传热学试题库含参考答案

《传热学》试题库 第一章 概 论

一、 名词解释

1．热流量：单位时间内所传递的热量 2．热流密度：单位传热面上的热流量

3．导热：当物体内有温度差或两个不同温度的物体接触时，在物体各部分之间不发生相对位移的情况下，物质微粒(分子、原子或自由电子)的热运动传递了热量，这种现象被称为热传导，简称导热。 4．对流传热：流体流过固体壁时的热传递过程，就是热对流和导热联合用的热量传递过程，称为表面对流传热，简称对流传热。

5．辐射传热：物体不断向周围空间发出热辐射能，并被周围物体吸收。同时，物体也不断接收周围物体辐射给它的热能。这样，物体发出和接收过程的综合结果产生了物体间通过热辐射而进行的热量传递，称为表面辐射传热，简称辐射传热。

6．总传热过程：热量从温度较高的流体经过固体壁传递给另一侧温度较低流体的过程，称为总传热过程，简称传热过程。

7．对流传热系数：单位时间内单位传热面当流体温度与壁面温度差为1K是的对流传热量，单位为W／(m·K)。对流传热系数表示对流传热能力的大小。

1

2

8．辐射传热系数：单位时间内单位传热面当流体温度与壁面温度差为1K是的辐射传热量，单位为W／(m·K)。辐射传热系数表示辐射传热能力的大小。

9．复合传热系数：单位时间内单位传热面当流体温度与壁面温度差为1K是的复合传热量，单位为W／(m·K)。复合传热系数表示复合传热能力的大小。

10．总传热系数：总传热过程中热量传递能力的大小。数值上表示传热温差为1K时，单位传热面积在单位时间内的传热量。 二、 填空题

1． 热量传递的三种基本方式为 、 、 。

（热传导、热对流、热辐射）

2． 热流量是指 ，单位是 。热流密度是指 ，单位是 。

（单位时间内所传递的热量，W，单位传热面上的热流量，W/m）

2

22

3． 总传热过程是指 ，它的强烈程度用 来衡量。

(热量从温度较高的流体经过固体壁传递给另一侧温度较低流体的过程，总传热系数)

4． 总传热系数是指 ，单位是 。

2

（传热温差为1K时，单位传热面积在单位时间内的传热量，W／(m·K)）

5． 导热系数的单位是 ；对流传热系数的单位是 ；传热系数的单位是 。 （W／(m·K)，W／(m·K)，W／(m·K)）

2

2

2

6． 复合传热是指 ，复合传热系数等于 之和，单位是 。

（对流传热与辐射传热之和，对流传热系数与辐射传热系数之和，W／(m·K)）

7． 单位面积热阻rt的单位是 ；总面积热阻Rt的单位是 。 （m·K/W，K/W）

8． 单位面积导热热阻的表达式为 。 （δ/λ）

9． 单位面积对流传热热阻的表达式为 。 （1/h）

10． 总传热系数K与单位面积传热热阻rt的关系为 。 （rt=1/K）

11． 总传热系数K与总面积A的传热热阻Rt的关系为 。

3

22

（Rt=1/KA）

12． 稳态传热过程是指 。

（物体中各点温度不随时间而改变的热量传递过程。） 13． 非稳态传热过程是指 。

（物体中各点温度随时间而改变的热量传递过程。）

14． 某燃煤电站过热器中，烟气向管壁传热的辐射传热系数为30W/(m.K)，对流传热系数为70W/(m.K),其复合传热系数为 。 （100 W/(m.K)）

15．由炉膛火焰向水冷壁传热的主要方式是 。 （热辐射）

16．由烟气向空气预热器传热的主要方式是 。 （热对流）

17．已知一传热过程的热阻为0.035K/W，温压为70℃，则其热流量为 。 （2kW）

18．一大平壁传热过程的传热系数为100W/(m.K)，热流体侧的传热系数为200W/(m.K)，冷流体侧的传热系数为250W／(m.K)，平壁的厚度为5mm，则该平壁的导热系数为 ，导热热阻为 。

