传热学期末考试计算题

导热：

一、（10分）如图所示的墙壁，其导热系数为??50W/(m?K)，厚度为100mm，所处外界温度20℃，测得两侧外壁面温度均为100℃，外壁面与空气的表面传热系数为h为125W/(m2?K)，壁内单位体积内热源生成热为?，假设墙壁内进行的是一维稳态导热，求?及墙壁厚度方向温度分布t(x)？

二、（10分）如图所示一个半径为r1=100mm的实心长圆柱体，具有均匀的内热

C的环源Φ=104W/m3，导热系数?=10W（。圆柱体处于温度为tf?25。/m?K）/m2?K）境中，与周围环境间的表面传热系数h为80W（。试求圆柱体外壁温度tw及圆柱体沿半径方向的温度分布；并求圆柱体内最高温度的位置和大小？

对流：

三、（10分）20℃的空气，以10m/s的速度纵向流过一块长200mm，温度为60℃的平板。求离平板前沿50mm，100mm处的流动边界层和热边界层厚度。并求得平板与流体之间的换热量。（平板宽为1m，空气物性参数见表） 准则关联式：Nu?0.664Re12Pr13 层流；Nu?(0.037Re45?871)Pr13 湍流 边界层厚度：

?x??5.0； 流动边界层与热边界层之比：?Pr13

?tRex空气的热物理性质

K) ?

中北大学传热学期末考题题库

一 学热传

题择选 分部一第

的出列题小每在 分 02 共 分 2 题小每 题小 01 共题大 本 题择选项单

的后题在填母字的前项选确正将请 的求要目题合符是项选个一有只中项选个四 。内号括

)B ( 是的布分度温内体物定决 , 中热导态稳在 .1 数系热导 .B 数系温导 .A 度密 .D 数系热传 .C

)C (? 响影的热换流对对性物体流了映反数则准个哪列下 .2 数利雷 .B 数诺雷 .A 数特尔谢努 .D 数特朗普 .C ) B( 为位单阻热热导的积面位单 .3

.B .D

.A .C

。流对然自 ) C( 数系热换流对的时流对制强下况情数多大绝 .4 于等 .B 于小 .A 较比法无 .D 于大 .C

面壁的℃ 05 经流气空的℃ 02 为度温、

001 为数系热换流对 .5

D 为度密流热的热换流对其

1

中北大学传热学期末考题题库

.B .D

.A .C

同相件条等速流果如 热换流对流紊制强作内管细和管粗的长较在别分体流 .6 C 则

大 的内管粗 .B 同相

的管细和管粗 .A

较比法无 .D 大 的内管细 .

考试课程与试卷类型：工程传热学A

一、填空题（每空1分，共10分）

姓名：

1．凝结传热有两种不同的凝结形式，它们分别是 凝结和 凝结。

2．导热微分方程是所有导热物体的温度场都应该满足的通用方程，它是根据 和 建立起来的，直角坐标系中一维常物性导热微分方程的形式是 。 3．角系数的三个性质分别是 、 、 。 4．集总参数法中时间常数的定义是?c? 。 5．试写出右图所示的三个非凹灰体表面构成的系统当中，

角系数X1,2? 。 二、判断题（每题1分，共5分） 1．肋效率越大越好（ ）

2．“水自然对流表面传热系数”的实验当中形成的自然对流是一个有限空间的自然对流（ ） 3．温度场中等温线不可相交、不可中断（ ）

4．不凝结气体有利于凝结换热，不利于沸腾换热（ ） 5．只有黑体符合兰贝特定律。（ ） 三、简答题（共23分）

1．说

一、选择

1.下列（D）准则反映了流体物性对对流换热的影响。 a.雷诺数 b.瑞利数 c.普朗特数 d.努谢尔特数

2.绝大多数下强制对流换热的换热系数（A）自然对流。 a.大于 b.小于 c.等于 d.无法比较 3.（B）反映了物质的导热能力的大小。

a.热流密度 b.导热系数 c.对流换热系数 d.温度梯度

4.当Fo数（A）0.2时，瞬态温度场的变化进入正常情况阶段。 a.大于 b.小于 c.等于 d.无法比较

5.在相同进出口温度条件下，逆流和顺流的平均温差关系为（A） a.逆流大于顺流 b.顺流大于逆流 c.二者相等 d.无法比较 6.（C）传热不需要冷热物体直接接触?

