2011年传热学模拟试题
最高清非照片华北电力大学(北京)2011年传热学真题
考生注意：答案必须写在答题纸上 以下为试题内容： l、 “相似”和“比拟”是传热学研究中经常采用的两种研究方法，请举例说明这两种研究方 法的异同。(10 分) 2、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? (9 分)并以此说明如何利用该定律进行温度测量。(6 分)(共 15 分) 3、请判断，以下逆流换热过程中两流体温度沿程变化的画法是否正确? (8 分)为什么? (7 分)(图中纵坐标代表温度，横坐标代表流程)(共 l5 分)
第 3 题 附图 4 、已知 600A 的电电阻率为
0 电缆外面包裹有一层导热系数为 0.5W /(m C ) 的绝缘层。 该电缆置于 25 C 6 10-4 / m 。
的大气环境中， 外表面与周同环境之间的表面传热系数为 25W /(m C ) 。 问绝缘层多厚时
T T1 C1 C2 x 2 C3 x3 T2 T1
其中，C1 ，C 2 和 C 3 为常数；T 为坐标 x 的当地温度．试根据上式推导出平壁内单位体积发 热率(内热源) q 随 x 变化的表达式．假设 x=0 处的发热率为 q0 ．(20 分)
第 5 题 附图 6、如果两无限大平行平板之间充满牛顿流体，当其中一块平板静止：而另一块平板以恒定 的速度 0 沿长度方向运动时，会引起平板问流体的层流粘性流动．如果平板距离为 H，静
止平板的温度为 Tw1 ，运动平扳的温度为 Tw 2 ，流体的粘度为 ，导热系数为 ，试推导流 体的速度和温度分布． (20 分)
7、漫射表面的角系数具有哪三个性质? (5 分)有一正方体空腔内表面均具有完全漫射的特 性，已知其互相正对的二表面的辐射角系数为 0.2，试问二相邻表面的辐射角系数是多少? (10 分)(共 15 分) 8、阐述不凝性气体的存在会对液体的沸腾和蒸气的凝结各自产生什么影响，说明理由。(15 分) 9、 一厚度为 L 的无限大平壁， 其导热系数为常数， 两侧表面(x=0 和 x=L 处)的温度分别为 T1 和 T2 并维持恒定．若平壁内的温度可以表示为：
中南大学传热学试题2011-A卷 附答案
传热学（机械 2008级）试题参考答案及评分标准2010-- 2011学年下学期 时间 120分钟 传热学 课程 32 学时 2 学分 考试形式： 开卷专业年级：机械 08级总分 100分，占总评成绩 70 %注：此页不作答题纸，请将答案写在答题纸上一、填空（每空 1分，总计 20分）1. 传热的三种基本方式有 热传导 、 热辐射 、 热对流 。
2. 某一传热过程的热流密度q ＝500W/m 2，冷、热流体间的温差为10℃，其传热系数为50W/(m 2.K) 。
3. 导热基本定律是 傅立叶 定律，可用公式表述为q t n λ=-⋅∂∂。
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. 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 ／m 2，则该平壁的壁厚是 2.2m6. （选择填空）温度边界层越 厚 （薄、厚）对流传热系数越小，强化传热应使温度边界层越 薄 （薄、厚）7. 格拉晓夫准则的物理意义 流体流动时浮升力与粘滞力之比的无量纲量 ；表达式Gr＝32v c g tl αν∆。
普朗特准则Pr 的数学表达式为υα，它表征了 动量扩散能力与热扩散能力 的相对大小。
8. 黑体是指 反射率 为0的物体，白体是指 吸收率 为0的物体。
9. 一个由两个表面所构成的封闭系统中，若已知两表面棉结A1=0.5A2,角系数X1,2=0.6，则X2,1= 0.3 。
10. 角系数具有 相对性 、 完整性 、 可加性 的特性。
二、简答题（20分）1.储气筒里的空气温度，用一支插入装油的套管中的玻璃水银温度计来测量。
