传热学 计算题
(完整版)传热学题库
5. 温度边界层:对流换热时，在传热壁面附近形成的一层温度有很大变化(或温
度变化率很大)的薄层
四、简答题
1.导热问题常见的三类边界条件(文字叙述或用数学式表达)。 答：第一类边界条件：τ>0,tw=fw(x, τ)
第二类边界条件：τ>0, t n w
fw (x, )
第三类边界条件：τ>0,
对流换热表面传热系数 h=40 W/m2·K，铝的物性参数为ρ=2700kg/m3，c=0.9
kJ/kg·K，λ=240W/m·K。试用集总参数法确定该铝球由 400℃降至 100℃所需的
时间。（忽略辐射换热）
一、单项选择题
1. 温度梯度的方向是指向温度
A．增加方向 B．降低方向 C． 不变方向 D． 趋于零方向
q
1
1000 0.8
3.将初始温度为 400℃，重量为 40g 的铝球突然抛入 15℃的空气中。已知 对流换热表面传热系数 h=40 W/m2·K，铝的物性参数为ρ=2700kg/m3，c=0.9 kJ/kg·K，λ=240W/m·K。试用集总参数法确定该铝球由 400℃降至 100℃所需的 时间。（忽略辐射换热）
4. 实际物体的辐射力比同温度下黑体的辐射力 （黑度 <1）
A.大 B.小 C.一样 D.差不多
5．管内对流换热的流态判别是用
A. Gr B. Re C. Pe
D. Gr·Pr
6．导热系数 是物性参数下面说法正确的是 p6
A.与材料种类有关 B.与材料温度有关 C. 与材料种类、温度都
有关
7．灰体的吸收比与投射辐射的波长分布 p374
A.减少导热
B.减小对流换热
C.减少对流与辐射换热
传热学习题及参考答案
《传热学》复习题一、判断题1．稳态导热没有初始条件。
（）2．面积为A的平壁导热热阻是面积为1的平壁导热热阻的A倍。
（）3．复合平壁各种不同材料的导热系数相差不是很大时可以当做一维导热问题来处理（）4．肋片应该加在换热系数较小的那一端。
（）5．当管道外径大于临界绝缘直径时，覆盖保温层才起到减少热损失的作用。
（）6．所谓集总参数法就是忽略物体的内部热阻的近视处理方法。
（）7．影响温度波衰减的主要因素有物体的热扩散系数，波动周期和深度。
（）8．普朗特准则反映了流体物性对换热的影响。
（）9. 傅里叶定律既适用于稳态导热过程，也适用于非稳态导热过程。
（）10.相同的流动和换热壁面条件下，导热系数较大的流体，对流换热系数就较小。
（）11、导热微分方程是导热普遍规律的数学描写，它对任意形状物体内部和边界都适用。
( )12、给出了边界面上的绝热条件相当于给出了第二类边界条件。
( )13、温度不高于350℃，导热系数不小于0.12w/(m.k)的材料称为保温材料。
( )14、在相同的进出口温度下，逆流比顺流的传热平均温差大。
( )15、接触面的粗糙度是影响接触热阻的主要因素。
( )16、非稳态导热温度对时间导数的向前差分叫做隐式格式，是无条件稳定的。
( )17、边界层理论中，主流区沿着垂直于流体流动的方向的速度梯度零。
( )18、无限大平壁冷却时，若Bi→∞，则可以采用集总参数法。
( )19、加速凝结液的排出有利于增强凝结换热。
( )20、普朗特准则反映了流体物性对换热的影响。
( )二、填空题1．流体横向冲刷n排外径为d的管束时，定性尺寸是。
2．热扩散率（导温系数）是材料指标，大小等于。
3．一个半径为R的半球形空腔，空腔表面对外界的辐射角系数为。
4．某表面的辐射特性，除了与方向无关外，还与波长无关，表面叫做表面。
5．物体表面的发射率是ε，面积是A，则表面的辐射表面热阻是。
6．影响膜状冷凝换热的热阻主要是。
传热学期末试题及答案(计算题精选)
1、一内径为 300mm 、厚为 10mm 的钢管表面包上一层厚为 20mm 的保温材料，钢材料及保温材料的导热系数分别为 48和 0.1，钢管内壁及保温层外壁温度分别为 220 ℃ 及 40 ℃ ，管长为 10m 。
试求该管壁的散热量。
解：已知 d 1 =300mm d 2 =300+2 × 10=320mm d 3 =320+2 × 20=360mm mt w1 =220 ℃ t w2 =40 ℃=9591.226W2、一块厚20mm 的钢板，加热到5000C 后置于200C 的空气中冷却。
