中国矿业大学2008传热学期末试卷答案A
本科生传热学试题-08年B-答案
2007~2008学年第一学期期末考试《传热学》试卷（A ）一、基本概念 (本题每小题5分，共50分)1．写出牛顿冷却公式的基本表达式及其中各物理量的定义。
答：牛顿冷却公式的基本表达式： ()w f q h t t =-各物理量的定义为:q －对流换热的热流密度；h －对流换热系数；t w －固体的壁面温度；t f －流体温度。
2．什么叫温度场、 等温面、等温线？ 答：物体中温度随时间和空间的分布关系称为温度场；温度场中同一瞬间温度相同的点的连线构成等温线，温度相同的点连成的面叫等温面。
3．Bi 准则数, Fo 准则数的定义及物理意义是什么？ 答：/1/Bi h δλ=，其物理意义为物体的内部导热热阻与外部对流热阻的比值。
2a Fo lτ=，非稳态过程的无量纲时间，表征过程进行的深度。
4．显式差分方程的稳定性判据是什么？答：为保证显式差分方程离散后能够收敛，在时间步长和空间步长的选取上必须满足：对于内部节点21()2a Fo x τ∆∆=≤∆，对于边界节点必须满足12Fo Bi ∆∆≤+。
5．影响对流换热的主要因素有哪些？答：影响对流换热的主要因素有：流体流动的起因、流体有无相变、流体的流态、换热表面的几何因素和流体的物理性质。
6．对管内流和管外流, Re 准则数中的特性长度的取法是不一样的说明其物理原因。
答：雷诺准数是用来判定流体的流态和紊流度的重要参数，所以其特征长度的选取必须是对雷诺数的计算十分敏感，必须反映流通截面上的某些特性。
对于管内流动，流动速度和管内径限定了流动边界层的形成和发展，所以特征长度只能取内径。
而对管外流动，外部流速和外部尺寸限定了流动边界层的形成和发展，所以特征尺寸一般只能选取外部尺寸。
7．什么叫膜状凝结和珠状凝结？ 答：如果凝结液体能很好地润湿壁面，它就在壁面上铺展成膜，这种凝结形式称为膜状凝结；当凝结液不能很好地润湿壁面，凝结液在壁面形成一个个小液珠，这种凝结形式称为珠状凝结。
传热学试题A及答案
《传热学》A卷闭卷站点：专业年级：姓名：学号：一、单项选择题（每小题2分，共20分）1．对于过热器中：高温烟气→外壁→内壁→过热蒸汽的传热过程次序为（）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2．导温系数的物理意义是( )A. 表明材料导热能力的强弱B. 反映了材料的储热能力C. 反映材料传播温度变化的能力D. 表明导热系数大的材料一定是导温系数大的材料3．热传递的三种基本方式为( )A.导热、热对流和传热过热B.导热、热对流和辐射换热C.导热、热对流和热辐射D.导热、辐射换热和对流换热4．对流换热系数为1000W/（m2•K）、温度为77℃的水流经27℃的壁面，其对流换热的热流密度为（）A.8×104 W/m2B.6×104 W/m2C.7×104 W/m2D.5×104 W/m25．空间辐射热阻与_________无关。
（）A．表面尺寸B．表面粗糙度C．表面间的相对位置D．表面形状6. 当管长远大于管径时，圆管横向布置时的管外膜状凝结换热系数与竖放时相比，( )A. 横放时小B. 横放时大C. 与横竖放无关D. 无法比较7．炉墙内壁到外壁的热传递过程为（）A.热对流B. 对流换热C.复合换热D.导热8. 下述哪种气体可以看作热辐射透明体(τ=1的气体)? ( )A. 二氧化碳B. 空气C. 水蒸汽D. 二氧化硫气体9.下列哪种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10．高温过热器常采用_________布置方式。
（）A．顺流B．顺流和逆流混合C．逆流D．顺流和交叉流混合二、填空题(每小题2分，共20分)1. 已知一换热过程的温差为100℃，热流量为10kW，则其热阻为____________。
2.为了达到降低壁温的目的，肋片应装在一侧。
2007~2008学年第一学期期末考试《传热学》
2007~2008学年第一学期期末考试《传热学》试卷（A ）一、名词解释（4’×5=20’）1、Heat Conduction ：2、Fin Efficiency ：3、Velocity Boundary Layer ：4、珠状凝结：5、黑体：二、填空题（4’×7=28’）1、房间内有一个充满咖啡的封闭容器，房间的空气和墙的温度固定不变，图1中给出了所有对咖啡冷却起作用的传热过程，分别说明以下传热过程(传热对象和传热方式)，如q1表示从咖啡到塑料内壳内表面的自然对流换热过程。
q2： q3： q5： q7：2、有一水冷器，空气侧表面传热系数h1=20W/(m2·K)，传热壁面厚δ=1mm ，导热系数λ=200W/(m ·K)，水侧表面传热系数h2=5000W/(m2·K)。