a.导热 b.热对流 c.热辐射 d.以上几种都不是

7.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（B） a.不变 b.提高 c.降低 d.随机改变

8.某一传热过程的热流密度q=500W/m2，冷、热流体间的温差为10℃，其传热系数和单位面积的总传热热阻各为多少?（C）

a.K=50W/（m2〃K）r=0.05m2〃K/W b.K=0.02W/（m2〃K）r=50m2〃K/W c.

吉林大学汽车工程学院本科课程考试答案

考试课程与试卷类型：传热学B B卷 姓名： 学年学期：1314-2 学号： 考试时间：2014-5-28 班级：

一、选择题（每小题2分，共14分）

1、下面材料中哪种材料的导热系数最小（ ） A. 铜 B.铁 C.瓷砖 D. 硅藻土砖 2、肋片高度增加，则肋效率（ ） A. 增加 B. 不变 C. 减小 D.先增加后减小 3、Fo与时间的关系是（ ） A. 正比 B.反比 C.无关 D. 不确定 4、Pr?1，则（ ）

A.速度边界层厚度大于热边界层厚度 B.速度边界层厚度等于热边界层厚度 C.速度边界层厚度小于热边界层厚度 D. 不确定 5、下列哪个不是物性参数（ ）

A.导热系数 B.对流换热表面传热系数 C.热扩散系数 D. 普朗特数 6、下列那种说法错误（ ） A黑体辐射函数是个百分数 B.黑体辐射函数值最大是1

传热学复习题及其答案（Ⅰ部分）

一、 概念题

1、试分析室内暖气片的散热过程，各个环节有哪些热量传递方式？以暖气片管内走热水为例。

答：有以下换热环节及传热方式：

（1） 由热水到暖气片管道内壁，热传递方式为强制对流换热； （2） 由暖气片管道内壁到外壁，热传递方式为固体导热；

（3） 由暖气片管道外壁到室内空气，热传递方式有自然对流换热和辐射换热。

2、试分析冬季建筑室内空气与室外空气通过墙壁的换热过程，各个环节有哪些热量传递方式？

答：有以下换热环节及传热方式：

（1） 室内空气到墙体内壁，热传递方式为自然对流换热和辐射换热； （2） 墙的内壁到外壁，热传递方式为固体导热；

（3） 墙的外壁到室外空气，热传递方式有对流换热和辐射换热。

3、何谓非稳态导热的正规阶段？写出其主要特点。 答：物体在加热或冷却过程中，物体内各处温度随时间的变化率具有一定的规律，物体初始温度分布的影响逐渐消失，这个阶段称为非稳态导热的正规阶段。

4、分别写出Nu、Re、Pr、Bi数的表达式，并说明其物理意义。 答：（1）努塞尔(Nusselt)数，Nu?u?lhl?，它表示表面上无量纲温度梯度的大小。

（2）雷诺(Reynolds)数，Re?

（3

试卷一

五、简答题（每题5分，共10分） 1.简述静态平均数和动态平均数的区别. 2.平均数指数和平均指标有何区别? 六、计算分析题（共45分）

1.某企业总产值和职工人数资料如下： 月份 总产值(万元) 月末职工人数(千人) 3 1150 6.5 4 1170 6.7 5 1120 6.9 6 1370 7.1 试计算该企业第二季度平均每月全员劳动生产率。(4分)

2.某商店三种商品的销售资料如下: 商品 销售额(万元) 名称 去年 今年 甲 150 180 乙 200 240 丙 400 450 试用指数体系法分析销售额的变动。(８分)

＊3.某企业生产某产品的产量和单位成本资料如下： 今年销售量比去年增长(%) 8 5 15 月份 产量(千件) 单位成本(元/件) 1 2 3 4 5 6 2 3 4 3 4 5 73 72 71 73 69 68 要求：(1)确定单位成本对产量的一元线性回归模型，并指出其回归系数的意义；