设冷却过程中钢板两侧面的平均表面传热系数为)/(352K m W ⋅,钢板的导热系数为)/(452K m W ⋅，若扩散率为s m /10375.125-⨯。
试确定使钢板冷却到空气相差100C 时所需的时间。
解：由题意知1.00078.0<==δhABi故可采用集总参数法处理。
由平板两边对称受热，板内温度分布必以其中心对称，建立微分方程，引入过余温度，则得：⎪⎩⎪⎨⎧=-==+∞0)0(0θθθρτθt t hA d d cv解之得：)ex p())/(ex p()ex p(0τλδατρλτρθθh A V c h cv hA -=-=-=s C 3633100＝时，将数据代入得，当τθ=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nm t , （8分）解：()()分）（时，当分）2.......................................................................2232326......(0224322,21,,11,,1,,,,1,,,1,1,,,1f n m n m n m n m n m n m n m f n m n m n m nm n m nm n m n m n m t x h x t t t t t x h y x t t h y x y x y t t x xt t y y t t xx t t yλλλλλλλ∆+Φ∆++++=⎪⎭⎫ ⎝⎛+∆∆=∆=-⎪⎭⎫ ⎝⎛∆+∆+Φ∆∆+∆-∆+∆-∆+∆-∆+∆-∆-++--++-4、压缩空气在中间冷却器的管外横掠流过， a 0 =90W/(m 2 · k) ，冷却水在管内流过 a 1 =6000W/(m 2 · k) 。
传热学经典题及答案
−
⎛ ⎜
⎢⎣ ⎝
5 u2
'
⎞0.8 ⎟ ⎠
⎤ ⎥ ⎥⎦
=
0.0025
( ) 解得： u2 ' =
5 0.8 1−100 × 0.0025
= 7.164 m s
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5、无限大壁有一矩形直肋，黑度为 1、导热系数为λ，设肋基与无限大壁的温度均为 T0，空间为真空，远处为 0K 的黑体空间。试按一维问题列出求解该肋稳态温度分布 的微分方程与边界条件。
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11、推导出用算术平均温差代替换热器的对数温差的相对误差公式 ε = f (x) （ε为相
对误差，x 为由答题人归纳的某一特征量）。列出误差数据表。
x
1
2
3
4
解：
t1
如图所示：
设 Δtl = t1′ − t2′′
t2
t1
Δtr = t1′′ − t2′
t2
令
x
=
Δtl Δt r
LΔT
(2)
令 d2 = x 利用(1)、(2)式则有：
d1
ε
=
Q2 − Q1 Q1
⋅100%
=
[
1 2
(x
+ 1)
ln x x −1
−1]⋅100%
lim ∵
ln x
= lim
1 x
=1
x→1 x −1 x→1 1
∴x =1， ε = 0
d2 d1
ε
0.25 15.52
0.5 3.97
0.75
1.0
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10、一个晴朗的秋天后半夜，哈尔滨郊区草地上的草叶结成了一层白霜，问此时的 气温最高可能是多少度？已知：空气对草叶的放热系数 h=20W/m 2 ；草叶的黑度
传热计算习题--附详细答案
传热计算题1.在一内径为0.25cm的管轴心位置上，穿一直径为 0.005cm的细导线，用以测定气体的导热系数。
当导线以0.5A 的电流时，产生的电压降为0.12V/cm，测得导线温度为167℃，空心管内壁温度为150℃。
试求充入管内的气体的导热系数试分析仪器精度以外造成结果误差的客观原因。
2．有两个铜质薄球壳，内球壳外径为0。
015m，外球壳内径为 0.1m，两球壳间装入一种其导热系数待测的粉粒料。