如图1所示。
由于温度计的感温泡与套管顶部直接接触，可以认为温度计的读数t 就是套管顶端的壁面温度H t 。
已知储气筒与温度计套管连接处的温度0t ，套管高H ，壁厚δ管材的导热系数为λ，套管外表面传热系数为h ，环境温度为f t 。
传热学模拟试题一
传热学复习题一。
选择恰当的答案填入空格中（每题2分，共30分）1.传热学是研究（）的科学。
①热量传导规律；②热量传递规律；③对流传热规律；④辐射传热规律。
2.采暖时，热量从90℃的热水通过1mm厚的钢板传给25℃的室内空气。
在这个综合传热过程中，（）。
①水到钢板的传热强于通过钢板的传热强于钢板到空气的传热；②钢板到空气的传热强于通过钢板的传热强于水到钢板的传热；③钢板到空气的传热弱于水到钢板的传热弱于通过钢板的传热；④钢板到空气的传热强于水到钢板的传热强于通过钢板的传热。
3.傅立叶定律中的负号表示热量传递的方向与温度梯度的方向（），即热量必须从高温处向低温处传递。
①相反；②垂直；③相交；④相同。
4.工程材料在使用时表现出来的导热系数还常常与材料内部结构有关，是一种综合导热系数，不再单纯是（）。
①物性参数；②过程参数；③几何参数；④边界条件。
5.导热问题（导热数学模型）的三类边界条件分别是（）。
①速度边界条件、流量边界条件和温度边界条件；②温度边界条件、热流量边界条件和对流边界条件；③克希霍夫边界条件、基尔霍夫边界条件和霍金边界条件；④导热边界条件、辐射边界条件和对流边界条件。
（）。
6.（）远远小于（）是肋片导热的必要条件，反过来的话肋片不仅不增大传热，反而削弱传热。
①肋片表面对流换热热阻、肋片内导热热阻；②肋基接触热阻、肋片内导热热阻；③肋基导热热阻、肋片内导热热阻；④肋片内导热热阻、肋片表面对流换热热阻。
7.周期性的非稳态导热过程由于边界条件变化程度与周期不同，可能分为也可能不分（）等两个阶段。
①非稳态阶段和稳态阶段；②非正规状况阶段和正规状况阶段；③非周期性阶段和周期性阶段；④非定常阶段和定常阶段。
8.集总参数法使用条件是（）。
①物体内部单位导热面积上的导热热阻远远小于传热过程总传热热阻；②物体内部单位导热面积上的导热热阻远远大于传热过程总传热热阻；③物体内部单位导热面积上的导热热阻（内热阻）远远小于物体表面同周围环境进行换热的换热热阻（外热阻）；④物体内部单位导热面积上的导热热阻（内热阻）远远小于物体表面同周围环境进行换热的换热热阻（外热阻），即Bi很小（<0.1）。
传热学核心考点模拟试题
3．如图所示的二维、含有内热源、常物性的稳态导热问题，试导出内角顶节点 O（m,n）的 离散方程式。且Δx=Δy时，解出内角顶节点 O（m,n）的温度分布
4．一直径为 0.8m的薄壁球形液氧贮存容器，被另一个直径为 1.2m的同心薄壁 容器所包围。两容器表面为不透明漫灰表面，发射率均为 0.05，两容器表面之 间是真空的，如果外表面的温度为 300K，内表面温度为 95K，试求由于蒸发使 液氧损失的质量流量。液氧的蒸发潜热为 2.13×105J/kg。 5．在一逆流式水-水换热器中，管内为热水，进口温度 =100℃,出口温度 =80℃；管外 流过冷水，进口温度 =20℃，出口温度 =70℃。总换热量Ф=350kW，共有 53 根内径为 16mm、壁厚为 1mm的管子，管壁导热系数λ=40W/(m·K)，管外流体的表 面传热系数 h0=1500W/(m2·K)，管内流体为一个流程。假设管子内、外表面都是洁 净的，试确定所需的管子长度。（17分） 准则方程： 水的物性简表：
准则方程：
水的物性简表：
℃
20 45 70 80 90 100
4.183 4.174 4.187 4.195 4.208 4.220
998.2 990.1 977.7 971.8 965.3 958.4
59.9 64.15 66.8 67.4 68.0 68.3
