人环奖初赛试题及答案

第 1 页 共 40 页2011 人环奖试卷-传热学1、某厚度为 50mm 的无限大平壁，其稳态温度场为 ，那么平壁内有：20tx（B）A、负的非均布内热源B、正的非均布内热源C、负的均布内热源D、正的均布内热源2、用作太阳能集热器表面的选择性吸收介质对短波辐射和长波辐射的辐射特性应该是：（A）A、对短波辐射的吸收率高，对长波辐射的吸收率低B、对短波辐射的吸收率高，对长波辐射的吸收率高C、对短波辐射的吸收率低，对长波辐射的吸收率低D、对短波辐射的吸收率低，对长波辐射的吸收率高3、一条在锅炉房与热用户之间的暴露于空气中的供热管道，沿途保温状况不变。出口温度为 95，距离锅炉房 0.5km 处水温降为 93，则距离 2km 处水温为（B）A、等于 87B、高于 87C、低于 87D、高于 914、壁面与温度为 的流体接触。如果对流换热系数 h 为零，那么该条件相当于（C）ftA、 wftB、 =常数C、绝热D、稳态5、某流体的 Pr 准则数大于 1，那么该流体的速度边界层与温度边界层【D】A、一样厚B、不一定C、温度边界层较厚D、速度边界层较厚6、流体的运动粘度与质扩散率之比是一个无量纲的物性量，称为：【D】A、普朗特准则B、刘伊斯准则C、宣乌特准则D、施米特准则7、通常非金属材料的导热系数，随温度的升高而【B】A、减小B、增大C、不变D、先减小后增大8、物体在等温介质中冷却，时间足够长以后进入正常情况阶段，以下的命题中不正确的是第 2 页 共 40 页【C】A、物体的冷却率与物体中各点的坐标无关B、物体的冷却率与时间无关C、物体的冷却率与初始温度分布无关D、物体的冷却率与表面换热系数无关9、深秋季节，空气温度高于 0，树叶却会结霜，这主要是由于树叶通过如下那种途径散失了热量？【B】A、树干的热传导B、向天空的热辐射C、与空气的对流换热D、树叶的呼吸作用10、描述固体导热的傅里叶定律 不适用的范围是【C】dtqxA、稳态导热和非稳态导热B、导热系数随温度变化C、各向同性和各向异性介质D、三维导热问题11、由三层材料组成的复合大平壁，三层材料的导热系数为常数，并依次由小到大，在稳态情况下通过各层材料的热流密度【A】A、相等B、由大到小C、由小到大D、不确定12、某一稳态、常物性、无内热源的导热物体的表面最低温度为 100，那么其内部绝对不可能出现的温度是【A】A、50B、200C、1000D、200013、Biot 准则用于某个热物体的对流散热过程求解， 【B】A、Bi 越大，说明物体内部的温度分布越均匀，适用集总参数法B、Bi 越小，说明物体内部的温度分布越均匀，适用集总参数法C、Bi 越大，说明对流比导热占优势，是稳态对流换热过程D、Bi 越小，说明导热比对流占优势，是稳态导热过程14、某表面在同温度下发射率与吸收率相等，该表面为【C】A、漫表面B、灰表面C、漫-灰表面D、任何表面15、在周期性变化的边界温度作用下半无限大介质中的温度波在深度方向呈现衰减和延迟。当介质的热扩散率增大时，温度波的衰减度和延迟时间分别【A】A、减小、减小B、增加、增加C、增加、减小第 3 页 共 40 页D、减小、增加16、在物性条件相同情况下同管径的粗糙管与光滑管受迫流动进行对流换热，在充分发展段时，比较相同管长的压降p 和表面传热系数 h，有【C】A、粗糙管p 光滑管 hB、粗糙管p 光滑管 p，粗糙管 h 光滑管 hD、粗糙管p 光滑管p，粗糙管 h 光滑管 h17、在某一确定材料中温度波的频率越高，则温度波的振幅沿传播方向衰减【A】A、越快B、越慢C、不变D、视情况而定18、常温与常压下水和空气均以 5m/s 的速度外掠平板，前者的对流换热系数可能是后者的【D】A、0.1 倍B、1 倍C、10 倍D、100 倍19、双层玻璃窗，如果不考虑其夹层内的空气会发生自然对流，那么计算出该玻璃窗的冷（热）负荷将【A】A、比实际的大B、与实际的相等C、不一定D、比实际的小20、初始温度分布均匀的无限大平壁置于温度恒定的流体中冷却的非稳态导热过程，如果平壁两侧的对流换热系数为无穷大，则以下哪一种现象是不可能出现的？