传热学试卷及答案6套.doc

1 传热学试卷传热学试卷 1 1 一 填空题 每小题一 填空题 每小题 2 2 分 共分 共 1616 分 分 1 导温系数a表征了物体 的能力 流体粘度 和 a的比值组成 的无量纲数是 2 强化遮热板作用的方法是 和 3 研究对流换热的一种方法是比拟法 它是指通过研究 传递和 传递之间的共性 以建立表面传热系数与阻力系数相互关系 的方法 4 第一类边界条件是 5 若炉膛内的火焰温度在 1400 则炉膛火焰中最大光谱辐射 能量所对应的波长约为 6 一台换热器 冷流体的入口温度为 20 出口温度为 50 热流体入口温度为 100 出口温度为 60 则该换热器的 效能为 7 当1Pr 时 热边界层的厚度 流动边界层的厚度 8 一个含有内热源的大平板 其导热系数为 KmW 50 测得 在稳定情况下 其内部温度分布为 2 250050 xt 则平板 内的内热源生成率为 3 mW 二 单项选择题 每小题二 单项选择题 每小题 2 2 分 共分 共 1616 分 分 1 下列表述正确的是 A 对漫射表面 光谱吸收比等于光谱发射率 2 B 吸收比等于发射率 C 定向辐射强度与空气方向无关 2 绝大多数情况下强制对流时的表面传热系数 自然对流的表 面传热系数 A 小于 B 等于 C 大于 D 无法比 较 3 下列 材料表面的法向黑度为最小 A 水 B 镀锌的铁皮 C 各种颜色油漆 D 磨光的 铬 4 在其他条件相同的情况下 下列 物质的导热能力最差 A 合金钢 B 空气 C 水 D 油 5 格拉晓夫准则Gr越大 则表征 A 浮升力越大 B 粘性力越大 C 惯性力越大 D 动量 越大 6 当量直径P A de 4 中P表示 A 长度 B 宽度 C 润湿周长 D 周长 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 水平圆筒外的自然对流换热的特性尺度应取 A 圆筒的长度 B 圆筒外径 C 圆筒内径 D 圆筒 壁厚度 三 简答与分析题 每小题三 简答与分析题 每小题 5 5 分 共分 共 2020 分 分 1 当采用肋片增强传热时 应把肋片加装在哪一侧 为什么 2 当大气中三原子气体比例增加时 会出现所谓大气温室效应 3 试说明其原 因 3 什么是沸腾换热的临界热流密度 为什么有些换热设备需在 加热热流密度低于临界热流密度状态下工作 4 图 1 示出了常物性 有均匀内热源 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 不需要整理 x y 10 4 2 3 th 图图 1 1 四 计算题 每小题四 计算题 每小题 1212 分 共分 共 4848 分 分 1 水以 skg 2 1 的流量在内径为 mm30 的管内流动 管子内表面 温度为 100 进口处水的温度为 40 试求水被加热到 80 时所需管长 不 考虑修正 2 热电偶的热接点可近似地看作球形 已知其直径 0 5dmm 4 材料的密度 3 8500 kg m 比热容 400 cJkg K 导热系数 110 Wm K 热电偶的初始温度为 25 突然将其放入 120 的气流中 热电偶表面与气流间的表面传热系数为 80 2 WmK 试求 热电偶的时间常数 热电偶的过余温度达到初始过余温度的 1 时所需要 的时间 3 有一圆柱体 如图 2 所示 表面 1 温度 KT550 1 发射率 1 0 8 表面 2 温度 KT275 2 发射率 2 0 4 圆柱面 3 为绝热 表面 角系数 3 1 0 308 X 求 表面 1 的净辐射损失 绝热面 3 的温度 4 质量流量为2000kg h的变压器油在螺旋盘管中流过 油温从 80 1 t 被冷却至 t130 其定压比热容 1 2 