内球用电加热，输入功率为 50w，热量稳定地传向外球，然后散发到周围大气中。
两球壁上都装有热电偶，侧得内球壳的平均温度为120℃，外求壳的平均温度为50℃，周围大气环境温度为20℃；设粉粒料与球壁贴合，试求：（1）待测材料的导热系数（2）外球壁对周围大气的传热系数3．有一面积为10cm2带有保护套的热电偶插入一输送空气的长管内，用来测量空气的温度。
已知热电偶的温度读数为300℃，输气管的壁温为 200℃，空气对保护套的对流传热系数为60w/m2.k，该保护套的黑度为 0.8，试估算由于辐射造成的气体温度测量误差。
并叙述减小测量误差的途径。
已知 Stefan-Bohzman常数σ=5.67×10-9w/m2k 。
4．用两个结构尺寸相同的列管换热器按并联方式加热某中料液。
换热器的管束由32根长 3m 的Ф25×3mm 的钢管组成。
壳程为120℃的饱和蒸汽。
料液总流量为20m3/h，按相等流量分配到两个换热器中作湍流流动，由 25℃加热到 80℃。
蒸汽冷凝对流传热系数为8Kw/m2.℃，管壁及污垢热阻可不记，热损失为零，料液比热为 4.1KJ/kg.℃，密度为 1000kg/m3。
试求：（1）管壁对料液的对流传热系数（2）料液总流量不变，将两个换热器串联，料液加热程度有何变化？（3）此时蒸汽用量有无变化？若有变化为原来的多少倍？（两者情况下蒸汽侧对流传热系数和料液物性不变）5．某厂现有两台单壳程单管程的列管式空气加热器，每台传热面积为A0=20m2（管外面积），均由128根Ф25×2.5mm的钢管组成。
传热学试卷及答案-学习指南(专本科函授)
传热学-学习指南一、概念题1.夏季在维持20℃的室内工作，穿单衣感到舒适，而冬季在保持22℃的室内工作时，却必须穿绒衣才觉得舒服。
试从传热的观点分析原因。
2.试分析室内暖气片的散热过程，各环节有哪些热量传递方式？以暖气片管内走热水为例。
3.利用同一冰箱储存相同的物质时，试问结霜的冰箱耗电量大还是未结霜的冰箱耗电量大?4.导热系数的定义？5.写出傅里叶定律的一般表达式，并说明式中各量和符号的物理意义。
6.管内强制对流换热的强化机理和手段。
7.试简述强化凝结换热的原则和途径。
8.影响沸腾换热的因素有哪些？9.空气横掠管束时，沿流动方向管排数越多，换热越强，面蒸气在水平管束外凝结时，沿液膜流动方向管束排数越多，换热强度降低。
试对上述现象做出解释。
10.为强化一台冷油器的传热，有人用提高冷却水流速的办法，但发现效果并不显著，试分析原因。
11.热水在两根相同的管内以相同流速流动，管外分别采用空气和水进行冷却。
经过一段时间后，两管内产生相同厚度的水垢。
试问水垢的产生对采用空冷还是水冷的管道的传热系数影响较大?为什么?12.有一台钢管换热器，热水在管内流动，空气在管束间作多次折流横向冲刷管束以冷却管内热水。
有人提出，为提高冷却效果，采用管外加装肋片并将钢管换成铜管。
请你评价这一方案的合理性。
二、计算题1.平壁与圆管壁材料相同，厚度相同，在两侧表面温度相同条件下，圆管内表面积等于平壁表面积，如图所示，试问哪种情况下导热量大？(a)平板 (b)圆管图1 题1示意图2. 导热系数分别为1λ＝0.08W ／(m·K)，2λ＝0.03W ／(m·K)的材料，其厚度分别为2mm 和1mm ，中间紧夹有一层厚度可以不计的加热膜．加热膜温度维持在60℃。
材料1一侧维持在1t ＝30℃的温度，材料2的一侧的温度f t ＝20℃，表面传热系数h ＝50W ／(m 2·K)的气流相通，如图所示。
假定过程为稳态，试确定加热膜所施加的热流密度大小。
传热学期末考试题及答案
传热学期末考试题及答案一、选择题（每题4分，共20分）1. 热量传递的基本方式有哪几种？A. 热传导B. 热对流C. 热辐射D. A、B、C答案：D2. 以下哪种材料的导热系数最低？A. 铜B. 铝C. 木材D. 玻璃答案：C3. 根据牛顿冷却定律，物体表面温度与周围环境温度之差越大，冷却速率：A. 越快B. 越慢C. 无关D. 先快后慢答案：A4. 以下哪种情况下的热辐射是黑体辐射？A. 表面是完美反射体B. 表面是完美吸收体C. 表面是透明体D. 表面是半透明体答案：B5. 传热的基本方程式是：A. Q = mcΔTB. Q = kA(ΔT/L)C. Q = hA(ΔT)D. Q = mcΔP答案：B二、填空题（每题5分，共20分）1. 在稳态导热中，热流密度与温度梯度的比值称为_______。
