《传热学》考试试题库汇总

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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／(m2·K)。对流传热系数表示对流传热能力的大小。

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／(m2·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／(m2·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/m2）

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。

（传热温差为1K时，单位传热面积在单位时间内的传热量，W／(m2·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／(m2·K)，W／(m2·K)）

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／(m2·K)）

7．单位面积热阻r t的单位是；总面积热阻R t的单位是。

（m2·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r t的关系为。

（r t=1/K）

11．总传热系数K与总面积A的传热热阻R t的关系为。

（R t=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/(m2.K)，对流传热系数为70W/(m2.K),其复合传热系数为。

（100 W/(m2.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/(m2.K)，热流体侧的传热系数为200W/(m2.K)，冷流体侧的传热系数为250W／(m2.K)，平壁的厚度为5mm，则该平壁的导热系数为，导热热阻为。

（5 W/(m.K)，0.001(m2.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0.02m2.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＝r tΔt

5．导热系数的单位是：( )

(1)W/(m2.K) (2)W/m2(3)W/(m·K)(4)m2.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? ( )

(1)传热面积(2)流体温差(3)传热系数(4)传热热阻

7. 在稳态传热过程中，传热温差一定，如果希望系统传热量增大，则不能采用下述哪种手段? ( )

(1)增大系统热阻(2)增大传热面积

(3)增大传热系数(4)增大对流传热系数

8. 试判断下述几种传热过程中哪一种的传热系数最小?

(1)从气体到气体传热(2)从气体到水传热

(3)从油到水传热(4)从凝结水蒸气到水传热

9．若已知对流传热系数为78W／(m2.K)，则其单位面积对流传热热阻为多少?

(1)78W/(m·K) (2)1/78m·K/W

(3)1/78m2·K/W(4)78W／(m2·K)

10．单位时间通过单位面积的热量称为什么?一般用什么符号表示?

(1)热流密度，q (2)热流密度，φ

(3)热流量，q (4)热流量，φ

11．太阳与地球间的热量传递属于下述哪种传热方式?

(1)导热(2)热对流

(3)热辐射(4)以上几种都不是

12．热流量与温差成正比，与热阻成反比，此规律称为什么?

(1)导热基本定律(2)热路欧姆定律

(3)牛顿冷却公式(4)传热方程式

13．传热过程热路图的原理是什么?

(1)傅里叶定律(2)牛顿冷却公式

(3)斯蒂芬-波尔兹曼定律(4)热路欧姆定律

14．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？( )

(1)K＝50W/(m2.K)，r t＝0.05m2.K/W

(2)K＝0.02W/(m2.K)，r t＝50m2.K/W

(3)K＝50W/(m2.K)，r t＝0.02m2.K/W

(4)K＝50W/(m2.K)，r t＝0.05K/W

15．平板的单位面积导热热阻的计算式应为哪一个?

(1)δ/λ (2)δ/(KA) (3)1／h (4)1/(KA)

四、简答题

1．试述三种热量传递基本方式的差别，并各举1～2个实际例子说明。

（提示：从三种热量传递基本方式的定义及特点来区分这三种热传递方式）

2．请说明在传热设备中，水垢、灰垢的存在对传热过程会产生什么影响?如何防止?

（提示：从传热过程各个环节的热阻的角度，分析水垢、灰垢对换热设备传热能力与壁面的影响情况）

3. 试比较导热系数、对流传热系数和总传热系数的差别，它们各自的单位是什么?

（提示：写出三个系数的定义并比较，单位分别为W/(m·K)，W/(m2·K)，W/(m2·K)）

4．在分析传热过程时引入热阻的概念有何好处?引入热路欧姆定律有何意义?

