传热学试题库含参考答案

1、 传热学试题库 第一章概 论 一、名词解释 1热流量：单位时间内所传递的热量 2. 热流密度：单位传热面上的热流量 3. 导热：当物体内有温度差或两个不同温度的物体接触时，在物体各部分之间不发生相对位移的情况下，物质微粒(分子、 原子或自由电子)的热运动传递了热量，这种现象被称为热传导，简称导热。 4. 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。 5. 辐射传热：物体不断向周围空间发出热辐射能，并被周围物体吸收。同时，物体也不断接收周围物体辐射给它的热能。 这样，物体发出和接收过程的综合结果产生了物体间通过热辐射而进行的热量

2、传递，称为表面辐射传热，简称辐射传热。 6. 总传热过程：热量从温度较高的流体经过固体壁传递给另一侧温度较低流体的过程，称为总传热过程，简称传热过程。 1K是的对流传热量，单位为 1K是的辐射传热量，单位为 1K是的复合传热量，单位为 W (m2 K)。对流传热系 W (m2 K)。辐射传热系 W (m2 K)。复合传热系 1K时，单位传热面积在单位时间内的传热量。 7. 对流传热系数：单位时间内单位传热面当流体温度与壁面温度差为 数表示对流传热能力的大小。 8. 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 数表示辐射传热能力的大小。 9复合传热系数：单位时间内单位传热面当流体

3、温度与壁面温度差为 数表示复合传热能力的大小。 10. 总传热系数：总传热过程中热量传递能力的大小。数值上表示传热温差为 二、填空题 1. 热量传递的三种基本方式为 、。 (热传导、热对流、热辐射) 2. 热流量是指 ，单位是 。热流密度是指 ，单位是。 (单位时间内所传递的热量，w单位传热面上的热流量，w/m) 3. 总传热过程是指 ，它的强烈程度用 来衡量。 (热量从温度较高的流体经过固体壁传递给另一侧温度较低流体的过程，总传热系数) 4. 总传热系数是指 ，单位是 。 (传热温差为1K时，单位传热面积在单位时间内的传热量，W (m2 K) 5. 导热系数的单位是 ;对流传热系数的单位是

4、;传热系数的单位是 2 2 (W (m K), W (m K), W (m K) 6. 复合传热是指 ，复合传热系数等于 之和，单位是 。 (对流传热与辐射传热之和，对流传热系数与辐射传热系数之和，W (m2 K) 7. 单位面积热阻rt的单位是 ;总面积热阻 R的单位是 。 (mi K/W, K/W) 8. 单位面积导热热阻的表达式为 。 (3 / 入) 9. 单位面积对流传热热阻的表达式为 。 (1/h ) 10. 总传热系数K与单位面积传热热阻 rt的关系为 。 (rt=1/K) 11. 总传热系数K与总面积A的传热热阻R的关系为 (R=1/KA) 12. 稳态传热过程是指 。 (物体中

5、各点温度不随时间而改变的热量传递过程。) 13. 非稳态传热过程是指 。 (物体中各点温度随时间而改变的热量传递过程。) 14. 某燃煤电站过热器中，烟气向管壁传热的辐射传热系数为30W/(m2.K)，对流传热系数为70W/(m2.K),其复合传热系数 为。 2 (100 W/(m .K) 15. 由炉膛火焰向水冷壁传热的主要方式是 。 (热辐射) 16. 由烟气向空气预热器传热的主要方式是 。 (热对流) 17. 已知一传热过程的热阻为0.035K/W，温压为70C，则其热流量为 。 (2kW 18. 一大平壁传热过程的传热系数为100W/(m2.K)，热流体侧的传热系数为200W/(m2.