4

2

2

2

2

2

2

（5 W/(m.K)，0.001(m.K)/W）

19．总传热方程式可表示为φ＝ 或q＝ 。 （KAΔt，KΔt）

20．已知平壁厚0.02m，热阻为0.02m.K/W，其导热系数为 。 （1 W/(m·K)） 三、选择题

1．下列哪几种传热过程不需要有物体的宏观运动? (1)导热 (2)对流 (3)辐射 (4)复合传热

2．热流密度q与热流量的关系为（以下式子A为传热面积，λ为导热系数，h为对流传热系数）：

(1)q＝φA (2)q＝φ/A (3)q=λφ (4)q＝hφ

3．如果在水冷壁的管子里结了一层水垢，其他条件不变，管壁温度与无水垢时相比将：

(1)不变 (2)提高 (3)降低 (4)随机改变 4．下列哪一种表达式是错误的? ( )

(1)q＝λΔt/δ (2)q＝hΔt (3)q＝kΔt (4)q＝rtΔt 5．导热系数的单位是： ( )

(1)W/(m.K) (2)W/m (3)W/(m·K) (4)m.K/W 6．在传热过程中，系统传热量与下列哪一个参数成反比? ( )

5

2

2

2

2

2

(3)不变 (4)可能增大也可能减小

20． 一般情况下，对于材料的导热系数，下述哪种说法是错误的?

（1）合金小于纯金属 (2)气体小于固体 (3)液体小于固体 (4)导电体小于非导电体

21．下列那种情况内燃机汽缸温度场不会随时间发生变化？

(1)内燃机启动过程 (2)内燃机停机 （3）内燃机变工况运行 (4)内燃机定速运行

22．在稳态导热中，已知三层平壁的内外表面温度差为120℃，三层热阻之比Rλ1 、Rλ2、 Rλ3=1：2：3，则各层的温度降为 。

(1)60℃、40℃、20℃ (2)70℃、40℃、10 ℃ （3）20℃、40℃、60℃ (4)10℃、40℃、70℃

23．材料的导热能力与吸热能力之比称为 。

(1)放热系数 (2)传热系数 （3）导热系数 (4)导温系数 24．蒸汽管道的内外直径分别为68mm和100mm，导热系数λ1=63W/（m. ℃），内表面温度为140℃。今采用玻璃棉垫料保温，λ2=0.053W/（m. ℃）。若要求保温层外表面的温度不超过50℃，且蒸汽管道允许的热损失ql=50W/m，则玻璃棉垫料保温层的厚度至少为 。

(1)41mm (2)54mm （3）91mm (4) 104mm 25． 导热体中不同温度的等温面将 。

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(1)互相相交 (2) 互不相交（3）互相相切 (4)不定 26． 材料的导温系数是材料 和 的比值。

(1)吸热能力/导热能力 (2) 导热能力/吸热能力（3）比热容/导热系数 (4)导热系数/比热容

27． 固体壁面上敷设肋片后，其实际散热量与假设整个肋表面处于肋基温度下的散热量的比值为 。

(1)肋壁效率 (2) 肋化系数 （3）肋片效率 (4)无明确的专用名称

28． 忽略物体内部导热热阻的分析方法称为 。 (1)正规状况法(2)数学分析法 （3）数值解法 (4)集总参数法 29． 下列哪个是非稳态导热的表达式？

(1)t=f（x，y，z） (2)t=f（y，τ） （3）t=f（x，y） (4)t=f（z，x）

30． 下列那个表示非稳态导热过程的无因次时间？

(1)Bi (2)Fo （3）Ｒe (4)Ｐr 四、简答题

1． 试解释材料的导热系数与导温系数之间有什么区别和联系。 （提示：从两者的概念、物理意义、表达式方面加以阐述，如从表达式看，导温系数与导热系数成正比关系(a=λ/cρ)，但导温系数不但与

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材料的导热系数有关，还与材料的热容量(或储热能力)也有关；从物理意义看，导热系数表征材料导热能力的强弱，导温系数表征材料传播温度变化的能力的大小，两者都是物性参数。）