（提示：分析热阻与温压的关系，热路图在传热过程分析中的作用。）

5．结合你的工作实践，举一个传热过程的实例，分析它是由哪些基本热量传递方式组成的。

（提示：学会分析实际传热问题，如水冷式内燃机等）

6．在空调房间内，夏季与冬季室内温度都保持在22℃左右，夏季人们可以穿短袖衬衣，而冬季则要穿毛线衣。试用传热学知识解释这一现象。

（提示：从分析不同季节时墙体的传热过程和壁温，以及人体与墙表面的热交换过程来解释这一现象（主要是人体与墙面的辐射传热的不同））

第二章热传导

一、名词解释

1．温度场：某一瞬间物体内各点温度分布的总称。一般来说，它是空间坐标和时间坐标的函数。

2．等温面(线)：由物体内温度相同的点所连成的面（或线）。

3．温度梯度：在等温面法线方向上最大温度变化率。

4．热导率：物性参数，热流密度矢量与温度降度的比值，数值上等于1 K／m的温度梯度作用下产生的热流密度。热导率是材料固有的热物理性质，表示物质导热能力的大小。

5．导温系数：材料传播温度变化能力大小的指标。

6．稳态导热：物体中各点温度不随时间而改变的导热过程。

7．非稳态导热：物体中各点温度随时间而改变的导热过程。

8．傅里叶定律：在各向同性均质的导热物体中，通过某导热面积的热流密度正比于该导热面法向温度变化率。

9．保温(隔热)材料：λ≤0.12 W/(m·K)(平均温度不高于350℃时)的材料。

10．肋效率：肋片实际散热量与肋片最大可能散热量之比。

11．接触热阻：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。

12．定解条件(单值性条件)：使微分方程获得适合某一特定问题解的附加条件，包括初始条件和边界条件。

二、填空题

1．导热基本定律是_____定律，可表述为。

（傅立叶，）

2．非稳态导热时，物体内的_____场和热流量随_____而变化。

（温度，时间）

3．导温系数的表达式为_____，单位是_____，其物理意义为_____。

（a=λ/cρ,m2/s,材料传播温度变化能力的指标）

4．肋效率的定义为_______。

（肋片实际散热量与肋片最大可能散热量之比。）

5．按照导热机理，水的气、液、固三种状态中_______态下的导热系数最小。

（气）

6．一般，材料的导热系数与_____和_____有关。

（种类，温度）

7．保温材料是指_____的材料.

（λ≤0.12 W/(m·K)(平均温度不高于350℃时)）

8．已知材料的导热系数与温度的关系为λ＝λ0(1+bt)，当材料两侧壁温分别为t1、t2时，其平均导热系数可取下的导热系数。

(（t1+t2）/2)

9．发电机水冷、氢冷、空冷三种方式中，以方式的效果最好，方式的效果最差。

(水冷、空冷)

10．第三类边界条件是指已知。

(物体边界与周围流体间的表面传热系数h及周围流体的温度t f)

11．及其单值性条件可以完整地描述一个具体的导热问题。

(导热微分方程)

12．第一类边界条件是。

（给定物体边界上任何时刻的温度分布）

13．初始条件是指。

（如以某时刻作为时间的起算点，在该时刻导热物体内的温度分布）

14．通过长圆筒壁导热时，圆筒壁内的温度呈分布规律.

（对数曲线）

15．温度梯度表示温度场内的某一地点等温面法线方向的。

（温度变化率）

16．第二类边界条件是指。

（给定物体边界上任何时刻的热流密度q w分布）

三、选择题

1．当采用加肋片的方法增强传热时，最有效的办法是将肋片加在哪一侧? ( ) (1)传热系数较大的一侧（2）传热系数较小的一侧

(3)流体温度较高的一侧（4）流体温度较低的一侧

2．下列各参数中，属于物性参数的是：

(1)肋化系数(2)导热系数（3）导温系数（4）传热系数

3．导温系数的物理意义是什么?

（1）表明材料导热能力的强弱

（2）反映了材料的储热能力

（3）反映材料传播温度变化的能力

（4）表明导热系数大的材料一定是导温系数大的材料

4．常温下，下列物质中哪一种材料的导热系数较大?

(1)纯铜(2)碳钢

(3)不锈钢(4)黄铜

5．温度梯度表示温度场内的某一点等温面上什么方向的温度变化率?

(1)切线方向(2)法线方向

(3)任意方向(4)温度降低方向

6．接触热阻的存在使相接触的两个导热壁面之间产生什么影响?

(1)出现温差(2)出现临界热流

(3)促进传热(4)没有影响

7．下述哪一点不是热力设备与冷冻设备加保温材料的目的?