1004 601.4 406.1 355.1 314.9 282.5
一．填空题
传热学模拟试题（一）
1．导热系数是由式
定义的，式中符号 q表示沿 n方向的
，
是
。
2．可以采用集总参数法的物体，其内部的温度变化与坐标
。
3．温度边界层越________，则对流换热系数越小，为了强化传热，应使温度边界层
传热学考试模拟题(含答案)
传热学考试模拟题（含答案）一、单选题（共50题，每题1分，共50分）1、单程转化率指( )A、目的产物量/参加反应的原料量×100%B、目的产物量/进入反应器的原料总量×100%C、目的产物量/生成的副产物量×100%D、参加反应的原料量/进入反应器的原料总量×100%正确答案：D2、在选择化工过程是否采用连续操作时，下述几个理由不正确的是( )A、反应速率极慢的化学反应过程B、工艺成熟C、一般年产量大于4500t的产品D、操作稳定安全正确答案：A3、两流体所作逆流的换热器是( )A、套管式换热器B、浮头式换热器C、U型管式换热器D、板翅式换热器正确答案：A4、在列管式换热器操作中，不需停车的事故有( )A、自控系统失灵B、换热器列管穿孔C、换热器结垢严重D、换热器部分管堵正确答案：A5、旋涡泵常用的调节方法是( )A、改变泵的转速B、改变出口管路中阀门开度C、改变吸入管路中阀门开度D、安装回流支路，改变循环量的大小正确答案：D6、当燃料对比价格≥1，传热温差在( )范围内时，传递单位热量总费用与传热温差成反比。
B、0~20C、0~40D、0~30正确答案：B7、当固定床反应器操作过程中发生超压现象，需要紧急处理时，应按以下哪种方式操作( )A、降低反应温度B、通入惰性气体C、打开出口放空阀放空D、打开入口放空阀放空正确答案：C8、化工生产要认真填写操作记录，差错率要控制在( )以下。
A、5‰B、2%C、1.5‰D、1%正确答案：C9、化工过程中常用到下列类型泵：A.离心泵 B.往复泵 C.齿轮泵 D.螺杆泵。
其中属于正位移泵的是( )。
A、A，B，B、B，C，C、A，D、A正确答案：B10、下列烃类裂解时，乙烯收率由高到低的次序是( )A、烷烃＞单环芳烃＞环烷烃＞多环芳烃B、环烷烃＞单环芳烃＞烷烃＞多环芳烃C、烷烃＞环烷烃＞单环芳烃＞多环芳烃D、环烷烃＞烷烃＞单环芳烃＞多环芳烃正确答案：C11、以下是内插物管换热器使用较广泛的管内插件。
2011年哈工大传热学考试试题
一. 如图，向一个水池中排废热，排热量为[]()W Q τ，水池的热容量为Mc 。
且水温时刻均匀，用()w t τ表示；空气温度为()a t τ，水面与空气的综合传热系数为a h ，水面面积为a A ；水池周围土壤温度均匀为()e t τ，水与土壤的当量传热系数为e h ，水与土壤的接触面积为e A ；同时由于太阳辐射，池面单位面积吸收的太阳辐射热量为2()W /m τ⎡⎤Φ⎣⎦。
试根据能量守恒列出水温随时间变化的微分方程，并说明方程中各项的物理意义。
（7分）McQt a h a t eh e t wA eA a二. 在传热学中常用 热压＝热流⨯热阻 来表达传热问题。
试就下述情况填写热压、热流与热阻的计算公式以及因次于表中。
（以下对流换热系数均有α表示）（8分） （1）双层平壁，两侧对流，参数如下图。
11αf t 22αf t（2）圆筒壁，两侧对流，参数如下图。
1d 2d 2f 2t α，外侧1f 1t α，内侧（3）肋壁传热。
1F 为无肋侧光壁面积，2F 为肋壁侧面积；肋化系数21F F β=；肋壁总效率为η。
参数如下图。
δλ111αf t F 2F 22αf t（4）1F 与2F 表面进行辐射换热，角系数为1,2X 。
参数如下图。
12=ε2F 2T 1ε1F 1T三. 管内热水温度80℃，管内壁对流表面换热系数12000h =W/（m 2K ），管外空气温度20℃，管外壁对流表面换热系数220h =W/（m 2K ），管内直径125d =mm ，管外直径230d =mm ，管材导热系数为50W/（mK ）。