【C】A、Bi 准则数为无穷大B、定常壁面温度C、平壁内温度分布均匀D、温度定向点与壁面的距离为零清华同方人工环境工程科学奖学金竞赛试题传热学十五道题：1、某对流散热物体的温度计算适用集总参数法的条件是（ B ）A、傅里叶准则数 Fo 大于某一数值B、毕渥准则 Bi 小于某一数值C、三维尺寸很接近D、导热系数较大2、在（ B ）的条件下，对流热扩散系数与对流质扩散系数存在简单的换算关系A、普朗特准则 Pr=1第 4 页 共 40 页B、刘易斯准则 Le=1C、施密特准则 Sc=1D、宣乌特准则 Sh=13、毕渥准则 Bi 反映了对流散热物体的什么特点？（ B ）A、反映了物体内部温度分布的均匀性，Bi 的值越大，代表温度分布越均匀B、反映了物体内部温度分布的均匀行，Bi 的值越大，代表温度分布越不均匀C、反映了物体散热能力的大小，Bi 的值越大，代表散热速度越快D、反映了物体散热能力的大小，Bi 的值越大，代表散热速度越慢4、努谢尔特准则 Nu 中的导热系数指的是(A ）A、流体的导热系数B、固体壁面的导热系数C、流体的导热系数和固定壁面的导热系数的平均值D、依具体条件而定5、一台按照逆流流动方式设计的套管换热器在实际使用过程中被安装成顺流流动方式，那么将（ C ）A、流动阻力增加B、传热换热系数减小C、换热量不足D、流动阻力减小6、对流质交换表面传质系数的单位是（ C ）A、W/(m.K)B、W/(m2.K)C、m/sD、kg/s7、某一确定流体在垂直管内流动并被冷却，流体向上流动的对流换热系数与向下流动的相比（ A ）A、要大B、要小C、大小相等D、大小不确定8、周期性边界温度条件下，无限大平壁内不同位置的温度波（ A ）A、具有相同的周期B、具有相同的振幅C、周期逐渐缩短D、波长逐渐变小9、黑体温度越高，则热辐射的（C ）A、波长越短第 5 页 共 40 页B、波长越长C、峰值波长越短D、波长范围越小10、形式为 t/=a2.t 的导热微分方程适用的范围是（ A ）A、非稳态导热B、各向异性介质C、导热系数随温度变化D、有内热源11、竖平壁层流膜状凝结的平均表面传热系数随壁面高度的增加而（ ） ，随换热温度的增加而（D ）A、增加，增加B、增加、减小C、减小，增加D、减小，减小12、在什么条件下，普通物体可以看作是灰体？（D ）A、发出热辐射的金属表面可以看作是灰体B、出红外辐射的表面均可看作是灰体C、普通物体表面在高温条件下的热辐射可以看作是灰体D、普通物体表面在常温条件下的热辐射可以看作是灰体13、瑞利准则 Ra=Gr.Pr 是与（ D ）过程有关的无量量纲A、非稳态导热B、凝结放热C、受迫对流D、自然对流14、凝结分为膜状凝结和珠状凝结两种形式。在相同的条件下，膜状凝结的对流换热表面传热系数（ B ）A、要大于珠状凝结的对流换热系数B、要小于珠状凝结的对流换热系数C、要等于珠状凝结的对流换热系数D、不一定比珠状凝结的对流换热系数大15、向大气中大量排放 CO2气体会引起“温室效应”主要是因为（ C ）A、CO2 气体的导热性能差B、CO2 气体能够吸收可见光C、CO2 气体能够吸收红外辐射D、CO2 气体能够反射可见光传热学第 6 页 共 40 页1 本题 2 分俩物体或一物体俩个部位之间热量发生传递的必要条件是 【 B】A、有内热源B、有温度差C、直接接触D、温度随时变化题号 2 本题 2 分水平架空长圆管对地面的辐射换热平均角数为（ D ）地面对圆管的平均角系数为（ ）A、0，0.5B、0.5 ，0.5C、0， 0D、0.5，0题号 3 本题 2 分多孔保温材料，一旦受潮，它的导热系数将会【C】A、减少许多B、基本不变C、增大许多D、可能增大也可能减少题号 4 本题 2 分壁面与温度为 t 的流体接触。