分

在有冷凝或蒸发的情况下，对流换热系数会【B】 A、减小 B、增大 C、不变

D、以上各种可能性都有 题号13本题2 分

某一稳态、常物理。无内热源的导热物体的表面最高温度为1000℃，那么其内部绝对不可能出现的温度是【D】

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A、50℃ B、200℃ C、1000℃ D、2000℃

题号14 本题2 分

以下哪种沸腾状态不属于大空间沸腾换热的沸腾状态？【A】 A、过冷沸腾 B、自然对流沸腾 C、模态沸腾 D、泡态沸腾 题号15本题2分

半无限大平壁周期性变化边界条件下的温度波【B】 A、空间上单调衰减，时间上周期变化且相位保持一致

B、空间上周期变化且振幅衰减，时间上周期变化且相位延迟 C、空间上单调衰减，时间上周期变化且相位延迟

D、空间上周期变化且振幅衰减，时间上周期变化且相位保持一致

2005年人环奖考题（第13届）

传热学部分（25分）

1．温度波的衰减与热扩散系数a和周期的关系

答：导温系数大，周期性温度波传播时衰减度就小，波动频率高，周期短，振幅衰减越快 2．在外掠管束换热中，前排的表面传热系数（ 低于后排表面传热系数 ） 3．什么是灰体？什么样的物体可以视为灰体？

答：实际物体在红外线波段范围内近似视为灰体。灰体的光谱发射率不随波长变化。

2007年人环奖考题（第15届）

传热学部分（25分）

1．冷凝温度、蒸发温度。

答：在某压强下，由液体变为气体的温度为蒸发温度，由气体变为液体的温度是冷凝温度。 2．一碗热水放到凉水盆里，热水与凉水由碗隔开。搅动碗里的水跟搅动盆里的水哪种方式会让碗里的热水凉得更快些？ 答：搅动盆中的水量的更快。

3．封闭容器、敞口容器中分别都装满水，室内空气条件不变。哪个温度高？最终的温度会不会一样？

答：最初封闭容器内的温度高，但终温度相同均为室温。 4．Bi准则

答：Bi=hl/r， r为导热物体的导热系数， h是表面传热系数，一般已知。该准则反映导热

物体内部导热热阻与外部对流换热热阻之间的相对大小。是已定准则。

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5．在什么情况下质交换系数与热交换系数存在简单的换算关系？ 答：刘易斯准则数为1时。Sc=Pr,a=D,hd=h/(Cp*p)

6．一个表冷器凝结换热，一个不是，换热量相同情况下，问谁的面积大？ 答：非凝结换热的表冷器面积大。传热系数小，换热量相同，故需增大面积。

2008年人环奖试题（第16届）

传热学部分（25分）

1．导温系数的大小对该物体内的温度波的衰减有何影响？波动频率的高低对温度波的衰减又有何影响？

答：导温系数大，周期性温度波传播时衰减度就小，波动频率高，周期短，振幅衰减越快 2．显热换热的推动力是什么？质交换的推动力是什么？

答：显热换热的推动力温差，质交换的推动力是水蒸气分压力差。

3．在换热表面发生了冷凝或蒸发的情况下，对流换热系数会有什么变化？ 答：对流换热系数增大，因为发生相变。

4．流体外掠光滑管束换热时，第一排管子的平均换热系数与后面的管子相比有什么区别？ 答：第一排管子的平均换热系数低于后面的管子，流动在后排形成漩涡干扰，扰动增强，换热增强。

5．流体掠过平板时，沿流动方向层流边界层与紊流边界层哪个增加得快？层流边界层内平均对流换热系数沿流动方向有何变化？ 答：紊流边界层快。

随边界层厚度增加，层流边界层内平均对流换热系数沿流动方向减小。

6．在两块无限大平行板之间，加入一快与它们发射率相同的遮热板，两块无限大平行平板之间的辐射换热量将有何变化？ 答：辐射换热量减小为原来的0.5

7．分析题：用空气-水换热器来加热空气，由于热阻在空气侧，增加管内水流量并不能有效提高传热系数，所以靠加大流量来增加散热是没有用的，对不对？为什么？ 答：不对，该方法能够提高平均温度差。