设传热壁可以看作平壁，则该传热过程中气到水的总传热系数为 ，为了强化这一传热过程应先从 环节着手?空气层q13、图2-a 中厚度为δ的单层平壁，两侧温度分别维持在t1及t2，t1>t2，平板材料导热系数呈线性变化，即λ=a+bt (其中a,b 为常数)。
假定无内热源。
图2-a 中画出该平壁内的温度分布曲线，由此可知b 0。
(>,=,<)图2-b 所示双层平壁中，导热系数λ1，λ2为定值，假定过程为稳态，试分析图中曲线1所对应的λ 1 λ2。
(>,=,<)4、无内热源常物性二维导热物体在某一瞬时的温度分布为t=2y 2cosx ，它在x ＝O,y=1处的温度随时间的变化率可表示为 。
5、示出了常物性有均匀内热源Φ二维稳态导热问题局部边界区域的网格配置，试用热平衡法建立节点0的有限差分方程式 。
6、在一台缩小成为实物1/10的模型中，用20℃的空气来模拟实物中平均温度为200℃空气的加热过程。
实物中空气的平均流速为6.03m/s ，则模型中的流速应为 ？ 干空气物性参数如下表所示。
传热学A卷答案
一、 概念 （35分）1． 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。
2．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。
3．温度梯度：在等温面法线方向上最大温度变化率。
4．稳态导热：物体中各点温度不随时间而改变的导热过程。
6．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。
7．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。
二、简答题 （30分）1． 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。
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姓名： 班级：教研室主任签字: 第1页(共 6 页)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。
2．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?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／(m2．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。
3．什么叫临界热流密度?为什么当加热热流大于临界热流密度时会出现沸腾危机?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。
传热学期末考试试题
传热学（一）第一部分选择题•单项选择题（本大题共 10 小题，每小题 2 分，共 20 分）在每小题列出的四个选项中只有一个选项是符合题目要求的，请将正确选项前的字母填在题后的括号内。
1. 在稳态导热中 , 决定物体内温度分布的是 ( B)A. 导温系数B. 导热系数C. 传热系数D. 密度2. 下列哪个准则数反映了流体物性对对流换热的影响 ?(C )A. 雷诺数B. 雷利数C. 普朗特数D. 努谢尔特数3. 单位面积的导热热阻单位为 (C )A. B.C. D.4. 绝大多数情况下强制对流时的对流换热系数 (C ) 自然对流。
A. 小于B. 等于C. 大于D. 无法比较5. 对流换热系数为 100 、温度为 20 ℃的空气流经 50 ℃的壁面，其对流换热的热流密度为（ D）A. B.C. D.6. 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. 粗管和细管的相同B. 粗管内的大C. 细管内的大D. 无法比较7. 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8. 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9. （）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10. 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. 无法判断第二部分非选择题•填空题（本大题共 10 小题，每小题 2 分，共 20 分）11. 如果温度场随时间变化，则为。
12. 一般来说，紊流时的对流换热强度要比层流时强。