(1)防止热量(或冷量)损失(2)提高热负荷

(3)防止烫伤(或冻伤) (4)保持流体温度

8．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，应将哪种材料放在内层?

(1)导热系数较大的材料(2)导热系数较小的材料

(3)任选一种均可(4)无法确定

9．金属含有较多的杂质，则其导热系数将如何变化?

（1）变大（2）变小

（3）不变（4）可能变大，也可能变小

10．下列材料中，导热材料较差的材料是什么？

(1)铝合金(2)铸铁

(3)不锈钢(4)普通玻璃

11．物体之间发生热传导的动力是什么?

(1)温度场(2)温差

(3)等温面(4)微观粒子运动

12．下面哪种物质材料具有较大的导热系数?

（1）水（2）空气

（3）水蒸气（4）冰块

13．通过大平壁导热时，大平壁内的温度分布规律是下述哪一种？

(1)直线(2)双曲线

(3)抛物线(4)对数曲线

14．若已知某种气体的密度为0.617kg／m3，比热为 1.122 kJ／(kg·K)，导热系数为

0.0484W／(m.K)，则其导温系数是多少? ( )

(1)14.3m2／s (2)69.9×10-6m2／s

(3)0.0699m2／s (4)1.43×104m2／s

15．已知某一导热平壁的两侧壁面温差是30℃，材料的导热系数是22W／(m.K)，通过的热流密度是300W／m2，则该平壁的壁厚是多少? ( )

(1)220m (2)22m （3）2.2m(4)0.22m

16．第二类边界条件是什么?

（1）已知物体边界上的温度分布。

（2）已知物体表面与周围介质之间的传热情况。

（3）已知物体边界上的热流密度。

（4）已知物体边界上流体的温度与流速。

17．冬天用手分别触摸置于同一环境中的木块和铁块，感到铁块很凉，这是什么原因?

(1)因为铁块的温度比木块低(2)因为铁块摸上去比木块硬

(3)因为铁块的导热系数比木块大(4)因为铁块的导温系数比木块大

18．什么情况下圆筒壁导热可以按平壁处理?

(1)当其长度大于其外半径的10倍时(2)当其长度是其壁厚的10倍时

(3)当其外径大于2倍的内径时(4)当其外径大于其壁厚的4倍时

19．温度升高时，气体的导热系数一般随温度会发生怎样的变化? ( )

(1)增大(2)减小

(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。

(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t h 的结果，可得采用温度计套管后造成的测量误差Δt 为Δt=t f -t h =

)(0mH ch t t f -，其中H h H A hP mH λδλ==，欲使测量误差Δt 下降，可以采用以下几种措施：

(1)降低壁面与流体的温差(t f -t 0)，也就是想办法使肋基温度t 0接近t f ，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。

( 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式x

t a t 22??=??τ 第一类边界条件：τ>0,t w =f w (x, τ)

第二类边界条件：τ>0,),(τλx f n t w w

=??? ????- 第三类边界条件：τ>0,()f w w

s t t h n t -=??? ????-λ 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。）

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?，凝结液在壁面上形成一层完整的液膜。

11． 核态沸腾：在加热面上产生汽泡，换热温差小，且产生汽泡的速度小于汽泡脱离加

热表面的速度，汽泡的剧烈扰动使表面传热系数和热流密度都急剧增加。

12． 膜态沸腾：在加热表面上形成稳定的汽膜层，相变过程不是发生在壁面上，而是汽

液界面上，但由于蒸汽的导热系数远小于液体的导热系数，因此表面传热系数大大下降。

二、填空题

1． 影响自然对流传热系数的主要因素

有： 、 、 、 、 、 。

(流动起因，流动速度，流体有无相变，壁面的几何形状、大小和位置，流体的热物理性质)