2． 试用所学的传热学知识说明用温度计套管测量流体温度时如何提高测温精度。

（提示：温度计套管可以看作是一根吸热的管状肋(等截面直肋)，利用等截面直肋计算肋端温度th的结果，可得采用温度计套管后造成的测量误差Δt为Δt=tf-th=

tf?t0ch(mH)，其中mH?hPhH?H，欲使测量误?A??差Δt下降，可以采用以下几种措施：

(1)降低壁面与流体的温差(tf-t0)，也就是想办法使肋基温度t0接近tf，可以通过对流体

通道的外表面采取保温措施来实现。

(2)增大(mH)值，使分母ch(mH)增大。具体可以用以下手段实现：①增加H，延长温度计套管的长度；②减小λ，采用导热系数小的材料做温度计套管，如采用不锈钢管，不要用铜管。因为不锈钢的导热系数比铜和碳钢小。②降低δ，减小温度计套管的壁厚，采用薄壁管。④提高h增强温度计套管与流体之间的热交换。)

3． 试写出直角坐标系中，一维非稳态无内热源常导热系数导热问题的导热微分方程表达式；并请说明导热问题常见的三类边界条件。

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( 提示：直角坐标系下一维非稳态无内热源导热问题的导热微分方程

?t?2t式?a2 ???x第一类边界条件：τ>0,tw=fw(x, τ)

?t?第二类边界条件：τ>0,???????n?w?fw(x,?) ?h?tw?tf?t?第三类边界条件：τ>0,??s?????n?w?

4． 在一根蒸汽管道上需要加装一根测温套管，有三种材料可选：铜、铝、不锈钢。问选用哪种材料所引起的测温误差最小，为什么?为减小测量误差，在套管尺寸的选择上还应注意哪些问题?

（提示：与简答题2的第(2)点类似，套管材料应选用不锈钢，因给出的三种材料中，不锈钢的导热系数最小）

5． 什么是接触热阻?减少固体壁面之间的接触热阻有哪些方法? （提示：材料表面由于存在一定的粗糙度使相接触的表面之间存在间隙，给导热过程带来额外热阻称为接触热阻，接触热阻的存在使相邻的两个表面产生温降(温度不连续)。接触热阻主要与表面粗糙度、表面所受压力、材料硬度、温度及周围介质的物性等有关，因此可以从这些方面考虑减少接触热阻的方法，此外，也可在固体接触面之间衬以导热系数大的铜箔或铝箔等以减少接触热阻。）

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第三章 对流传热

一、名词解释

1． 速度边界层：在流场中壁面附近流速发生急剧变化的薄层。 2． 温度边界层：在流体温度场中壁面附近温度发生急剧变化的薄层。

3． 定性温度：确定换热过程中流体物性的温度。 4． 特征尺度：对于对流传热起决定作用的几何尺寸。

5． 相似准则(如Nu,Re,Pr,Gr,Ra)：由几个变量组成的无量纲的组合量。

6． 强迫对流传热：由于机械(泵或风机等)的作用或其它压差而引起的相对运动。

7． 自然对流传热：流体各部分之间由于密度差而引起的相对运动。 8． 大空间自然对流传热：传热面上边界层的形成和发展不受周围物体的干扰时的自然对流传热。

9． 珠状凝结：当凝结液不能润湿壁面(θ>90?)时，凝结液在壁面上形成许多液滴，而不形成连续的液膜。

10． 膜状凝结：当液体能润湿壁面时，凝结液和壁面的润湿角(液体与壁面交界处的切面经液体到壁面的交角)θ<90?，凝结液在壁面上

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2． 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。 （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。）

3． 试分析遮热板的原理及其在削弱辐射传热中的作用。

（提示：可从遮热板能增加系统热阻角度加以说明。(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，如在两个平行辐射表面之间插入一块同黑度的遮热板，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。）

4． 什么叫黑体、灰体和白体?它们分别与黑色物体、灰色物体、白色物体有什么区别?在辐射传热中，引入黑体与灰体有什么意义? （提示：可以从黑体、白体、灰体的定义和有关辐射定律来阐述。根

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据黑体、白体、灰体的定义可以看出，这些概念都是以热辐射为前提的。灰色、黑色、白色是针对可见光而言的。所谓黑体、白体、灰体并不是指可见光下物体的颜色，灰体概念的提出使基尔霍夫定律无条件成立，与波长、温度无关，使吸收率的确定及辐射换热计算大为简化，因此具有重要的作用；黑体概念的提出使热辐射的吸收和发射具有了理想的参照物。）

5． 玻璃可以透过可见光，为什么在工业热辐射范围内可以作为灰体处理?