13. 导热微分方程式的主要作用是确定温度分布。
14. 当 d 50 时，要考虑入口段对整个管道平均对流换热系数的影响。
15. 一般来说，顺排管束的平均对流换热系数要比叉排时。
传热学期末考试试题及答案
传热学试题一、单项选择题（每小题 2 分，共 20 分）1. 在锅炉的炉墙中：烟气内壁外壁大气的热过和序为 : （）A. 辐射换热 , 导热 , 复合换热B. 导热，对流换热，辐射换热C. 对流换热泪盈眶，复合换热，导热D. 复合换热，对流换热，导热2. 由表面 1 和表面 2 组成的封闭系统中： X 1,2 （） X 2,1 。
A.等于B. 小于C.可能大于，等于，小于。
D.大于3. 流体流过短管内进行对流换热时其入口效应修正系数（）A.=1B. >1C. <1D. =04. 在其他条件相同的情况下 , 下列哪种物质的导热能力最差（）A. 空气B. 水C. 氢气D. 油5. 下列哪种物质中不可能产生热对流（）A. 空气B. 水C. 油D. 钢板6.Gr 准则反映了（）的对比关系。
A. 重力和惯性力B. 惯性力和粘性力C. 重力和粘性力D. 角系数7. 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8. 气体的导热系数随温度的升高而（）A. 减小B. 不变C. 套管式换热器D. 无法确定9. 下列哪种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10. 热传递的三种基本方式为（）A. 导热、热对流和传热过热B. 导热、热对流和辐射换热C. 导热、热对流和热辐射D. 导热、辐射换热和对流换热二、填空题（每小题 2 分，共 20 分）1. 在一台顺流式的换热器中，已知热流体的进出口温度分别为 180 和 100 ，冷流体的进出口温度分别为 40 和 80 ，则对数平均温差为 ___________ 。
2. 已知一灰体表面的温度为 127 ，黑度为 0.5 ，则其车辆射力为____________ 。
3. 为了达到降低壁温的目的，肋片应装在 ________ 一侧。
4. 灰体就是吸收率与 ________ 无关的物体。
2007-2008期末考试试卷参考答案
2007-2008学年第一学期《传热传质学》期末考试试卷1. 概念题（35分，每题5分）① 写出Nu 、Bi 的准则数表达式，并解释Nu 、Bi 数的物理意义及其不同之处。
努赛尔数λhlNu =，物理意义为近壁面流体的无量纲温度梯度，表示对流换热的强弱。
毕渥数 λδh Bi = 或 λhlBi =，物理意义为导热物体内部导热热阻与外部对流换热热阻的相对大小。
Nu 数中λ为流体的导热系数，一般对流换热系数h 未知，Nu 为待定准则数； Bi 数中λ为导热固壁的导热系数，一般对流换热系数h 为已知量，Bi 为已定准则数。
② 强制对流和自然对流分别存在哪两种流动形态？判断强制对流和自然对流流动形态的准则数分别是什么？流动形态主要分为层流和湍流（紊流）；强制对流的流动形态判断准则数为雷诺数νul=Re ，自然对流的流动形态判断准则数为格拉晓夫数23ναtl g Gr ∆=。
③ 试说明在相变对流换热中，产生凝结换热和沸腾换热的必要条件。
产生凝结换热的必要条件：壁面温度小于蒸汽的饱和温度，s w t t <； 产生沸腾换热的必要条件：液体的饱和温度小于壁面温度，s w t t >。
④ 简述维恩位移定律，并由此分析为何炼钢时随着温度的升高，钢锭表面颜色由暗红逐渐变白？维恩位移定律：黑体的最大光谱辐射力对应的波长与温度成反比（或黑体的最大光谱辐射力对应的波长与温度的乘积等于常数）。
mK T m 3108976.2-⨯=λ实际物体的光谱辐射力随波长的分布规律与黑体基本一致。
根据维恩位移定律，炼钢时随着温度T 的增加，热辐射中最大光谱辐射力对应的可见光波长向短波移动，即钢锭表面的颜色由暗红逐渐变白。
⑤ 试分别指出下列基尔霍夫定律表达式的应用层次及其成立的条件。
)()(),,(),(T T T T αελαλε==),(),(T T λαλε=：描述的是半球空间光谱发射率与光谱吸收比的关联，成立条件为辐射表面具有漫射特性，即为漫射表面；)()(T T αε=：描述的是半球空间（全波段）发射率与吸收比的关联，成立条件为与黑体处于热平衡或辐射表面是具有漫射特性的灰体表面（漫灰表面）。
传热学试卷-A
中国矿业大学2006～2007学年第 二 学期《 传热学 》试卷（A ）卷考试时间：100 分钟 考试方式：闭 卷学院 班级 姓名 学号一、填空题（每空2分，共10分）1、 在热辐射分析中，把 称为灰体。
2、 λhlNu =和λhlBi =两者λ的差异是_________ __。