2． 速度边界层是指 。

（在流场中壁面附近流速发生急剧变化的薄层。）

温度边界层是指 。

（在流体温度场中壁面附近温度发生急剧变化的薄层。）

3． 流体刚刚流入恒壁温的管道作层流传热时，其局部对流传热系数沿管长逐

渐 ，这是由于 。

（减小，边界层厚度沿管长逐渐增厚）

4． 温度边界层越 对流传热系数越小，强化传热应使温度边界层

越 。

（厚，簿）

5． 流体流过弯曲的管道或螺旋管时，对流传热系数会 ，这是由

于 。

（增大，离心力的作用产生了二次环流增强了扰动）

6． 流体横掠管束时，一般情况下， 布置的平均对流传热系数要比 布置时高。

（叉排，顺排）

7． 管外流动传热，有纵向冲刷和横向冲刷之分，在其他条件相同时，以 向

冲刷方向传热更为强烈。

（横向）

8． 对流传热微分方程式的表达式为 。其中，αx 是 ，λ

是 ，Δt 是 ，0

=???? ????y y t 是 。

（0

=????

?????-=y x y t t h λ，局部换热系数，流体导热系数，主流流体温度与壁温之差，贴壁处流体

的法向温度变化率）

9． 纯净饱和蒸气膜状凝结的主要热阻是 。

（液膜的导热热阻）

10． 大容器饱和沸腾曲线可分为 、 、 、 四

个区域，其中 具有温差小、热流大的传热特点。

（自然对流、核态沸腾、过渡沸腾、膜态沸腾，核态沸腾）

11． 雷诺比拟采用 模型，其结果在Pr ＝ 条件下与实验解相吻合.

（单层，1）

12． 沸腾的临界热通量是指 。

（当壁面过热度大到某一程度时，汽泡来不及脱离加热面而开始连成不稳定的汽膜，即由核态沸腾开始向膜态沸腾过渡，出现临界点的热流密度）

13． 格拉晓夫准则的物理意义 ；表达式Gr ＝ 。

（流体流动时浮升力与粘滞力之比的无量纲量，

23ναc v tl g ?） 14． 减小管内湍流对流传

热热阻的方法有 、 、 、 。

（增加流速，采用短管。改变流体物性，增加换热面积，扰流，采用导热系数大的流体

用小管径等）

15． 反映对流传热强度的准则称为 准则。

（努塞尔）

16． 普朗特准则Pr 的数学表达式为 ，它表征了 的相

对大小。

（ν/a ，动量传递与热量传递）

17． 管内充分发展湍流的传热系数与平均流速U 的 次方成 比.，与

内径D 的 次方成 比。

（0．8，正，0．2，反）

18． 大空间自然对流处于湍流状态时有自模化特征，此时传热系数与 无关。 （尺寸）

19． 自然对流传热在 条件下发生关于特征尺度L 的自模化现象.。

（湍流）

20． 在蒸汽的凝结过程中， 凝结的传热系数大于 凝结。

（珠状，膜状）

21． 自然对流传热是指 。

（流体在浮升力作用下的对流传热）

22．管槽内对流传热的入口效应是指。

（流体入口段由于热边界层较薄而具有较高的对流传热系数）

23．流体在大空间沿竖壁作自然对流传热时，对于湍流工况，其对流传热系数正比于竖壁高度的次方。

（0）

24．大容器沸腾曲线分为、、、四个区段。

（自然对流、核态沸腾、过渡沸腾、膜态沸腾）

三、选择题

1．下列各参数中，属于物性参数的是：

（1）传热系数K

（2）吸收率α

（3）普朗特数Pr

（4）传热系数h c

2．流体纯自然对流传热的准则方程可写成

(1)Nu＝f(Re，Pr) (2)Nu＝f(Gr，Pr)

(3)Nu＝f(Re，Gr，Pr) (4)Nu＝f(Bi，Fo)

3．流体掠过平板对流传热时，在下列边界层各区中，温度降主要发生在：

(1)主流区(2)湍流边界层(3)层流底层

(4)缓冲区(5)湍流核心区

4．空气自然对流传热系数与强迫对流时的对流传热系数相比：

(1)要小的多(2)要大得多

(3)十分接近(4)不可比较

5．沸腾的临界热流量q c是：

（1）从过冷沸腾过渡到饱和沸腾的转折点

（2）从自由流动过渡到核态沸腾的转折点

（3）从核态沸腾过渡到膜态沸腾的转折点

（4）从不稳定膜态沸腾过渡到稳定膜态沸腾的转折点

6．流体在大空间沿竖壁自然对流传热时，在湍流状态下；对流传热系数正比于竖壁高度的( )

(1)0次方(2)0.8次方(3)l/4次方(4)l/3次方

7．液体沸腾时，汽泡内的压力大于汽泡外液体的压力，主要由于下列哪个因素造成的?