093 p ckJkg K 进口温度为 t220 的冷水在盘管外流 动用来冷却变压器油 出口处水温 t225 水的定压比热容 2 4 174 p ckJkg K 水侧表面传热系数为 2 580 WmK 油 1 0 6m 2 3 0 3m 图图 2 5 侧表面传热系数为 2 150 WmK 钢盘管的导热系数为 40 Wm K 污垢热阻总共为 2 0 000 7 mKW 若盘管的直 径为04 m 管的外径 壁厚为5735 mm mm 求螺旋盘管的最 小长度 盘数与水的质量流量 附 管内强制对流实验关联式 层流 湍流 3 1 8 0 PrRe86 1 PrRe023 0 L D Nu Nu n 饱和水的热物理性质 t 3 mkg KkgkJ cp KmW 102 sm 10 2 6 Pr 50988 04 17464 80 5563 54 60983 24 17965 90 4782 99 70977 74 18766 80 4152 55 6 传热学试卷传热学试卷 2 2 一 填空题 每小题一 填空题 每小题 2 2 分 共分 共 1616 分 分 1 蒸汽在壁面上凝结有两种形式 即珠状凝结和 通常其中 的表面传热系数更大些 2 大空间自然对流换热处于 流态时有自模化特征 此时 表面传热系数与 无关 3 4 个等温 常物性表面构成的封闭系统 此系统一共有 个 角系数 4 有效辐射J由 和 两部分组成 5 第二类边界条件是 6 实际散热量与假设整个肋表面处于肋基温度下的散热量之比 称为 7 基尔霍夫定律数学表达式为 8 换热器热计算的计算方法有平均温差法和 两种方法 二 单项选择题 每小题二 单项选择题 每小题 2 2 分 共分 共 1616 分 分 1 下列材料在常温下导热系数最大的是 A 纯铜 B 纯铁 C 黄铜 D 天然金刚石 2 下列工质Pr的数最小的是 A 水 B 空气 C 液态金属 D 变压器油 3 水平圆筒外的自然对流换热的特征长度应取 A 圆筒的长度 B 圆筒外径 C 圆筒内径 D 圆筒壁 厚度 4 将保温瓶的双层玻璃中间抽成真空 其目的是 7 A 减少导热与对流换热 B 减少导热 C 减少对流换热 D 减少对流和辐射换热 5 自然对流换热的Gr数表示 之比的一种度量 A 惯性力与粘性力 B 浮升力与粘性力 C 浮升力与惯 性力 6 对于管内湍流换热的实验关联式 当管长较短时 需要进行 入口效应修正 其修正系数是一个 的值 A 大于 1 B 小于 1 C 等于 1 7 饱和水蒸汽在水平圆管外凝结 且 dl 圆管的壁温恒定 则以下的方案 可以增加单位时间内的凝结水量 A 将圆管垂直放置 B 将圆管倾斜放置 C 在圆管外 面加装低肋管 8 定向辐射强度与方向无关的规律称为 A 普朗克定律 B 四次方定律 C 维恩位移定律 D 兰 贝特定律 三 简答与分析题 每小题三 简答与分析题 每小题 5 5 分 共分 共 2020 分 分 1 某办公室由中央空调系统维持恒温 人们注意到尽管冬夏两 季内都是 20 但感觉却不同 2 一个常物性 含均匀内热源的二维稳态导热问题 在直角坐 标系中利用有限差分的数值方法求解 试列出任意内部节点 的差分方程 不需要整理 3 在夏天的室外 人们感觉穿浅颜色的衣服会比深颜色的衣服 凉爽 在钢厂的高温车间 工人穿浅颜色或深颜色衣服是否 会有区别 并解释 4 换热微分方程与导热问题的第三类边界条件表达式有什么区 8 别 四 计算题 每小题四 计算题 每小题 1212 分 共分 共 4848 分 分 1 水流过 ml10 的直管时 从 25 被加热到 35 管子内径为 mm20 水在管内的流速为 sm 2 求管壁的平均温度是多少 2 直径为 30mm的钢球 具有均匀的初始温度 450 突然将其 放入温度保持为 100 的恒温介质中 