6、K)，冷流体侧的传热系数为250W/ (m2.K)，平壁的厚度为5mm则该平壁的导热系数为 ，导热热阻为 。 (5 W/(m.K) , 0.001(m2.K)/W) 19. 总传热方程式可表示为$ =或 q=。 (KAAt, KAt) 20. 已知平壁厚0.02m,热阻为0.02m2.K/W，其导热系数为。 (1 W/(m K) 三、选择题 1. 下列哪几种传热过程不需要有物体的宏观运动？ 导热 (2)对流 (3)辐射 (4) 复合传热 2. 热流密度q与热流量的关系为(以下式子A为传热面积，入为导热系数，h为对流传热系数)： (1) q= $ A (2)q =0 /A (3)q= 入 $(4

7、)q= h $ 3. 如果在水冷壁的管子里结了一层水垢，其他条件不变，管壁温度与无水垢时相比将： (1) 不变(2)提高(3) 降低 (4)随机改变 4. 下列哪一种表达式是错误的？() (1) q =入 A t/ S (2)q= h A t (3)q= kA t (4)q = rt A t 5. 导热系数的单位是：() 2 2 2 (1) W/(m.K)(2)W/mW/(m K) (4)m .K/W 6. 在传热过程中，系统传热量与下列哪一个参数成反比？() (1) 传热面积(2)流体温差(3)传热系数(4)传热热阻 7. 在稳态传热过程中，传热温差一定，如果希望系统传热量增大，则不能采用下

8、述哪种手段？() (1) 增大系统热阻(2)增大传热面积 (3)增大传热系数(4)增大对流传热系数 8试判断下述几种传热过程中哪一种的传热系数最小？ (1) 从气体到气体传热(2)从气体到水传热 (3)从油到水传热(4) 从凝结水蒸气到水传热 9. 若已知对流传热系数为78W/ (m2.K)，则其单位面积对流传热热阻为多少？ (1) 78W/(m K) (2)1/78m K/W (3)1/78m 2 - K/W (4)78W / (m K) 10. 单位时间通过单位面积的热量称为什么？一般用什么符号表示？ (1) 热流密度，q (2)热流密度，$ (3)热流量，q (4)热流量，$ 11 .太

9、阳与地球间的热量传递属于下述哪种传热方式？ (1) 导热 (2) 热对流 (3)热辐射 (4)以上几种都不是 12.热流量与温差成正比，与热阻成反比，此规律称为什么？ (1) 导热基本定律(2)热路欧姆定律 (3)牛顿冷却公式(4)传热方程式 13传热过程热路图的原理是什么？ (1)傅里叶定律(2)牛顿冷却公式 (3)斯蒂芬-波尔兹曼定律(4)热路欧姆定律 14.某一传热过程的热流密度q = 500W/m，冷、热流体间的温差为10C，其传热系数和单位面积的总传热热阻各为多少？ () (1) K = 50W/(m2.K) , rt = 0.05m2.K/W 2 2 (2) K = 0.02W/(

10、m .K) , rt = 50m.K/W 2 2 (3) K = 50W/(m.K) , rt = 0.02m .K/W 2 (4) K = 50W/(m.K) , rt = 0.05K/W 15平板的单位面积导热热阻的计算式应为哪一个？ 3 / 入 (2) S /(KA) (3)1/ h (4)1/(KA) 四、简答题 1 试述三种热量传递基本方式的差别，并各举 12个实际例子说明。 (提示：从三种热量传递基本方式的定义及特点来区分这三种热传递方式) 2. 请说明在传热设备中，水垢、灰垢的存在对传热过程会产生什么影响？如何防止？ (提示：从传热过程各个环节的热阻的角度，分析水垢、灰垢对换热设

11、备传热能力与壁面的影响情况) 3试比较导热系数、对流传热系数和总传热系数的差别，它们各自的单位是什么？ (提示：写出三个系数的定义并比较，单位分别为W/(m K), W/(nf K), W/(nf K) 4在分析传热过程时引入热阻的概念有何好处？引入热路欧姆定律有何意义 ？ (提示：分析热阻与温压的关系，热路图在传热过程分析中的作用。) 5结合你的工作实践，举一个传热过程的实例，分析它是由哪些基本热量传递方式组成的。 (提示：学会分析实际传热问题，如水冷式内燃机等) 6在空调房间内，夏季与冬季室内温度都保持在22C左右，夏季人们可以穿短袖衬衣，而冬季则要穿毛线衣。试用传热学 知识解释这一现象。