(1)传热温差(2)表面张力(3)浮升力(4)重力

8． 定型准则是指：

(1)包含定型尺寸的准则 (2)全部由已知量构成的准则

(3)含有待求量的准则 (4)待定准则

9． 工程中，较为常用的沸腾工况是指：

(1)膜态沸腾 (2)核态沸腾 (3)自然对流沸腾 （4）以上都不是

10． 下述哪种手段对提高对流传热系数无效?

(1)提高流速 (2)增大管径

(3)采用入口效应 (4)采用导热系数大的流体

11． 已知某气体的密度为1.26kg/m 3，比热为1.02kJ/(kg·K)，导热系数为0.025W/(m·K)，

粘度为15.1×10-6m 2/s ，其Pr(普朗特)准则数为多少? ( ) (1)0.78 (2)0.02 (3)0.7 (4)0.62

12． Nu(努谢尔特)准则反映： ( )

(1)惯性力和粘滞力的相对大小 (2)对流传热强度

(3)浮升力和粘滞力的相对大小 (4)导热能力大小

13． 描述浮升力与黏滞力的相对大小的准则数称为：

（1）Re (2)Gr (3)Pr (4)Ra

14． 当管长远大于管径时，圆管横向布置时的管外膜状凝结传热系数与竖放时相比如何?

（1） 横放时大

（2） 两者差不多

（3） 竖放时大

（4） 无法比较

15． 无量纲组合23

ναtl g v ?称为什么准则？

(1)雷诺Re (2)普朗特Pr

(3)努谢尔特Nu (4)格拉晓夫Gr

16． 判断管内湍流强制对流是否需要进行人口效应修正的依据是什么?

(1)l/d≥70 (2)Re≥104 (3)l/d<50 (4)l/d<104

17． 对流传热以 作为基本计算式。

(1)傅里叶定律 (2)牛顿冷却公式

(3)普朗克定律 (4)欧姆定律

18． 从传热角度看，下面几种冷却方式中，哪种方式的冷却效果会最好?

(1)水冷 (2)氢冷 (3)气冷 (4)水沸腾冷却

19．相变传热的特征为。

(1)工质比体积变化较大(2) 汽化潜热(3) (1)+(2) (4)工质比体积较大

20．冷却液润湿壁面的能力取决于。

(1)液体的表面张力(2)液体与壁面间的附着力(3) (1)+(2)(4) (1)或(2)

21．在饱和沸腾时，随着的增高，将会出现个换热规律全然不同的区域。

(1)壁面过热度，4 (2)壁面过热度，6 (3)热流密度，4 (4)热流密度，6

22．对流传热微分方程组共有几类方程？

(1) 2 (2) 3 (3) 4(4)5

23．凝结液能很好的润湿壁面，形成完整的膜向下流动，称为。

(1)凝结(2)膜状凝结(3) 珠状凝结(4)稳态凝结

24．下列哪个不是影响对流传热的主要因素？

(1)流动起因；

(2)t w；

(3)ε；

(4)换热面的几何形状。

25．对于Pr数，下列说法哪个是错误的？

(1)它是动力粘度与热扩散率的比值；

(2)它是研究对流传热最常用的重要准则；

(3)对于层流流动，当Pr=1时，δ=δt；

(4)它反映了流体中热量扩散和动量扩散的相对程度。

26．自由对流传热的流态主要取决于的数值。

(1)Pr (2)Fo (3)Re (4)Gr

27．如果流体的流动是由流体内部温差产生的密度差引起的，称为。

(1)强迫对流(2)自由运动(3)湍流对流(4)层流对流

28．对流传热微分方程组包括。

Ⅰ、付立叶定律Ⅱ、对流传热微分方程Ⅲ、基尔霍夫定律Ⅳ、连续性方程Ⅴ、动量微分方程Ⅵ、能量微分方程

(1) ⅡⅢⅣⅤ(2) ⅠⅡⅢⅣ(3)ⅡⅣⅤⅥ(4) ⅢⅣⅤⅥ

29．Nu m其特征温度为。

(1)流体温度(2) 平均温度(3)壁面温度(4)不定

30．当流体外掠圆管时，10

5.1 其边界层为，脱体发生在处。其局部换热系数到达最值。

(1) 湍流，1400，低 (2) 层流，1400，高 (3) 湍流，820，低 (4) 层流，820 ，低

31．自然对流传热的准则方程为 。

(1)14.031Pr Re 86.1????