已知钢的导热系数为 46 5 KmW 比热为 0 5 KkgkJ 密度为 7600 3 mkg 钢球与 介质间的表面换热系数为 11 6 KmW 2 求 钢球的时间常数 及钢球被冷却到 150 所需的时间 3 下图表示一个半球表面 3 其黑度为 475 0 3 并且处于辐 射平衡中 被半球表面所覆盖的圆盘的一半为灰体表面 记作表 面 1 其黑度 35 0 1 温度 KT555 1 而圆盘的另一半表面即 表面 2 为 KT333 2 的黑体 半球的直径为 0 3m 试求 画出该系统的辐射网络图 计算表面 1 和表面 2 之间的辐射换热量 1 2 3 9 4 有一台壳管式换热器用来冷却润滑油 冷却水在管内流动 水的入口温度为 20 出口温度为 40 流量为 skg 3 热 油入口温度为 120 出口温度为 60 传热系数为 KmW 2 500 温差修正系数 97 0 若水和油的定压比 热容分别为 KkgkJ 174 4 和 KkgkJ 148 2 试求油的流 量和所需的传热面积 附 管内强制对流实验关联式 层流 湍流 3 1 8 0 PrRe86 1 PrRe023 0 L D Nu Nu n 饱和水的热物理性质 t 3 mkg KkgkJ cp KmW 102 sm 10 2 6 Pr 30995 64 17461 80 8055 42 40992 24 17463 50 6594 31 50988 04 17464 80 5563 54 10 传热学试卷传热学试卷 3 3 一 四选一填空题 每空一 四选一填空题 每空 2 分 共分 共 20 分 分 1 在采暖散热器的外部加装肋片是因为它的外表面 A 对流传热系数小 B 导热系数大 C 对流传热系数大 D 导热系数小 2 为了提高炉温的测量精度 所采用的热电偶应尽量 A 全裸 B 加套管并带抽气式 C 带套管式 D 无所 谓 3 实际物体的吸收比取决于它的 A 有效辐射特性 B 本身情况和投入辐射特性 C 自身情况 D 投入辐射特性 4 要提高遮热板的隔热效果 其遮热板最好采用 11 A 高表面黑度 B 粗糙表面 C 低表面黑度 D 光滑 表面 5 将叉排布置的管束与顺排布置的管束相比 叉排布置管束的特 点是 A 传热量小 阻力大 B 传热量小 阻力小 C 传热量大 阻力小 D 传热量大 阻力大 6 在凝汽器上加装抽气器的目的是为了 A 增加凝汽器进汽阻力 B 减少凝汽器进汽阻力 C 增加凝汽器传热量 D 减少凝汽器传热量 7 电厂中的凝汽器是属于 A 相变式换热器 B 对流式换热器 C 辐射式换热器 D 导 热式换热器 8 若使一根较长的热棒在静止环境中尽快冷却下来 最好应将其 A 任意放置 B 竖直放置 C 斜着放置 D 水 平放置 9 太阳能热水器能在严冬季节也可提供热水 它是利用什么原理 进行蓄热的 A 导热原理 B 温室效应原理 C 对流原理 D 凝 结换热原理 10 在工业上常见的温度范围内 不参与辐射换热的气体是 A 水蒸气 B 烟气 C 空气 D 煤 气 二 分析题 每小题二 分析题 每小题 4 分 共分 共 20 分 分 1 已知厚度为 的两个单层平壁 两侧温度分别维持在 t1和 t2 试根据图 中温度变化曲线确定 a b 图中在 x 0 和 x 处的导热系数 x 0 x 哪 个大 为什么 12 2 已知 A B 两种材 料的光谱发射率与波长的关系如图 a b 所示 试估计这两种材料的发 射率随温度变化的特性 并说明理由 3 试用简捷方法确定图中的角系数 X1 2和 X2 1 4 温度均为 310K 的两个物体同置于太阳光的照射下 试根据两物体表面 的光谱吸收比随波长变化的图示 确定那种物体可作为灰体处理 为什么 5 有一台液 液换热器 甲 乙两种介质分别在 管内 外做强制对流传热 