12、 (提示：从分析不同季节时墙体的传热过程和壁温，以及人体与墙表面的热交换过程来解释这一现象(主要是人体与墙面 的辐射传热的不同) 第二章热传导 一、名词解释 I 温度场：某一瞬间物体内各点温度分布的总称。一般来说，它是空间坐标和时间坐标的函数。 2. 等温面(线)：由物体内温度相同的点所连成的面(或线)。 3. 温度梯度：在等温面法线方向上最大温度变化率。 4. 热导率：物性参数，热流密度矢量与温度降度的比值，数值上等于1 K/ m的温度梯度作用下产生的热流密度。热导率是 材料固有的热物理性质，表示物质导热能力的大小。 5导温系数：材料传播温度变化能力大小的指标。 6. 稳态导热：物体中各点温

13、度不随时间而改变的导热过程。 7非稳态导热：物体中各点温度随时间而改变的导热过程。 8傅里叶定律：在各向同性均质的导热物体中，通过某导热面积的热流密度正比于该导热面法向温度变化率。 9.保温(隔热)材料：入 0.12 W/(m K)(平均温度不高于 350 C时)的材料。 10肋效率：肋片实际散热量与肋片最大可能散热量之比。 II 接触热阻：材料表面由于存在一定的粗糙度使相接触的表面之间存在间隙，给导热过程带来额外热阻。 12定解条件(单值性条件)：使微分方程获得适合某一特定问题解的附加条件，包括初始条件和边界条件。 二、填空题 1. 导热基本定律是 定律，可表述为 。 g _ _ 4 - （

14、傅立叶， 2. 非稳态导热时，物体内的 场和热流量随而变化。 （温度，时间） 3. 导温系数的表达式为 ，单位是 ，其物理意义为 。 （a=入/c p ,m2/s,材料传播温度变化能力的指标 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. 按照导热机理，水的气、液、固三种状态中 态下的导热系数最小。 （气 6. 一般，材料的导热系数与 和有关。 （种类，温度） 7. 保温材料是指 的材料. （入w 0.12 W/（m K）（平均温度不高于 350C时） 8. 已知材料的导热系数与温度的关系为入=入o（1+bt），当材料两侧壁温分别为ti、t2时，其平均导热系数可取

15、下的导热系数。 （ti+t2）/2） 9. 发电机水冷、氢冷、空冷三种方式中，以 方式的效果最好， 方式的效果最差。 （水冷、空冷） 10. 第三类边界条件是指已知 。 （物体边界与周围流体间的表面传热系数h及周围流体的温度tf） 11. 及其单值性条件可以完整地描述一个具体的导热问题。 （导热微分方程） 12. 第一类边界条件是 。 （给定物体边界上任何时刻的温度分布） 13. 初始条件是指 。 （如以某时刻作为时间的起算点，在该时刻导热物体内的温度分布） 14. 通过长圆筒壁导热时，圆筒壁内的温度呈 分布规律 （对数曲线） 15. 温度梯度表示温度场内的某一地点等温面法线方向的 。 （温度

16、变化率） 16. 第二类边界条件是指 。 （给定物体边界上任何时刻的热流密度q w分布） 三、选择题 1. 当采用加肋片的方法增强传热时，最有效的办法是将肋片加在哪一侧？（） （1）传热系数较大的一侧（2）传热系数较小的一侧 （3）流体温度较高的一侧（4）流体温度较低的一侧 2. 下列各参数中，属于物性参数的是： （1）肋化系数 （2）导热系数（3）导温系数（4）传热系数 3. 导温系数的物理意义是什么？ （1）表明材料导热能力的强弱 （2）反映了材料的储热能力 （3）反映材料传播温度变化的能力 （4）表明导热系数大的材料一定是导温系数大的材料 4. 常温下，下列物质中哪一种材料的导热系数较大

17、？ (1)纯铜 碳钢 (3)不锈钢 (4) 黄铜 5. 温度梯度表示温度场内的某一点等温面上什么方向的温度变化率？ (1)切线方向(2)法线方向 (3)任意方向(4)温度降低方向 6. 接触热阻的存在使相接触的两个导热壁面之间产生什么影响？ (1)出现温差(2)出现临界热流 (3)促进传热(4)没有影响 7. 下述哪一点不是热力设备与冷冻设备加保温材料的目的？ (1)防止热量(或冷量)损失 (2)提高热负荷 (3)防止烫伤(或冻伤)(4) 保持流体温度 8. 某热力管道采用两种导热系数不同的保温材料进行保温，为了达到较好的保温效果，应将哪种材料放在内层？ (1)导热系数较大的材料(2)导热系数