??μμ???? ??=w

f e f f f L d Nu (2).3121Pr Re 664.0m m m Nu = (3)31Pr)(53.0Gr Nu m = (4). ()31

Pr ..943.0Ja Ga Nu m =

32．影响膜状换热系数的主要因素是 。

(1)蒸汽流速 (2)不凝结气体 (3)表面粗糙度 (4) (1) + (2)

四、 简答题

1． 影响强迫对流传热的流体物性有哪些?它们分别对对流传热系数有什么影响?

（提示：影响强迫对流换热系数的因素及其影响情况可以通过分析强迫对流传热实验关联式，将各无量纲量展开整理后加以表述。）

2． 试举几个强化管内强迫对流传热的方法(至少五个)。

（提示：通过分析强迫对流换热系数的影响因素及增强扰动、采用人口效应和弯管效应等措施来提出一些强化手段，如增大流速、采用机械搅拌等。）

3． 试比较强迫对流横掠管束传热中管束叉排与顺排的优缺点。

（提示：强迫对流横掠管束换热中，管束叉排与顺排的优缺点主要可以从换热强度和流

动阻力两方面加以阐述：(1)管束叉排使流体在弯曲的通道中流动，流体扰动剧烈，对流换热系数较大，同时流动阻力也较大；(2)顺排管束中流体在较为平直的通道中流动，扰动较弱，对流换热系数小于叉排管束，其流阻也较小；(3)顺排管束由于通道平直比叉排管束容易清洗。）

4． 为什么横向冲刷管束与流体在管外纵向冲刷相比，横向冲刷的传热系数大?

（提示：从边界层理论的角度加以阐述：纵向冲刷容易形成较厚的边界层，其层流层较厚 且不易破坏。有三个因素造成横向冲刷比纵向冲刷的换热系数大：①弯曲的表面引起复杂的流动，边界层较薄且不易稳定；②管径小，流体到第二个管子时易造成强烈扰动；②流体直接冲击换热表面。）

5． 为什么电厂凝汽器中，水蒸气与管壁之间的传热可以不考虑辐射传热?

（提示：可以从以下3个方面加以阐述：(1)在电厂凝汽器中，水蒸气在管壁上凝结，凝结换热系数约为4500—18000W ／(m 2．K)，对流换热量很大；(2)水蒸气与壁面之间的温差较小，因而辐射换热量较小；(3)与对流换热相比，辐射换热所占的份额可以忽略不计。）

6． 用准则方程式计算管内湍流对流传热系数时，对短管为什么要进行修正?

（提示：从热边界层厚度方面加以阐述：(1)在入口段，边界层的形成过程一般由薄变厚；(2)边界层的变化引起换热系数由大到小变化，考虑到流型的变化，局部长度上可有波动，但总体上在

入口段的换热较强（管长修正系数大于1）；(3)当l／d＞50(或60)时，短管的上述影响可忽略不计，当l／d＜50(或60)时，则必须考虑入口段的影响。

7．层流时的对流传热系数是否总是小于湍流时的对流传热系数?为什么?

（提示：该问题同样可以从入口效应角度加以阐述。在入口段边界层厚度从零开始增厚，若采用短管，尽管处于层流工况，由于边界层较薄，对流换热系数可以大于紊流状况。）8．什么叫临界热流密度?为什么当加热热流大于临界热流密度时会出现沸腾危机?