8．在给定加热和被加热流体的进出口温度参数条件下，设计出两台单流程换热器，设计换热量相等。但是，设计者对一台考虑了污垢热阻，对另一台没有考虑污垢热阻。请问，在实际运行中哪台换热量大，为什么 答：考虑污垢热阻设计的换热器换热量大

在给定加热和被加热流体的进出口温度参数条件下，设计换热量相等，考虑污垢热阻则增大了总热阻值，故需增大换热面积以满足换热量的需求。在实际运行中，进出口温度相同，热阻相同，换热面积大者换热量大。

第17届

1、 某房间的暖气片，某日散热量不足，房间偏冷。将入口阀门开大，加大流量，由于热阻主要在空气侧，加大流量无助于传热系数的提高，故不能提高散热量。该判断对吗？为什么？

答：不对，该方法能够提高温差，增大辐射换热量。

2、 外墙表面和内墙表面采用同样的材料，计算其表面辐射换热量时，内外表面采用的辐射吸收率是相同的吗？为什么？采用白色材料和采用深色材料的内外表面辐射吸收率有什么不同？

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答：不一样。会进行选择性吸收。

白颜色作为室内表面材料吸收率高，白颜色作为室外表面材料吸收率低 深颜色作为室内表面材料吸收率低，深颜色作为室外表面材料吸收率高

3、 一间用彩钢板（表面为有机涂层的钢板，芯材是高热阻的轻质保温材料）建造的简易

房要配空调，需要计算冷负荷，彩钢板的热阻已知，但是现有的设计手册并无这种建材的冷负荷温度。你会采用什么方法计算冷负荷？理由是什么？ 答：选择相对应的轻型墙体进行冷负荷计算即可。

第十八届人环杯试题

1. 一室内游泳池，室内空气干球温度为ta,湿球温度为ts

，

游泳池底用加热器加热

水温为tw，且ts

答：ts

2. 在给定加热和被加热流体的进、出口温度参数条件下，设计出两台单流程换热器，

设计换热量相等，但是，设计人一台考虑了污垢热阻，一台没有考虑污垢热阻，请问实际运行中哪台换热量大，为什么？ 答：考虑污垢热阻设计的换热器换热量大

在给定加热和被加热流体的进出口温度参数条件下，设计换热量相等，考虑污垢热阻则增大了总热阻值，故需增大换热面积以满足换热量的需求。在实际运行中，进出口温度相同，热阻相同，换热面积大者换热量大。

3.对一密闭容器中的饱和湿空气进行等温加压，空气中的含湿量和水蒸气分压力将如何改变？请解释其原因。

答：含湿量减小（因有空气凝结）水蒸气分压力不变（因仍为同温度下的饱和蒸气）

6.四季气候条件影响中忽略风雨的影响，池塘表层水的稳定程度为（有四个选项，正确答案为下所诉：白天稳定，夜间不稳定，整体夏季稳定，秋冬不稳定）并说明原因

答：池塘底部与一定深度的陆地相连接，温度视为恒定。白天及夏季池塘表面水由于太阳辐射温度高，与池塘底部温差不大，则表面与底部的水没有密度差，较为稳定。夜晚及冬季池塘表面水温度低，表面与底部水存在密度差，发生循环流动，不稳定。

7.供水温度不变，散热器是完全一样的，但A散热器的表面温度大于B散热器的表面温度，如果不考虑干管总流量的限制，如先想减小两个换热器的表面温差，是应该提高干管的热水流量还是减小干管的热水流量，为甚么？见图

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A、QV1’< QV2’ B、QV1’> QV2’ C、QV1’= QV2’