18、较小的材料 (3)任选一种均可 (4)无法确定 9. 金属含有较多的杂质，则其导热系数将如何变化? (1)变大(2)变小 (3)不变(4)可能变大，也可能变小 10. 下列材料中，导热材料较差的材料是什么？ (1)铝合金 (2) 铸铁 (3)不锈钢(4)普通玻璃 11. 物体之间发生热传导的动力是什么？ (1)温度场(2)温差 (3)等温面 (4)微观粒子运动 12. 下面哪种物质材料具有较大的导热系数？ (1 )水(2)空气 (3)水蒸气(4)冰块 13. 通过大平壁导热时，大平壁内的温度分布规律是下述哪一种？ 直线(2)双曲线 (3)抛物线(4)对数曲线 14. 若已知某种气体的密度为0.

19、617kg /卅，比热为1.122 kJ / (kg K)，导热系数为0.0484W/ (m.K)，则其导温系数是多 少？() (1)14.3m 2/s(2)69.9 X 10-6吊/s 24 2 (3)0.0699m /s (4)1.43 X 10 m/s 15. 已知某一导热平壁的两侧壁面温差是30C，材料的导热系数是22W/ (m.K)，通过的热流密度是 300W/卅，则该平壁的 壁厚是多少？() (1)220m (2)22m(3) 2.2m (4)0.22m 16. 第二类边界条件是什么？ (1) 已知物体边界上的温度分布。 (2) 已知物体表面与周围介质之间的传热情况。 (3) 已知

20、物体边界上的热流密度。 (4) 已知物体边界上流体的温度与流速。 17. 冬天用手分别触摸置于同一环境中的木块和铁块，感到铁块很凉，这是什么原因？ (1)因为铁块的温度比木块低(2)因为铁块摸上去比木块硬 (3)因为铁块的导热系数比木块大(4)因为铁块的导温系数比木块大 18. 什么情况下圆筒壁导热可以按平壁处理 (1)当其长度大于其外半径的10倍时(2)当其长度是其壁厚的10倍时 (3)当其外径大于2倍的内径时(4)当其外径大于其壁厚的4倍时 19. 温度升高时，气体的导热系数一般随温度会发生怎样的变化？() 增大 (2) 减小 (3)不变(4)可能增大也可能减小 20. 一般情况下，对于材

21、料的导热系数，下述哪种说法是错误的？ (1 )合金小于纯金属 (2)气体小于固体 (3)液体小于固体(4)导电体小于非导电体 21 下列那种情况内燃机汽缸温度场不会随时间发生变化？ (1)内燃机启动过程(2)内燃机停机(3)内燃机变工况运行(4)内燃机定速运行 22. 在稳态导热中，已知三层平壁的内外表面温度差为120C,三层热阻之比 R入1、R入2、R入3=1 : 2: 3,则各层的温度 降为。 (1)60 C、40C、20C (2)70 C、40C、10 C (3) 20C、40C、60C (4)10 C、40C、70C 23. 材料的导热能力与吸热能力之比称为 。 (1)放热系数(2)传

22、热系数(3 )导热系数(4)导温系数 24. 蒸汽管道的内外直径分别为 68mm和100mm导热系数入仁63W/(m. C),内表面温度为140C。今采用玻璃棉垫料保温， 入2=0.053W/ (m. C)o若要求保温层外表面的温度不超过 50C，且蒸汽管道允许的热损失 ql=50W/m,则玻璃棉垫料保温层 的厚度至少为o (1)41mm(2)54mm(3) 91mm (4) 104mm 25. 导热体中不同温度的等温面将 o (1)互相相交(2)互不相交(3 )互相相切(4) 不定 26. 材料的导温系数是材料 和的比值。 (1)吸热能力/导热能力(2)导热能力/吸热能力(3)比热容/导热系

23、数(4)导热系数/比热容 27. 固体壁面上敷设肋片后，其实际散热量与假设整个肋表面处于肋基温度下的散热量的比值为o (1)肋壁效率(2) 肋化系数(3)肋片效率(4)无明确的专用名称 28. 忽略物体内部导热热阻的分析方法称为 o (1)正规状况法(2)数学分析法(3)数值解法 (4)集总参数法 29. 下列哪个是非稳态导热的表达式？ (1)t=f (x, y, z)t=f (y, t )(3) t=f (x, y)t=f (z, x) 30. 下列那个表示非稳态导热过程的无因次时间？ (1)Bi(2)Fo(3)R e (4) P r 四、简答题 1. 试解释材料的导热系数与导温系数之间有什