（提示：用大容器饱和沸腾曲线解释之。以大容器饱和沸腾为例，(1)沸腾过程中，随着壁面过热度Δt的增大，存在自然对流、核态沸腾、不稳定膜态沸腾和膜态沸腾四个阶段，临界热流密度是从核态沸腾向膜态沸腾转变过程中所对应的最大热流密度；(2)当加热热流大于临界热流密度时，沸腾工况向膜态沸腾过渡，加热面上有汽泡汇集形成汽膜，将壁面与液体隔开，由于汽膜的热阻比液体大得多，使换热系数迅速下降，传热恶化；(3)汽膜的存在使壁温急剧升高，若为控制热流加热设备，如电加热设备，则一旦加热热量大于临界热流密度，沸腾工况从核态沸腾飞跃到稳定膜态沸腾，壁温飞升到1000℃以上(水)，使设备烧毁。）

9．试述不凝性气体影响膜状凝结传热的原因。

（提示：少量不凝性气体的存在就将使凝结换热系数减小，这可以从换热热阻增加和蒸汽饱和温度下降两方面加以阐述。(1)含有不凝性气体的蒸汽凝结时在液膜表面会逐渐积聚起不凝性气体层，将蒸汽隔开，蒸汽凝结必须穿过气层，使换热热阻大大增加；(2)随着蒸汽的凝结，液膜表面气体分压力增大，使凝结蒸汽的分压力降低，液膜表面蒸汽的饱和温度降低，减少了有效冷凝温差，削弱了凝结换热。）

第四章辐射传热

一、名词解释

1．热辐射：由于物体内部微观粒子的热运动状态改变，而将部分内能转换成电磁波的能量发射出去的过程。

2．吸收比：投射到物体表面的热辐射中被物体所吸收的比例。

3．反射比：投射到物体表面的热辐射中被物体表面所反射的比例。

4．穿透比：投射到物体表面的热辐射中穿透物体的比例。

5．黑体：吸收比α= 1的物体。

6．白体：反射比ρ=l的物体(漫射表面)

7．透明体：透射比τ= 1的物体

8．灰体：光谱吸收比与波长无关的理想物体。

9．黑度：实际物体的辐射力与同温度下黑体辐射力的比值，即物体发射能力接近黑体的程度。

10．辐射力：单位时间内物体的单位辐射面积向外界(半球空间)发射的全部波长的辐射能。

11．漫反射表面：如果不论外界辐射是以一束射线沿某一方向投入还是从整个半球空间均匀投入，物体表面在半球空间范围内各方向上都有均匀的反射辐射度L r，则

该表面称为漫反射表面。

12．角系数：从表面1发出的辐射能直接落到表面2上的百分数。

13．有效辐射：单位时间内从单位面积离开的总辐射能，即发射辐射和反射辐射之和。

14．投入辐射：单位时间内投射到单位面积上的总辐射能。

15．定向辐射度：单位时间内，单位可见辐射面积在某一方向p的单位立体角内所发出的总辐射能(发射辐射和反射辐射)，称为在该方向的定向辐射度。

16．漫射表面：如该表面既是漫发射表面，又是漫反射表面，则该表面称为漫射表面。

17．定向辐射力：单位辐射面积在单位时间内向某一方向单位立体角内发射的辐射能。

18．表面辐射热阻：由表面的辐射特性所引起的热阻。

19．遮热板：在两个辐射传热表面之间插入一块或多块薄板以削弱辐射传热。

20．重辐射面：辐射传热系统中表面温度未定而净辐射传热量为零的表面。

二、填空题

1．热辐射是由于产生的电磁波辐射。热辐射波长的单位是，在工业范围内，热辐射的波段主要集中于区段。

(热的原因，μm，红外)

2．太阳与地球间的热量传递属于传热方式。

(辐射)

3．黑体是指的物体，白体是指的物体，透明体是指的物体。灰体是的物体。

（吸收比为0，反射比为0，投射比为0，光谱吸收比与波长无关的）

4．基尔霍夫定律表明，善于辐射的物体也善于，在同温度下，黑体具有的辐射力，实际物体的吸收率永远1。

（吸收，最大，小于）

5．有效辐射是之和。

（发射辐射和反射辐射）

6．一个由两个表面所构成的封闭系统中，若已知A1=0.5A2,X1,2=0.6，则X2,1= 。

（0.3）

7．将任意形状气体的辐射折合成一个假想的当量半球，半球内气体与所研究的气体具有，球内气体对球心的辐射效果等于，该当量半球的半径称为。

(相同的温度、压力和成份，所研究的气体对指定地点的辐射，平均射线行程)