答案：导热系数2. 热对流的驱动力是_______。
答案：温度差3. 根据斯特藩-玻尔兹曼定律，黑体辐射的总辐射功率与其绝对温度的四次方成正比，其比例系数为_______。
答案：斯特藩-玻尔兹曼常数4. 热交换器中，流体的流动方式有并流、逆流和_______。
答案：交叉流三、简答题（每题10分，共30分）1. 简述热传导的基本原理。
答案：热传导是指热量通过物质内部分子、原子或自由电子的碰撞和振动传递的过程，不需要物质的宏观位移。
2. 描述热对流与热传导在传热过程中的主要区别。
答案：热对流是指流体内部温度不同的各部分之间发生相对运动时，热量伴随流体的宏观位移而传递的过程。
热传导则不涉及流体的宏观位移，仅通过分子间的相互作用进行热量传递。
3. 什么是热辐射？它与热传导和热对流有何不同？答案：热辐射是物体因温度而发射电磁波的过程，不需要介质即可传递热量。
与热传导和热对流不同，热辐射可以在真空中进行。
四、计算题（每题15分，共30分）1. 一个长为2米的铜棒，其横截面积为0.01平方米，两端温度分别为100°C和20°C。
(完整word版)传热学习题
1-1为测定某材料的导热系数，用该材料制成厚5mm的大平壁，保持平壁两表面间的温差为30℃，并测得通过平壁的热流密度为6210W/m2。
试确定该材料的导热系数。
q=λΔtδ⟹λ=qδΔt=6210×0.00530=1.035W/mK1-6 在测定空气横掠单根圆管的对流传热实验中，得到如下数据：管壁平均温度t w=60℃，空气温度t f =20℃，管子外径d =14mm，加热段长L=80mm，输入加热段的功率Φ=8.6kW。
如果全部热量通过对流换热传给空气，问此时对流传热的表面传热系数多大？Q=hA∆t⟹h=QA∆t=Qπdl∆t=86003.14×0.014×0.08×(60−20)=61135W/m2K1-7 一电炉丝，温度为847℃，长1.5m ，直径2mm，表面发射率为0.95。
试计算电炉丝的辐射功率。
Q=εσAT4= εσπdlT4=0.95×5.67×3.14×0.002×1.5×(8.47+2.73)4= 798.42W2-2 厚度为100mm的大平壁稳态导热时的温度分布曲线为t=a+bx+cx2（x的单位为m），其中a=200℃，b=-200℃/m，c=30℃/m2，材料的导热系数为45 W/(m⋅K)。
（1）试求平壁两侧壁面处的热流密度；（2）该平壁是否存在内热源？若存在的话，强度是多大？(1)q(x)=−λdtdx=−45×(b+2cx)=−45×(−200+60x)=9000−2700xq(0)=9000W/m2q(0.1)= 9000−270=8730W/m2 (2)q v=8730−90000.1=−2700W/m33-5 平壁内表面温度为420℃，采用石棉作为保温材料，若保温材料的导热系数与温度的关系为λ=0.094+0.000125{t}℃ W/(m⋅K)，平壁保温层外表面温度为50℃，若要求热损失不超过340W/m2，问保温层的厚度应为多少？保温层平均温度t=0.5×(420+50)=235℃平均导热系数λ̅=0.094+0.000125{t}=0.094+0.000125×235=0.1234W/(m⋅K)q=λΔtδ⟹δ=λΔtq=0.1234×420−50340=0.134m3-26一种火焰报警器采用低熔点的金属丝作为传感元件，其原理是当金属丝受火焰或高温烟气作用而熔断时，报警系统即被触发。
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第九章 例题3-圆筒壁
蒸汽管道，内外直径分别为200mm 和275mm ，内壁面温度500℃，管壁的导热系数50 W/(m·℃ )，管外包裹两层保温材料，自内向外，第一层厚度100mm ，导热系数0.05 W/(m·℃ )，第二层厚度15mm ，导热系数0.14 W/(m·℃ )，保温层外表面温度50℃。