24、么区别和联系。 (提示：从两者的概念、物理意义、表达式方面加以阐述，如从表达式看，导温系数与导热系数成正比关系(a=入/c p ), 但导温系数不但与材料的导热系数有关，还与材料的热容量(或储热能力)也有关；从物理意义看，导热系数表征材料导热能 力的强弱，导温系数表征材料传播温度变化的能力的大小，两者都是物性参数。) 2. 试用所学的传热学知识说明用温度计套管测量流体温度时如何提高测温精度。 (提示：温度计套管可以看作是一根吸热的管状肋(等截面直肋)，利用等截面直肋计算肋端温度th的结果，可得采用温 t f t。 hP h 度计套管后造成的测量误差 t为 t=t f-t h=-，其中mH H二

25、.， H，欲使测量误差 t下降，可以采用 ch(mH)、4 肚 以下几种措施： (1) 降低壁面与流体的温差(t f-t 0)，也就是想办法使肋基温度t0接近tf，可以通过对流体 通道的外表面采取保温措施来实现。 (2) 增大(mH)值，使分母ch(mH)增大。具体可以用以下手段实现：增加 H,延长温度计套管的长度；减小 入，采用 导热系数小的材料做温度计套管，如采用不锈钢管，不要用铜管。因为不锈钢的导热系数比铜和碳钢小。降低S，减小温 度计套管的壁厚，采用薄壁管。提高h增强温度计套管与流体之间的热交换。） ;:t /t HF 3. 试写出直角坐标系中，一维非稳态无内热源常导热系数导热问题的导

26、热微分方程表达式；并请说明导热问题常见的三 类边界条件。 （提示：直角坐标系下一维非稳态无内热源导热问题的导热微分方程式 第一类边界条件：T 0,t W=f血，T ） 第二类边界条件：T 0,= fw（X,） - w 汕w 第三类边界条件：t 0 s h tw -tf l飯丿w 4. 在一根蒸汽管道上需要加装一根测温套管，有三种材料可选：铜、铝、不锈钢。问选用哪种材料所引起的测温误差最 小，为什么？为减小测量误差，在套管尺寸的选择上还应注意哪些问题？ （提示：与简答题 2的第（2）点类似，套管材料应选用不锈钢，因给出的三种材料中，不锈钢的导热系数最小） 5. 什么是接触热阻？减少固体壁面之间的

27、接触热阻有哪些方法？ （提示：材料表面由于存在一定的粗糙度使相接触的表面之间存在间隙，给导热过程带来额外热阻称为接触热阻，接触热 阻的存在使相邻的两个表面产生温降 （温度不连续）。接触热阻主要与表面粗糙度、表面所受压力、材料硬度、温度及周围介 质的物性等有关，因此可以从这些方面考虑减少接触热阻的方法，此外，也可在固体接触面之间衬以导热系数大的铜箔或铝 箔等以减少接触热阻。） 第三章对流传热 一、名词解释 1. 速度边界层：在流场中壁面附近流速发生急剧变化的薄层。 2. 温度边界层：在流体温度场中壁面附近温度发生急剧变化的薄层。 3. 定性温度：确定换热过程中流体物性的温度。 4. 特征尺度：对

28、于对流传热起决定作用的几何尺寸。 5. 相似准则（如Nu,Re,Pr,Gr,Ra）:由几个变量组成的无量纲的组合量。 6. 强迫对流传热：由于机械（泵或风机等）的作用或其它压差而引起的相对运动。 7. 自然对流传热：流体各部分之间由于密度差而引起的相对运动。 8. 大空间自然对流传热：传热面上边界层的形成和发展不受周围物体的干扰时的自然对流传热。 9. 珠状凝结：当凝结液不能润湿壁面（0 90?时，凝结液在壁面上形成许多液滴，而不形成连续的液膜。 10. 膜状凝结：当液体能润湿壁面时，凝结液和壁面的润湿角（液体与壁面交界处的切面经液体到壁面的交角）0 70(2)Re 104 (3)l/d50(