实验测得的传热系数 k 与两种流体速度的变化 13 情况如图所示 试分析该换热器的主要热阻在那一侧 为什么 三 计算题 每小题三 计算题 每小题 12 分 共分 共 60 分 分 1 在一外径为 89mm 的蒸汽管道外包覆厚为 40mm 平均导热系数为 0 11 W m k 的矿渣棉 同时又在其外包覆厚为 50mm 平均导热系数为 0 12 W m k 的粉煤灰泡沫砖 已知蒸汽管道和粉煤灰泡沫砖的外表面温度分别 为 500 和 50 试检查矿渣棉与煤灰泡沫砖交界处是否超温 已知 粉煤灰泡沫砖的最高允许温度为 300 2 一块厚 50mm 的钢板 被加热到 400 后置于 10 的空气中冷却 设冷 却过程中钢板两个侧面的平均表面传热系数为 35W m2 K 钢板的导热 系数为 45W m K 热扩散率为 1 37 10 5m2 s 试确定使钢板冷却到与 空气温度相差 10 时所需要的时间 3 水以 0 6 m s 的流速流过管长 20m 管道内截面尺寸为 0 1m 0 1m 且 管内壁温均匀的直方管时 若将初温 30 的水 加热到 50 求 该管段的传热量 确 定管壁与流体的传热温差是否满足要求 4 用壁温低于某饱和温度下的水平钢管来凝结 水蒸气 试求在其它条件均相同的情况下 采 用下列两种方案中哪种方案能使凝结液产生的 更多 用 10 根直径 d 10mm 的钢管呈一横向水平排列 用 1 根直 径 D 100mm 的钢管呈水平布置 5 今用一个壳侧为单程的壳管式换热器来冷凝 100 的饱和水蒸气 要求 每小时内凝结 100kg 蒸汽 已知该换热器的冷却水流经的钢管管径为 20mm 长为 1m 其进口水温为 25 出口水温为 33 设该换热器的 传热系数为 1800 W m2 k 求制作换热器最多所用钢管的根数 14 传热学试卷传热学试卷 4 4 一 四选一填空题 每空一 四选一填空题 每空 2 分 共分 共 20 分 分 1 靠的非常近的两个等面积平行大平板 可以近似地认为他们之 间的角系数为 A 0 5 B 1 C 0 D 0 25 2 管槽内流体层流流动与湍流流动的分界点的临界Re数一般取 做 A 4500 B 10000 C 5000 D 1600 3 半径为R的钢球 与周围环境间的表面传热系数为h 自身导 热系数为 则可以采用集总参数法分析钢球非稳态温度场 变化规律的条件是 A 1 0 hR B 2 0 hR C 05 0 hR D 0333 0 hR 4 Bi准则数趋近于无穷大 相当于边界条件是 A 第一类边界条件 B 第二类边界条件 C 第三类边界条件 D 二者之间没有联系 5 用同样冰箱储存相同的物质时 耗电量大的是 A 结霜的冰箱 B 未结霜的冰箱 C 结霜的冰箱和未结霜的冰箱 D 不确定 6 下列各参数中 属于物性参数的是 A 传热系数K B 吸收率 C 发射率 D 表面传热 系数h 15 7 下列工质中Pr数最小的是 A 空气 B 水 C 变压器油 D 水银 8 按照导热机理 水导热系数最小的状态是 A 冰 B 液态水 C 水蒸汽 D 冰水混合 物 9 当管道外径为2 d 的管道采取保温措施时 选用材料临界热绝缘 直径 c d 应 A 大于2 d B 没有要求 C 小于2 d D 等于2 d 10 对提高表面传热系数手段是 A 降低流速 B 增大直径 C 采用入口段效应 D 采用导热系数小的流体 二 分析题 每小题二 分析题 每小题 4 分 共分 共 20 分 分 1 分别写出 Re Nu Gr 各准则的表达式 并说明各物理含义 2 凝结换热有哪两种形式 哪种表面传热系数大些 为什么 3 实际物体的发射率 与其吸收比 从影响因素上看有何区别 4 当采用肋片增强传热时 应把肋片加装在哪一侧 为什么 5 