若对流换热系数 h 无穷大，那么该条件相当于【A】A、壁面温 =wtfB、壁面热流 =常数qC、绝热D、稳态题号 5 本题 2 分(毕渥，Biot)准则数越小，说明物体内的非稳定湿度场【C】A、空间分布差异越大B、随时间的变化越剧烈C、空间分布差异越小D、随时间的变化越平缓题号 6 本题 2 分如图 1，符合墙壁稳态导热，则各层墙壁的导热系数和热流密度 态导热，则各层墙壁的导热系数和热流密度的关系是、 ( 无)A、 ， 1q23123B、 ， = =C、 = = ， 123123第 7 页 共 40 页D、 = ， 1q23123题号 7 本题 2 分等截面直肋肋片的肋片效率为 =th（ml）/ml，当 ml 增加时，肋片效率将1n【C】A、单调增加B、单调减少C、先增加后减少D、咸减少后增加题号 8 本题 2 分可见光的波长范围是【A】A、0.38um0.67umB、0.76um2umC、0.1um100umD、0.2um2um题号 9 本题 2 分有一个水池，池面空气干球温度为 30,湿球温度为 26，池水水温为 27，则空气与水面之间发生的热质交换过程为【D】A、空气向池水的总传热量大于池水向空气的总传热量，池水会不断升温B、空气向水面的的显热传热量等于水面向空气的潜热传热量，为绝热过程，池水温度不变C、B、空气向水面的的显热传热量大于水面向空气的潜热传热量，因此空气的温度会下降D、B、空气向水面的的显热传热量小于水面向空气的潜热传热量，因此空气的焓值会增加题号 10 本题 2 分发射率=吸收率 【A】A、适用于漫灰表面B、当与环境温度平衡时适用于任何表面C、当环境为黑体时适用于任何表面D、适用于任何表面题号 11 本题 2 分俩台相同的散热器是按串联的连接方式设计的，但是实际适用过程中被安装成并联形式，以下哪种现象将不可能【A】A、散热量不足B、传热系数减小C、散热量增大D、流动阻力减小题号 12 本题 2 分在有冷凝或蒸发的情况下，对流换热系数会【B】A、减小B、增大第 8 页 共 40 页C、不变D、以上各种可能性都有题号 13 本题 2 分某一稳态、常物理。无内热源的导热物体的表面最高温度为 1000，那么其内部绝对不可能出现的温度是【D】A、50B、200 C、1000 D、2000题号 14 本题 2 分以下哪种沸腾状态不属于大空间沸腾换热的沸腾状态？【A 】A、过冷沸腾B、自然对流沸腾C、模态沸腾D、泡态沸腾题号 15 本题 2 分半无限大平壁周期性变化边界条件下的温度波【B】A、空间上单调衰减，时间上周期变化且相位保持一致B、空间上周期变化且振幅衰减，时间上周期变化且相位延迟C、空间上单调衰减，时间上周期变化且相位延迟D、空间上周期变化且振幅衰减，时间上周期变化且相位保持一致2005 年人环奖考题（第 13 届）传热学部分（25 分）1温度波的衰减与热扩散系数 a 和周期的关系答：导温系数大，周期性温度波传播时衰减度就小，波动频率高，周期短，振幅衰减越快2在外掠管束换热中，前排的表面传热系数（ 低于后排表面传热系数 ）3什么是灰体？什么样的物体可以视为灰体？答：实际物体在红外线波段范围内近似视为灰体。灰体的光谱发射率不随波长变化。2007 年人环奖考题（第 15 届）传热学部分（25 分）1冷凝温度、蒸发温度。答：在某压强下，由液体变为气体的温度为蒸发温度，由气体变为液体的温度是冷凝温度。2一碗热水放到凉水盆里，热水与凉水由碗隔开。