D、以上三种情况都有可能

17、完全淹没在水中的一矩形平面，当绕其形心轴旋转到什么位置时，其压力中心与形心重合？【C】 A、45o倾斜 B、60o倾斜 C、水平 D、铅直

18、圆管层流流动过流断面上切应力分布为【：B】 A、在过流断面上是常数

B、管轴处是零，且与半径成正比 C、管壁处是零，向管轴线性增大 D、按抛物线分布

19、进行水力模型实验，要实现有压管流的动力相似，应选的相似准则是：【A】 A、雷诺准则 B、弗劳德准则 C、欧拉准则 D、其他准则

20、下图为两间房间的剖面，采用两种不同的通风方式，它们的通风量是相同的，室内风速与能量损失有何区别？【A】

（1） （2） A、方式（1）的室内风速大，能量损失大

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B、方式（2）的室内风速大，能量损失大 C、二者的室内风速不同，能量损失相同 D、二者室内风速相同，能量损失相同

清华同方人工环境工程科学奖学金竞赛试题

《流体力学》十三道题：

1、如图所示，船在平静水面快速行驶，环境风速为零。下图中a、b、c、d四点位于驾驶舱外的甲板上。其中d点位于船头甲板上，a点位于驾驶舱正前方附件的甲板上，b、c两点分别位于驾驶舱左右两侧的甲板上。a、b、c、d四点，哪点速度最大？哪点速度最小？为了排出驾驶舱内的烟气，应在驾驶舱的什么位置开排风口？【D】

A、b、c点速度最大，d点速度最小，应在驾驶舱的b、c两侧上部设置排风口 B、b、c点速度最大，a点速度最小，应在驾驶舱的b、c两侧上部设置排风口 C、d点速度最小，a点速度最大，应在驾驶舱的a上部设置排风口

D、d点速度最大，b、c点速度最小，应在驾驶舱的b、c两侧上部设置排风口

2、理想流体的特征是（ D ） A、不可压缩

B、所受压应力为零 C、粘度是常数 D、无粘滞性

3、两条长度相同，断面积相等的风道，一为圆形，一为方形，若二者沿程阻力损失相等，且均处于阻力平方区，则（ D ） A、二者的过流能力没有区别

B、确定哪个的过流能力大的条件不足 C、方形风道的过流能力大 D、圆形风道的过流能力大

4、如图所示，当喷淋头喷水时，浴帘会怎样运动？（ A）

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A、 飘向喷淋侧 B、 飘向无喷淋侧 C、 不动 D、 左右摆动

5、如图实际流体的管流，管径不变，沿途有流体从管内流出。管流沿程A、B、C断面上必定有（ B ）

A、A断面静压=B断面静压=C断面静压 B、A断面动压>B断面动压>C断面动压 C、A断面全压=B断面全压=C断面全压 D、A断面静压

6、如图设计的虹吸管要将水箱1的水，越过障碍Z送到水箱2中，试分析以下哪种措施选项不是必需的（ B ）

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A、h1<9.8m

B、h2>SHQ2

7、并联管道1、2，如图所示。两管的直径相同，沿程阻力系数相同，长度L2=3L1，通过的流量之间的关系为A

A、Q1=1.73Q2 B、Q1=3Q2 C、Q1=Q2 D、Q1=1.5Q2 8、如图在弯管后的A断面用毕托管和微压计测管内流体的压强。在A断面上不同的点，微压计的静压、全压、动压读数将满足（ D ）

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A、动压读数<0

B、静压读数<0，全压读数<0，动压读数<0

C、静压读数=全压读数=动压读数，但动压读数不一定大于零 D、动压读数>0

9、如图所示的圆柱可以绕O轴自由转动，其右半部在水中受到浮力PZ，则圆柱在浮力的作用下会（ A ）

A、固定不动

B、是否转动不能确定 C、均匀转动 D、变速转动

10、如图，水泵A将水输送到距水面H1米的B处，在密闭式换热器中换热后返回至水面以下H2米的C处排出。B、C处断面上的水静相对压强是多少？（ D ）

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