请求总传热系数K ，以及单位管长的热水散热量。
（7分）四. 一正方形粗糙管道，边长为30mm ，长10m 。
管道内水温为10℃，平均流速为1m/s ，进出口总压降为30000Pa 。
请计算该方管内表面的对流换热系数h 。
（8分） 五. 如图，1与2表面互相垂直，且垂直于纸面方向无穷长，其尺寸如右图。
传热学核心考点模拟试题
20 45 70 80 90 100
4.183 4.174 4.187 4.195 4.208 4.220
998.2 990.1 977.7 971.8 965.3 958.4
7．电磁波，真空； 8．最强，最强； 9．减小对流换热； 10．平均温差法和效能-传热单元数法 二．选择题
1.A； 2.C 3.B； 4.C； 5.B； 6.D； 7.B； 8.A； 9.B； 10.A 三．简答题（共 28分）
1．答：从形式上看，Nu数(
)与 Bi数(
)完全相同，但二
者物理意义却不同。 （1）Nu数中的为流体的λ导热系数，而一般 h未知，因而 Nu数一般是待定 准则。Nu数的物理意义表示壁面附近流体的无量纲温度梯度，他表示流体对流 换热的强弱。 （2）Bi数中的λ为导热物体的导热系数，且一般情况下 h已知，Bi数一般是
已定准则。Bi数的物理意义是导热物体内部导热热阻( )与外部对流热阻()的 相对大小。 2．答：定性温度是指计算流体物性时所采用的温度。
应用准则关联式求管内对流换热系数时，定性温度原则上取进出口截面流体 温度 的平均值。
定性温度用以计算流体的物性。在整理实验数据时按定性温度计算物性，则 整个 流场中的物性就可认为是相应与定性温度下的值，即相当于把物性视为常数，于 是物 性场相似的条件即自动满足。对同一批实验数据，定性温度不同使所得的准则方 程 也可能不同。 3．答：热电偶测温产生误差的原因主要有两个： （1）由于热电偶本身向根部导热引起的； （2）由于热电偶与周围冷表面辐射传热造成的。
6．Pr(普朗特数)即
，它表征了
的
相对大小。
7．热辐射是依靠
传递能量的，它可以在
进行。
8．同一温度下黑体的辐射能力
2011华科传热学真题
2011年传热学一、简答1）什么是温度场？什么是温度梯度？傅立叶定律指出热流密度与温度梯度成正比所反映的物理实质是什么？2）若平壁和长圆筒壁的材料相同，温度条件相同，且平壁的表面积等于圆管的内表面积。
试问哪种情况导热量大？并画出平壁和长圆筒壁中的温度分布曲线。
3）写出毕渥数Bi的定义式并解释其意义。
Bi满足什么条件时可使用集总参数法？4）表面传热系数是从什么公式定义出来的？与哪些因素有关？有哪些方法解决对流换热问题？5）管内流动充分发展段中心汇合处流体温度和速度沿轴向不发生变化，这种说法正确吗？为什么？6）角系数的性质有哪些？角系数计算，如图，下列正确的是？（1）X(2a+2b),1 > X2a,1+X2b,1（2）X(2a+2b),1 = X2a,1+X2b,1（3）X(2a+2b),1 < X2a,1+X2b,17）人们常用塑料薄膜来保护幼苗的生长，为什么使用塑料薄膜有利于幼苗的成长？8）在波长λ<2mm的短波范围内，木板的光谱吸收比小于铝板，而在长波(λ>2mm)的范围内则相反。
在木板和铝板同时长时间放在太阳光下时，哪个温度高？为什么？二、分析1）直径为d，长为L的长圆棒放置在环境中，两端接墙，左侧温度为t1，右侧温度为t2，环境的表面传热系数为h，环境温度为t f，试建立长圆棒的导热微分方程并写出定解条件。
2）管内湍流强制对流换热时，Nu数与Re数和Pr有关，试以电加热方式加热管内水的强制对流为例，说明在实验过程中应测定哪些物理量。
3）两漫灰平行平板间存在辐射换热，并保持表面温度T1>T2，表面发射率分别为ε1，ε2。
为减少两板间的辐射热流，用一个两侧面发射率不同的薄遮热板将两板隔开。