8．物体的光谱辐射力与同温度下之比，称为物体的光谱发射率。

(黑体的光谱辐射力)

9．角系数具有、、的特性。

（相对性、完整性、分解性）

10．表面辐射热阻应用于辐射传热计算，其值可用数学式表示为。

（灰漫表面(或灰表面即可)，

Aεε

-

1

）

11．气体辐射具有2个特点：

①；②。

（气体的辐射和吸收对波长具有明显的选择性，气体的辐射和吸收在整个容积中进行）12．基尔霍夫定律指出了物体的与之间的关系。

（辐射力，吸收碧）

13．辐射传热的空间热阻主要与有关。

（两个表面之间的角系数及辐射换热面积）

14．辐射减弱系数是指射线经过单位长度时的能量与的能量之比。

（被气体所吸收，投射）

15．辐射传热的表面热阻主要与有关。

（表面黑度和辐射换热面积）

16．普朗克定律揭示了黑体光谱辐射力按变化的分布规律。

（波长与热力学温度）

17．热辐射能量投射到物体表面上时，占投入辐射的百分比称为投射比。

（穿透物体的辐射能）

18．在热平衡条件下，任何物体对黑体辐射的吸收比恒等于。

（同温度下该物体的黑度）

19．角系数相对性用公式可写成。

（A1X1,2= A2X2,1）

20．增强或削弱辐射传热的原则是改变和。

(系统黑度，温度条件)

三、选择题

1．有一个由六个平面组成的六边形长通道，其内表面分别以l、2、3、4、5、6表示，已知角系数X12＝0.1、X14＝0.25，X15＝0.25，X16＝0.12，则X13为：( )

(1)0．35 (2)0．72 (3)0．37 (4)0．28

2．一金属块的表面发射率为0．4，温度为227℃，它的表面热辐射力是多少?若表面氧化后发射率变成0.9，其表面热辐射力将如何改变?

(1)1417.5W／m2，将增大(2)1417.5W／m2，将减小

(3)60.22W／m2，将增大(4)60.22W／m2，将减小

3．影响物体表面黑度的主要因素是：

(1)物质种类、表面温度、表面状况(2)表面温度、表面状况、辐射强度

(3)物质种类、表面温度、表面颜色(4)表面颜色、表面温度、表面光洁度

4．在两块平行的黑度相同的大平板之间插入一块同样黑度的遮热板后，两平板之间的辐射传热量与未加遮热板时相比减少了：( )

(1)0.2倍(2)0.5倍(3)2倍(4)3倍

5．对于边长为15m的立方体内的气体辐射，气体对整个包壁辐射的平均射线行程等于：(1)15m (2)7.5m (3)9m（4）4.5m

6．在同温度条件下的全波谱辐射和吸收，下列哪种说法是正确的

（1）物体的辐射能力越强其吸收比越大

（2）物体的吸收比越大其反射比越大

（3）物体的吸收比越大其黑度越小

（4）物体的吸收比越大其辐射透射比越大

7．下列哪个定律可用来计算黑体光谱辐射力?

(1)斯蒂芬—波尔兹曼定律(2)基尔霍夫定律

(3)斯蒂芬公式(4)普朗克定律

8．单位时间内离开单位表面积的总辐射能称为什么?

(1)有效辐射(2)辐射力

(3)辐射强度(4)反射辐射

9．由炉膛火焰向水冷壁传热的主要方式是：

(1)热辐射(2)热对流(3)导热(4)都不是

10．将保温瓶的双层玻璃中间抽成真空，其目的是什么?

(1)减少导热(2)减少对流传热

(3)减少对流与辐射传热(4)减少导热与对流传热

11．在保温瓶内胆上镀银的目的是什么? ( )

(1)削弱导热传热(2)削弱辐射传热

(3)削弱对流传热(4)同时削弱导热、对流与辐射传热

12．有一个由两个圆筒表面组成的环形长通道，其外筒的内径是d1，内筒的外径是d2，