29、4)l/d104 17. 对流传热以 作为基本计算式。 (1)傅里叶定律(2)牛顿冷却公式 (3)普朗克定律(4) 欧姆定律 18. 从传热角度看，下面几种冷却方式中，哪种方式的冷却效果会最好？ (1)水冷 (2) 氢冷(3)气冷 (4)水沸腾冷却 19. 相变传热的特征为。 (1)工质比体积变化较大(2)汽化潜热(3) (1)+(2)(4)工质比体积较大 20. 冷却液润湿壁面的能力取决于 。 (1)液体的表面张力(2)液体与壁面间的附着力(3) (1)+(2)(4) (1) 或(2) 21. 在饱和沸腾时，随着 的增高，将会出现 个换热规律全然不同的区域。 (1)壁面过热度，4(2)壁面过

30、热度，6(3)热流密度，4 (4)热流密度，6 22 对流传热微分方程组共有几类方程？ (1) 2 (2) 3 4(4)5 23. 凝结液能很好的润湿壁面，形成完整的膜向下流动，称为_ (1)凝结 (2)膜状凝结(3)珠状凝结(4)稳态凝结 24. 下列哪个不是影响对流传热的主要因素？ (1)流动起因； (2) t w； ； (4)换热面的几何形状。 25. 对于Pr数，下列说法哪个是错误的？ (1) 它是动力粘度与热扩散率的比值； (2) 它是研究对流传热最常用的重要准则； (3) 对于层流流动，当 Pr=1时，S =3 t ； (4) 它反映了流体中热量扩散和动量扩散的相对程度。 26.

31、自由对流传热的流态主要取决于 的数值。 (1)Pr(2)Fo(3)Re Gr (1) 横放时大 两者差不多 (3) 竖放时大 无法比较 27如果流体的流动是由流体内部温差产生的密度差引起的，称为 （1）强迫对流（2）自由运动（3）湍流对流（4）层流对流 28. 对流传热微分方程组包括 。 I、付立叶定律n、对流传热微分方程川、基尔霍夫定律w、连续性方程V、动量微分方程切、能量微分方 程 （1） nmwv （2） inmw （3） nwvw （4） 29. N3其特征温度为 。 （1）流体温度（2）平均温度（3）壁面温度 （4）不定 30当流体外掠圆管时，10Re 50（或60）时，短管的上述影

32、响可忽略不计，当I /dv50（或60）时，则必须考虑入口段的影响。 7. 层流时的对流传热系数是否总是小于湍流时的对流传热系数？为什么？ （提示：该问题同样可以从入口效应角度加以阐述。在入口段边界层厚度从零开始增厚， 若采用短管，尽管处于层流工况，由于边界层较薄，对流换热系数可以大于紊流状况。） 8. 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？ （提示：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 t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

33、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1000C 以上（水），使设备烧毁。） 9. 试述不凝性气体影响膜状凝结传热的原因。 （提示：少量不凝性气体的存在就将使凝结换热系数减小，这可以从换热热阻增加和蒸 汽饱和温度下降两方面加以阐述。（1）含有不凝性气体的蒸汽凝结时在液膜表面会逐渐积聚起不凝性气体层，将蒸汽隔开，

34、蒸汽凝结必须穿过气层，使换热热阻大大增加；（2）随着蒸汽的凝结，液膜表面气体分压力增大，使凝结蒸汽的分压力降低， 液膜表面蒸汽的饱和温度降低，减少了有效冷凝温差，削弱了凝结换热。） 第四章 辐射传热 一、名词解释 1 热辐射：由于物体内部微观粒子的热运动状态改变，而将部分内能转换成电磁波的能量发射出去的过程。 2. 吸收比：投射到物体表面的热辐射中被物体所吸收的比例。 3. 反射比：投射到物体表面的热辐射中被物体表面所反射的比例。 4. 穿透比：投射到物体表面的热辐射中穿透物体的比例。 5. 黑体：吸收比a = 1的物体。 6. 白体：反射比p =1的物体（漫射表面） 7. 透明体：透射比 t