试问：（1）为使两板之间的辐射换热有最大的减少，遮热板应如何放置？即应将该板发射率小的还是大的一侧朝向温度为T1的平板？（2）上述两种放置方法中哪一种使遮热板温度更高？三、1）一块单侧表面积为A1，初温为t0的平板，一侧表面突然收到恒定热流密度为q0的加热，另一侧表面则受温度为t f的气流冷却。
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一. 一短圆柱体直径为d ，高为h ，初始温度为0t ，侧壁温度绝热，顶面加入热流q W/m 2 ，
底面与温度为f t ，对流换热系数为α的流体接触。
试写出求解其稳态温度场的微分方程与定解条件。
（7分）
h
二. 一金属杆内的温度分布exp(0.02)sin
2x
t L
πτ=-⋅，式中：τ为时间(单位：小时)，x 为从杆
的一端起的坐标，L 为杆总长度。
如杆的导热系数为48W/（mK ），L 为1.5m 。
求：τ=5小时，通过杆中心(/2x L =)截面的热流通量。
（7分）
三. 某无穷大平壁初始温度为50℃，两侧空气温度突然降至10℃。
若冷却已进入正常情况阶
段，在某时刻测得中心温度为30℃，壁面温度为20℃。
求：当壁面温度降为15℃时，中心温度为多少？（7分）
四. 一圆柱状容器，直径为0.1m ，高为0.1m ，上、下圆面积之间的角系
数1,20.17X =，若下底面1A 的温度为1500T K =，黑度10.9ε=，侧面2A 绝热，顶面3A 敞口，容器外是绝对温度为300K 的黑体空间。
求容器通过3面向外辐射的热流及2表面的温度。
（8分）
五. 某3km 长的供热管道，入口水温为98℃，途中环境温度为20℃不变，传热系数也沿程
不变。
今测得1km 处水温降至90℃，问3km 出口处水温降至多少？又：若管道送水量降低一倍，则3km 出口处水温又为多少？（8分） 六. 某换热过程，边界层温度场为
1exp Pr w f w
t t u y t t ν∞-⎛
⎫=- ⎪-⎝
⎭，当空气温度为f
t =150℃，壁面温
度w t =50℃，主流速度u ∞=8m/s ，求表面传热系数。
（8分）
七. 等壁温垂直加热表面的层流自然对流的局部对流换热系数可表示为14
x c x
α-=⋅，其中：c
与x 无关。
1) 导出比值x x α的表达式(x α是平均放热系数)；2) 画出x α、x α随x 的变化图形。
（6分）
八. 某水壶装水2G =kg,底部火焰温度为1500f t =℃,加热面积10.02F =m 2,传热系数1100
K =12
3
W/（m 2K ）,周边和上部与室内空气换热,传热面积20.14F = m 2,空气温度202=f t ℃,传热系数230K = W/（m 2K ）。
若水从10℃开始被加热，问需多长时间水被烧开至100℃。
（注：微分方程
B
Ay dx
dy =+的解为Ax
Ce
A
B y -+=
，C 为积分常数。
）（7分）
九. 试给下列不等式中各量填上正确的脚标。
（6分）
1) 水－空气肋管换热器，相对于水侧和空气侧面积的总传热系数为K 1和K 2，则： ____K K < 2) 肋壁的总效率b η与肋片效率f η，则____ηη<。
3) 某流体的Pr 1<。
当流体横掠平板时，速度边界层厚度m δ与温度边界层厚度t δ满足：
____δδ<
4) 流体横掠单圆管或管簇，在其它条件相同时，放热系数：横掠单管为1h ，顺排10排管簇为2h ，叉排10排管簇为3h ，顺排5排管簇为4h ，则 _______
h h h
h
<<< 十. 用13℃水冷却从分馏器得到的80℃的饱和苯蒸气。
水流量为5kg/s ，苯汽化潜热为395
kJ/kg ，比热为1.758 kJ/（kg ℃），传热系数为1140 W/（m 2℃）。
试求使1 kg/s 苯蒸气凝结并过冷却到47℃所需的逆流换热的传热面积。
（6分）。