试解释为什么高温过热器一般采用顺流与逆流的混合布置 三 计算证明题 每小题三 计算证明题 每小题 12 分 共分 共 60 分 分 1 两根不同直径的蒸汽管道 外面都覆盖一层厚度相同 材料相同的热绝 缘层 如果管 子表面以及热绝缘层外表面的温度都相同 试问 两管每米长度的热损失 相同吗 若不 同 哪个大 试证明之 2 有一可忽略其内部导热热阻 初始温度为 20 的小金属球 放入 800 16 的炉中加热 10 秒后该球温度为 200 试确定该球的时间常数 并计算金属球温度上 升到 300 所需 时间 3 有一烟筒的表面发射率为 0 9 表面温度为 80 外径为 0 1m 该烟 筒垂直穿过室温 为 20 墙壁的温度为 17 的大房间 烟筒在大房间内的长度为 2m 试 计算烟筒在大房 间的总散热量 4 水以 0 8kg s 的流量在内径为 25mm 的管内流动 管子内表面温度为 100 进口处水 的温度为 40 试求水被加热到 80 时每米管长所需热量 不考虑修正 5 有一台壳管式换热器用来冷却润滑油 冷却水在管内流动 水的入口温 度为 20 出 口温度为 40 流量为 3kg s 热油入口温度为 120 出口温度为 60 传热系数为 500W m2 k 温差修正系数 0 97 若水和油的比热分别为 4174J kg k 和 2148 J kg k 试求油的流量和所需的传热面积 17 传热学试卷传热学试卷 5 5 一 填空题 每小题一 填空题 每小题 2 2 分 共分 共 2020 分 分 1 物体各部分之间不发生相对位移时 依靠分子 原子及自由 电子等微观粒 子的热运动而产生的热量传递称为 2 当1Pr 时 热边界层的厚度 流动边界层的厚度 3 如本题附图所示 1 2 分别表示 两个相对的 半球表面 则角系数 2 1 X 为 4 采用集总参数法的物体 其内部温 差趋近于 5 采用小直径的管子是 对流换热 的一种措施 6 凡波长 m 76 0 38 0 的电磁波 属于 7 由两根同心圆管组成的间壁式换热器称为 8 时间常数定义式为 9 距离间隔和时间间隔在数值计算方法中称为 10 常物性 无内热源的一维稳态导热微分方程是 二 单项选择题 每小题二 单项选择题 每小题 3 3 分 共分 共 3030 分 分 1 将初始温度为 0 t 的小钢球放入温度为 t 的水槽中 如果用集 总参数法来分 第 3 题附图 1 2 18 析 则当经过的时间 c t 时 小钢球的温度为 A 2 0 ttt B 0 368 0632 0ttt C 0 632 0368 0 ttt 2 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 3 下列 材料表面的法向黑度为最大 A 磨光的银 B 无光泽的黄铜 C 各种颜色油漆 D 粗糙的铅 4 在稳态导热中 决定物体内温度分布的是 A 导温系数 B 导热系数 C 传热系数 D 密度 5 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 6 温度对辐射换热的影响 对对流换热的影响 A 等于 B 大于 C 小于 D 可能大于 小 于 7 当量直径P A de 4 中P表示 A 长度 B 宽度 C 周长 D 润湿周长 8 空气自然对流换热表面传热系数的数值范围为 19 A 1 10 B 10 20 C 20 30 D 30 50 9 对于灰体 吸收率愈大 其发射率 A 愈小 B 愈大 C 适中 D 不变 10 物体被加热时 其第三类边界条件可表示为 A Wf W tth n t B Wf W tth n t C fW W tth n t 三 简答与分析题 每小题三 简答与分析题 每小题 8 8 分 共分 共 4040 分 分 1 凝结换热有哪两种形式 