3、 流体掠过平板时，层流边界层内的局部对流换热系数沿流动方向是逐渐的。
（填“增大”、“减小”或“不变”）4、 有效辐射包括 和 两部分。
二、简答题（每题6分，共36分）1、 非稳态导热可用集总参数法分析的条件是什么？2、 如图1所示的双层平壁（厚度相等）的稳态导热，导热系数为定值。
试分析1λ和2λ的相对大小？图13、 利用肋化散热器来实现水和空气间的换热，若要增强传热时，应将肋片加在空气t侧还是水侧？为什么？4、 写出Re 数、Pr 数、Gr 数的表达式并简述各准则数的物理意义？5、 冬天，在相同的室外温度条件下，为什么骑摩托车比步行时感到更冷些，一般要戴皮手套和护膝？6、 图2示出了常物性、有均匀内热源v q 、二维稳态导热问题局部边界区域的网格配置，试用热平衡法建立节点0的有限差分方程式（设y x ∆=∆）。
（结果不需整理）三、计算题（共54分）1、 A composite three-layered wall having an area of 38 m 2 of a refrigerated room is formed of a 0.8 mm thick steel plate (k=45 W/（m·℃）), a 200 mm thick layer of rock wool (k=0.07 W/（m·℃）), and a 10 mm thick layer of sheet asbestos (k=0.1 W/（m·℃）).The air temperatures inside and outside the wall are -2 ℃ and 20 ℃，respectively. The convention heat transfer coefficients between air and the inner and outer wall and are 1.5 W/（m 2·℃）and 2.5 W/（m 2·℃）, respectively. Determine ：（1）the rate of heat transfer Q through the composite wall, and （2）the overall heat transfer coefficient K ；（12 points ）2、 A copper sphere having an diameter of 10 cm at 100 ℃ is naturally cooled by water at 20 ℃ with h=240 W/（m 2·℃）. The thermodynamic properties of copper are known as ρ=8000 kg/m 3, c=380 J/（kg·℃） and λ= 400W/（m·℃）. Determine the time required for the copper sphere to be cooled to the temperature of 30 ℃？（12 points ）3、 Water at 20 ℃ enters a 50 mm inner diameter steel tube with the mass rate of 1.6kg/s ，Determine the required tube length L to heat water to 40 ℃ if the tube wall temperature is maintained at 60 ℃. （See attached page for relevant correlations and property table ）（15 points ）4、 An enclosure consists of a cylinder as shown in Fig. 3. Surface 1 is at K T 5501= having an emissivity of 8.01=ε and surface 2 is at K T 2752= having 4.02=ε. The side surface 3 is adiabatic with the view factor 308.01,3=X . Determine ：（1）the net rate of heat loss from surface 1, and （2）the temperate of the adiabatic surface 3。
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中国矿业大学2012～2013学年第2学期 《建筑传热学》试卷（A 卷）答案及评分标准
一、填空题（本题共15小空，每小空1分，共计15分）