（提示：可以从灰体的特性和工业热辐射的特点来论述。所谓灰体是针对热辐射而言的，

灰体是指吸收率与波长无关的物体。在红外区段，将大多数实际物体作为灰体处理所引起的误差并不大，一般工业热辐射的温度范围大多处于2000K以下，因此其主要热辐射的波长位于红外区域。许多材料的单色吸收率在可见光范围内和红外范围内有较大的差别，如玻璃在可见光范围内几乎是透明的，但在工业热辐射范围内则几乎是不透明的，并且其光谱吸收比与波长的关系不大，可以作为灰体处理。）

6． 什么是“温室效应”?为什么说大气中的C02含量增加会导致温室效应?

（提示：可以从气体辐射的特点和能量平衡来加以说明。CO2气体具

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有相当强的辐射和吸收能力，属于温室气体。根据气体辐射具有选择性的特点，CO2气体的吸收光带有三段：2．65—2．8、4．15—4．45、13．0—17．0μm，主要分布于红外区域。太阳辐射是短波辐射，波长范围在0．38一0．76μm，因此，对于太阳辐射C02气体是透明的，能量可以射入大气层。地面向空间的辐射是长波辐射，主要分布于红外区域，这部分辐射在CO2气体的吸收光带区段C02气体会吸收能量，是不透明的。在正常情况下，地球表面对能量的吸收和释放处于平衡状态，但如果大气中的CO2含量增加会使大气对地面辐射的吸收能力增强，导致大气温度上升，导致了所谓温室效应。）

第五章 传热过程与传热器

一、 名词解释

1． 传热过程:热量从高温流体通过壁面传向低温流体的总过程. 2． 复合传热:对流传热与辐射传热同时存在的传热过程. 3． 污垢系数:单位面积的污垢热阻.

4． 肋化系数: 肋侧表面面积与光壁侧表面积之比. 5． 顺流:两种流体平行流动且方向相同 6． 逆流: 两种流体平行流动且方向相反

7．效能:换热器实际传热的热流量与最大可能传热的热流量之比.

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8．传热单元数:传热温差为1K时的热流量与热容量小的流体温度变化1K所吸收或放出的热流量之比.它反映了换热器的初投资和运行费用,是一个换热器的综合经济技术指标.

9．临界热绝缘直径:对应于最小总热阻(或最大传热量)的保温层外径.

二、 填空题

1． 与 的综合过程称为复合传热。 (对流传热，辐射传热)

2． 某燃煤电站过热器中，烟气向管壁传热的辐射传热系数为20 W／(m．K)，对流传热系数为40 W／(m．K)，其复合传热系数为 。 (60W／(m．K))

3． 肋化系数是指 与 之比。 (加肋后的总换热面积,未加肋时的换热面积)

4． 一传热过程的热流密度q＝1．8kW／m，冷、热流体间的温差为30℃，则传热系数为 ，单位面积的总传热热阻为 。

(60W／(m．K)，0．017(m.K)／W)

5． 一传热过程的温压为20℃，热流量为lkW，则其热阻

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2

2

2

2

2

2

为 。 (0．02K／W)

6． 已知一厚为30mm的平壁，热流体侧的传热系数为100 W／(m．K)，冷流体侧的传热系数为250W／(m．K)，平壁材料的导热系数为0．2W／(m·K)，则该平壁传热过程的传热系数为 。 (6．1W／(m．K))

7． 在一维稳态传热过程中，每个传热环节的热阻分别是0．01K／W、0．35K／W和0．009lK／W，在热阻为 的传热环节上采取强化传热措施效果最好。 (0．35K／W)

8． 某一厚20mm的平壁传热过程的传热系数为45W／(m．K)，热流体侧的传热系数为70W／(m K)，冷流体侧的传热系数为200W／(m．K)，则该平壁的导热系数为 。 (6．81W／(m·K))

9． 圆管的临界热绝缘直径dc的计算式为 ，它表示当保温材料外径为dc时，该保温材料的散热量达到 。 (dc=2λ/h,最大值)

10． 传热系数是指 ，单位是 。

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/zj52.html