(2)

传热学

摘要：

传热学是研究由温度差异引起的热量传递过程的科学。生成生活中，传热学应用广泛存在。对传热学的研究虽然由来已久，但其任然有着活力，虽然目前在一些行业取得了一定的成功，但是任然任重而道远，特别是当今基础工业，装备行业快速发展的时代犹是如此。

关键词：传热学 温度差 装备

一 传热学的发展

传热现象在我们的日常生活中十分普遍，不管是冬天取暖，还是夏天吹凉，不管是家里烧水，亦或是工厂炼油换热等，所有的这些现象无不包涵着传热学的相关知识。

早在1822年, 傅里叶根据大量的实验观察总结出了著名的导热公式即傅里叶导热定理，并在他的划时代名著—《热的解析理论》中通过严密的数学演绎奠定了现有热传导理论基础。从傅里叶导热定理出发,可以导出多维稳态和瞬态热传导方程[1]。由于对流换热的复杂性,人们更多的是采用实验的方法,其主要思路是利用N一S方程和能量方程,导出一些无量纲参数,利用大量的实验数据,拟合出无量纲数之间的准则关系式,并且根据相似理论,对相似理论进行推广使用来求解。 Prandil观察到对流过程中在贴近壁面处有一蠕动的薄层,大胆提出了边界层理论,使得流体力学基本问题得到解决,对流换热的研究从而进人了理论化阶段。

热传递的三种基本方式

一、（10分）如图所示的墙壁，其导热系数为50W/(m·K),厚度为50mm，在稳态情况下的墙壁内的一维温度分布为：t?200?2000x2，式中t的单位为℃，x单位为m．试求：

(1)墙壁两侧表面的热流密度；

(2)墙壁内单位体积的内热源生成的热量。

解：(1)由傅立叶定律：

q?Φdt??????(?4000x)?4000?xW/m2 AdxO x t ??50mm t?200?2000x2(2分)

所以墙壁两侧的热流密度：

(2)由导热微分方程

qx?0?4000??0?0W/m2 qx???4000?50?0.05?10000W/m2

d2tqv??0 dx2?(2分) (2分) (2分)

得：

d2tqv???2???(?4000)?4000?50?200000 W/m3

dx(2分)

二、（10分）用热电偶来测量气流的温度，热电偶结点可近似看作圆球，若气流和热电偶结点间的对流表面传热系数h?400W/(m2·K)，比定压热容CP?400 J/(kg·K)，密度??8000kg/m3。

（1）若时间常数为一秒，求热电偶结点的直径？

（2）若将初温为25℃、时间常数为1秒的热电偶放入200℃

(2)如图所示，密闭汽缸两侧与一U形管的两端相连，汽缸壁导热；U形管内盛有密度为ρ＝7.5×102 kg/m3的液体．一活塞将汽缸分成左、右两个气室，开始时，左气室的体积是右气室的体积的一半，气体的压强均为p0＝4.5×103 Pa.外界温度保持不变．缓慢向右拉活塞使U形管两侧液面的高度差h＝40 cm，求此时左、右两气室的体积之比．重力加速度大小取g＝10 m/s2，U形管中气体的体积和活塞拉杆的体积忽略不计．

答案：(1)ABE (2)1∶1

解析：(1)气体经历过程1，压强减小，体积变大，膨胀对外做功，内能减小，故pV温度降低，选项A、B正确．气体在过程2中，根据理想气体状态方程T＝C，刚开始时，气体体积不变，压强减小，则温度降低，对外放热；然后压强不变，体积变大，膨胀对外做功，则温度升高，吸热，故选项C、D错误．无论是经过过程1还是过程2，初、末状态相同，故内能改变量相同，选项E正确．

(2)设初始状态时汽缸左气室的体积为V01，右气室的体积为V02；当活塞至汽缸中某位置时，左、右气室的压强分别为p1、p2，体积分别为V1、V2，由玻意耳定律得

p0V01＝p1V1 ① p0V02＝p2V2 ②

依题意有V01＋V02＝V1＋V2 ③