搅动碗里的水跟搅动盆里的水哪种方式会让碗里的热水凉得更快些？答：搅动盆中的水量的更快。第 9 页 共 40 页3封闭容器、敞口容器中分别都装满水，室内空气条件不变。哪个温度高？最终的温度会不会一样？答：最初封闭容器内的温度高，但终温度相同均为室温。4Bi 准则答：Bi=hl/r， r 为导热物体的导热系数， h 是表面传热系数，一般已知。该准则反映导热物体内部导热热阻与外部对流换热热阻之间的相对大小。是已定准则。5在什么情况下质交换系数与热交换系数存在简单的换算关系？答：刘易斯准则数为 1 时。Sc=Pr,a=D,hd=h/(Cp*p)6一个表冷器凝结换热，一个不是，换热量相同情况下，问谁的面积大？答：非凝结换热的表冷器面积大。传热系数小，换热量相同，故需增大面积。2008 年人环奖试题（第 16 届）传热学部分（25 分）1导温系数的大小对该物体内的温度波的衰减有何影响？波动频率的高低对温度波的衰减又有何影响？答：导温系数大，周期性温度波传播时衰减度就小，波动频率高，周期短，振幅衰减越快2显热换热的推动力是什么？质交换的推动力是什么？答：显热换热的推动力温差，质交换的推动力是水蒸气分压力差。3在换热表面发生了冷凝或蒸发的情况下，对流换热系数会有什么变化？答：对流换热系数增大，因为发生相变。4流体外掠光滑管束换热时，第一排管子的平均换热系数与后面的管子相比有什么区别？答：第一排管子的平均换热系数低于后面的管子，流动在后排形成漩涡干扰，扰动增强，换热增强。5流体掠过平板时，沿流动方向层流边界层与紊流边界层哪个增加得快？层流边界层内平均对流换热系数沿流动方向有何变化？答：紊流边界层快。随边界层厚度增加，层流边界层内平均对流换热系数沿流动方向减小。6在两块无限大平行板之间，加入一快与它们发射率相同的遮热板，两块无限大平行平板之间的辐射换热量将有何变化？答：辐射换热量减小为原来的 0.57分析题：用空气-水换热器来加热空气，由于热阻在空气侧，增加管内水流量并不能有效提高传热系数，所以靠加大流量来增加散热是没有用的，对不对？为什么？答：不对，该方法能够提高平均温度差。8在给定加热和被加热流体的进出口温度参数条件下，设计出两台单流程换热器，设计换热量相等。但是，设计者对一台考虑了污垢热阻，对另一台没有考虑污垢热阻。请问，在实际运行中哪台换热量大，为什么答：考虑污垢热阻设计的换热器换热量大在给定加热和被加热流体的进出口温度参数条件下，设计换热量相等，考虑污垢热阻则增大了总热阻值，故需增大换热面积以满足换热量的需求。在实际运行中，进出口温度相同，热阻相同，换热面积大者换热量大。第 17 届1、 某房间的暖气片，某日散热量不足，房间偏冷。将入口阀门开大，加大流第 10 页 共 40 页量，由于热阻主要在空气侧，加大流量无助于传热系数的提高，故不能提高散热量。该判断对吗？为什么？答：不对，该方法能够提高温差，增大辐射换热量。2、 外墙表面和内墙表面采用同样的材料，计算其表面辐射换热量时，内外表面采用的辐射吸收率是相同的吗？为什么？采用白色材料和采用深色材料的内外表面辐射吸收率有什么不同？答：不一样。会进行选择性吸收。白颜色作为室内表面材料吸收率高，白颜色作为室外表面材料吸收率低深颜色作为室内表面材料吸收率低，深颜色作为室外表面材料吸收率高3、 一间用彩钢板（表面为有机涂层的钢板，芯材是高热阻的轻质保温材料）建造的简易房要配空调，需要计算冷负荷，彩钢板的热阻已知，但是现有的设计手册并无这种建材的冷负荷温度。你会采用什么方法计算冷负荷？理由是什么？答：选择相对应的轻型墙体进行冷负荷计算即可。第十八届人环杯试题1. 一室内游泳池，室内空气干球温度为 ta,湿球温度为 ts， 游泳池底用加热器加热水温为 tw，且 tstwta， 则水层表面温度