哪种表面传热系数大些 为什么 2 试用传热学来解释由于大气污染造成地球气温上升加速的原 因 3 在用热电偶测定气流的非稳态温度场时 怎样才能改善热电 偶的温度响应 特性 4 分别写出Bi Nu Gr各准则的定义式 并说明各物理意义 5 为强化传热 可采取哪些具体措施 四 计算题 每小题四 计算题 每小题 2020 分 共分 共 6060 分 分 1 水以 skg 2 1 的流量在内径为 mm30 的管内流动 管子内表面 温度为 100 进口处水的温度为 40 试求水被加热到 80 时所需管长 不考虑修正 2 一个厚度 10cm的平壁 一侧绝热 另一侧暴露于温度为 20 20 的流体中 内热源 36 103 0mW 对流换热表面的 传热系数为 450 2 KmW 平壁的导热系数为 KmW 18 试确定平壁中的最高温度及 其位置 3 一直径为 m8 0 的薄壁球形液氧储存容器 被另一个直径为 m2 1 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 27 内表面的温度 为 178 试求由于蒸发使液氧损失的质量流量 液氧的蒸发潜热 kgJ 1013 2 5 附 管内强制对流实验关联式 层流 湍流 3 1 8 0 PrRe86 1 PrRe023 0 L D Nu Nu n 饱和水的热物理性质表 t 3 mkg KkgkJ cp KmW 102 sm 10 2 6 Pr 30995 64 17461 80 8055 42 40992 24 17463 50 6594 31 50988 04 17464 80 5563 54 60983 24 17965 90 4782 99 70977 74 18766 80 4152 55 21 传热学试卷传热学试卷 6 6 一 填空题 每小题一 填空题 每小题 2 2 分 共分 共 2020 分 分 1 凡平均温度不高于 350 时导热系数不大于 KmW 的 材料称为保温 材料 2 第一类边界条件是 3 毕渥数Bi的定义式为 傅里叶数Fo的定义式为 4 研究对流换热的一种方法是比拟法 它是指通过研究 传递 和 传递之间的共性 以建立表面传热系数与阻力系数相 互关系的方法 5 大空间自然对流换热处于 流态时有自模化特征 此时表面 传热系数与 无关 6 固体辐射表面的有效辐射J由 和 两部分组成 7 5 个等温 常物性表面构成的封闭系统 此系统一共有 个 角系数 8 无相变对流换热的强化思路是努力减薄 强化 的扰动 和混合 9 同温度下黑体的辐射力 灰体的辐射力 22 10 换热器热计算的计算方法有平均温差法和 两种方法 二 单项选择题 每小题二 单项选择题 每小题 3 3 分 共分 共 3030 分 分 1 下列材料在常温下导热系数最大的是 A 纯铜 B 纯铁 C 黄铜 D 天然金刚石 2 下列工质Pr的数最小的是 A 水 B 空气 C 液态金属 D 变压器油 3 水平圆筒外的自然对流换热的特性长度应取 A 圆筒的长度 B 圆筒外径 C 圆筒内径 D 圆筒壁 厚度 4 将保温瓶的双层玻璃中间抽成真空 其目的是 A 减少导热与对流换热 B 减少导热 C 减少对流换热 D 减少对流和辐射换热 5 自然对流换热的Gr数表示 之比的一种度量 A 惯性力与粘性力 B 浮升力与粘性力 C 浮升力与惯 性力 6 对于管内湍流换热的实验关联式 当管长较短时 需要进行 入口效应修正 其修正系数是一个 的值 A 大于 1 B 小于 1 C 等于 1 7 饱和水蒸汽在水平圆管外凝结 且 dl 圆管的壁温恒定 则以下的方 案 可以增加单位时间内的凝结水量 A 将圆管垂直放置 B 将圆管倾斜放置 C 在圆管外 面加装低肋管 8 一根未保温的钢管内通入 100 的饱和水蒸汽 用来加热室内 的空