忽略各层之间的导热热阻，求单位管长的热损失以及各层之间的温度。
解：
热流量：
蒸汽管道外壁的温度： 第一层保温层外表面的温度：
第十章 对流换热
例题1 冷却水在管内流动，管内径17mm ，长2m ，水流速2m/s 。
水的平均温度30℃，管壁温度40℃ ，计算水侧对流换热系数。
解：定性温度：C t f ︒=30
查水的热物理性质表：()C m W ︒=./618
.0λ ()s m v /10805.026-⨯= 42.5Pr = 计算流动雷诺数： 92.226Pr Re 023.04.08.0=⨯⨯=Nu
例题2 轻水反应堆堆芯，冷却水管外顺流，燃料棒列如图所示。
燃料棒外径9mm ，节距13mm ，水的平均温度200℃，流速8m/s ，燃料棒平均热负荷q=1.75×106W/m2。
求燃料棒与水之间的对流换热系数和燃料棒外表面的温度。
解：
定性温度200℃，查水的热物理性质表： ()C m W ︒=./663.0λ ()s m v /10158.026-⨯= 93.0Pr =
计算雷诺数： 流体被加热，n=0.4 14324
112233111ln ln ln 222t t Q d d d L d L d L d πλπλπλ-=++()110.275ln 0.001/2500.2R m C W λπ==⋅︒⨯()210.475ln 1.740/20.050.275R m C W λπ==⋅︒⨯()310.505ln 0.0696/20.140.475R m C W λπ==⋅︒⨯()m W Q /5.2480696.0740.10010.050500=++-=()
211500248.50.001499.75t t Q R C λ=-⋅=-⨯=︒()
322499.75248.5 1.7467.3t t Q R C λ=-⋅=-⨯=︒4
620.01742236100.80510u d Re v -⋅⨯===>⨯()2226.920.6188249W/m C 0.017Nu h d λ⋅⨯===⋅︒
()2222223424440.0130.00914.92100.009d s A s d de P d d m ππππππ-⎛⎫
⎛⎫- ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭-⎝⎭===⨯-⨯==⨯⨯当量直径46
80.01492Re 755443100.15810u d v -⋅⨯===>⨯0.80.40.023Re Pr 1126Nu =⨯⨯=()
211260.66350052W/m C 0.01492e Nu h d λ⋅⨯===⋅︒()()C t h q t t t h q f w f w ︒=+⨯=+=⇒-=23520050052
1075.16
例题1 漫灰表面间的辐射换热
一根长钢管的外直径为 d=100mm ，外壁温度 80℃，表面发射率0.85 ，置于一横截面为1m ×1m 的砖砌暗槽内，暗槽内壁温度为20℃，表面发射率为0.9。
求：
（1）单位长度钢管表面的辐射换热量；
（2）若钢管置于大空间，空间环境的温度、发射率与暗槽内表面相同，则单位长度钢管表面的辐射换热量是多少？
解：因为钢管很长，可视钢管表面与暗槽内表面为两个漫灰表面构成的封闭空腔。
单位长度的钢管表面与暗槽内表面的面积分别为：
22414m A =⨯= =-++--=2221211112112111A X A A E E Q b b εεεε ()5.122028.0185.3562.070.7327.15567.5=++-⨯= W/m 若置于大空间：112=X A A >>2
()
4493.253.367.585.0314.0-⨯⨯⨯=4.123=W/m
210.10.314A d
m ππ==⨯=1
12=X 4480273.1520273.155.6710.85110.90.850.3140.3140.94⎡⎤++⎛⎫⎛⎫⨯-⎢⎥ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎣⎦--++⨯⨯()441211012Q A T T εσ=-。