1、无关
2、温度、时间
3、100 W/(m 2
·K) 或100 W/(m 2
·℃) 4、2
2h d ins
c λ=
5、动量扩散能力、热量扩散能力
6、Pr=1
7、自然对流可忽略的无相变的强迫对流换热
8、0.3
9、9.66µm 10、π 11、
反射率等于100%或1 12、39.9℃、44.8℃ 二、单项选择题（本题共10小题，每小题2分，共计20分）
三、简答题（本题共4小题，共计30分）
1、答：导热系数λ是指物体中单位温度降度单位时间通过单位面积的导热量，单位为W/(m·K)，导热系数的数值表征物质导热能力的大小（3分）。
导温系数a=λ/(ρc)，a 与λ成正比，表征物体被加热或冷却时，物体内部各部分温度趋向于均匀一致的能力（3分）。
2、答：肋化系数指肋壁表面积与无肋的光壁表面积的比值（2分）。
肋片效率指肋片的实际散热量与假定整个肋片都处于肋基温度时的理想散热量的比值（2分）。
肋壁效率指肋壁的实际散热量与假定整个肋壁都处于肋基温度时的理想散热量的比值（2分）。
3、答：若射进小孔的投射辐射为G 0，经空腔内表面第一次反射的投射辐射将为ρG 0，经第二次反射后为ρ2
G 0，经第n 次反射后为ρn
G 0（当n 趋近于无穷大时，ρn
G 0将趋近于零，从小孔射出的极少数辐射已经历了许多次反射，射出的反射辐射实际上接近零，也即吸收率为1，因此可以近似看做黑体（6分）。
4、答：从削弱导热、对流、辐射换热的途径方面来阐述。
从导热角度看，空气的导热系数远远小于固体材料，因此采用多孔结构可以显著减小保温材料的表观导热系数，阻碍了导热的进行（4分）；从对流换热角度看，多孔性材料和多层隔热屏阻隔了空气的大空间流动，使之成为尺度十分有限的微小空间，使空气的自然对流换热难以开展，有效地阻碍了对流换热的进行（4分）；从辐射换热角度分析，蜂窝状多孔材料或多层隔热屏相当于使用了多层遮热板，可以成倍地阻碍辐射换热的进行（4分）。
四、计算与分析题（本题共3小题，共计35分）
1、解：
（2分）
x=0时，q=0 （2分） x=δ时，q=-2λc 1δ （2分）
（4分）
2、解：管内强迫流动换热在常热流边界条件下的定性温度为进出口截面流体平均温度的算术平均值，即t f = (160+240)/2=200℃。
（1分） 查得有关物性参数为：
ρ=863Kg/m 3 Pr f =0.93 λ=0.663W/(m ·K) ν=0.158×10-6m 2/s
cp=4.505KJ/(Kg ·K) μf =136.4×10-6Kg/(m ·s) μw =109.9×10-6Kg/(m ·s) （3分） 假设流体处于紊流()
()14
.03/18
.014
.03/18
.09.109/4.13693.0ud 0.027/Pr
Re 027.0⨯⨯⎪⎭
⎫ ⎝⎛⨯==νμμ
w f
f
f
f Nu
又因为Nu f =hd/λ，所以
()
()
λ
νλνλ⨯⨯⨯⨯⨯=⨯⨯⨯⨯⎪
⎭
⎫
⎝⎛⨯=⋅=
--14
.03/18.00.2-114
.03/18
.09.109/4.13693.0d 0.0279.109/4.13693.0d 0.027d d
Nu h f （2分）
又因为q=3.84×105W/m 2 t f =200℃，t w =250℃
所以：h=q/△t=3.84×105/50=7680 W/（m 2K ） （2分） 即：()76809.109/4.13693.0d 0.02714.03/18.0-0.2=⨯⨯⨯⨯⨯-λν 故：d=0.114m （2分）
此时Re=ud/ν＝1×0.114/(0.158×10-6)=721519>104 属于紊流，假设正确 （2分） 又因为总的传热量Q ＝q×π×d×l=Mc p （t f 出－t f 入）＝0.25π×d 2×u ρ×c p ×（t f 出－t f 入）
管长()23m 114.01084.316024086345051114.041415
22=⨯⨯⨯-⨯⨯⨯⨯=⨯⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛'
-"=⨯⨯=πππρππd q t t c u d d q Q l f f p （3分） 3、解：
b
E d b E d b E b
E d b E λ
λλαλλλαλ
λλαα⎰⎰∞
+=
⎰∞
=
4.104.1)()(0)( （3分）
)
4.1(1.0)4.10(8.0∞-+-=b F
b F （2分） 查得：F b(0-1.4)=0.86 （1分）即： 70.0)86.01(1.086.08.0=-⨯+⨯=α （1分） 单位面积上所吸收的太阳能：700100070.0=⨯==s
G q α W/m 2 （3分）。