35、 = 1的物体 8. 灰体：光谱吸收比与波长无关的理想物体。 9黑度：实际物体的辐射力与同温度下黑体辐射力的比值，即物体发射能力接近黑体的程度。 10. 辐射力：单位时间内物体的单位辐射面积向外界（半球空间）发射的全部波长的辐射能。 11. 漫反射表面：如果不论外界辐射是以一束射线沿某一方向投入还是从整个半球空间均匀投入，物体表面在半球空间范围 内各方向上都有均匀的反射辐射度Lr,则该表面称为漫反射表面。 12. 角系数：从表面1发出的辐射能直接落到表面 2上的百分数。 13. 有效辐射：单位时间内从单位面积离开的总辐射能，即发射辐射和反射辐射之和。 14. 投入辐射：单位时间内投射到单位面积

36、上的总辐射能。 15. 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。 16. 漫射表面：如该表面既是漫发射表面，又是漫反射表面，则该表面称为漫射表面。 17. 定向辐射力：单位辐射面积在单位时间内向某一方向单位立体角内发射的辐射能。 18. 表面辐射热阻：由表面的辐射特性所引起的热阻。 19. 遮热板：在两个辐射传热表面之间插入一块或多块薄板以削弱辐射传热。 20. 重辐射面：辐射传热系统中表面温度未定而净辐射传热量为零的表面。 二、填空题 1. 热辐射是由于 产生的电磁波辐射。热辐射波长的单位是 ，在工

37、业范围内，热辐射的波段主 要集中于区段。 （热的原因，卩m红外） 2. 太阳与地球间的热量传递属于 传热方式。 （辐射） 3. 黑体是指 的物体，白体是指 的物体，透明体是指 的物体。灰体是 的 物体。 （吸收比为0，反射比为0,投射比为0,光谱吸收比与波长无关的） 4. 基尔霍夫定律表明，善于辐射的物体也善于 ，在同温度下，黑体具有 的辐射力，实际物体的吸收 率永远1。 （吸收，最大，小于） 5. 有效辐射是之和。 （发射辐射和反射辐射） 6. 一个由两个表面所构成的封闭系统中，若已知Ai=0.5A2,Xi,2=0.6，则X2,i=。 （0.3 ） 7. 将任意形状气体的辐射折合成一个假想的

38、当量半球，半球内气体与所研究的气体具有，球内气体对球心 的辐射效果等于，该当量半球的半径称为 。 （相同的温度、压力和成份，所研究的气体对指定地点的辐射，平均射线行程） 8. 物体的光谱辐射力与同温度下 之比，称为物体的光谱发射率。 （黑体的光谱辐射力） 9. 角系数具有 、的特性。 （相对性、完整性、分解性） 10. 表面辐射热阻应用于 辐射传热计算，其值可用数学式表示为 。 1 z （灰漫表面（或灰表面即可），） aA 11. 气体辐射具有2个特点： ，。 （气体的辐射和吸收对波长具有明显的选择性，气体的辐射和吸收在整个容积中进行） 12. 基尔霍夫定律指出了物体的 与之间的关系。 （辐射

39、力，吸收碧） 13. 辐射传热的空间热阻主要与 有关。 （两个表面之间的角系数及辐射换热面积） 14. 辐射减弱系数是指射线经过单位长度时 的能量与的能量之比。 （被气体所吸收，投射） 15. 辐射传热的表面热阻主要与 有关。 （表面黑度和辐射换热面积） 16. 普朗克定律揭示了黑体光谱辐射力按 变化的分布规律。 （波长与热力学温度） 17. 热辐射能量投射到物体表面上时， 占投入辐射的百分比称为投射比。 （穿透物体的辐射能） 18. 在热平衡条件下，任何物体对黑体辐射的吸收比恒等于 。 （同温度下该物体的黑度） 19. 角系数相对性用公式可写成 。 （AX1,2= A2X ） 20. 增强或

40、削弱辐射传热的原则是改变 和。 （系统黑度，温度条件） 三、选择题 1. 有一个由六个平面组成的六边形长通道，其内表面分别以I、2、3、4、5、6表示，已知角系数 X12= 0.1、X14= 0.25 , X15= 0.25 , X16= 0.12，贝U X13 为：（） （1）0 . 35（2）0. 72（3）0. 37（4）0 . 28 2. 一金属块的表面发射率为0. 4,温度为227C,它的表面热辐射力是多少 ？若表面氧化后发射率变成0.9，其表面热辐 射力将如何改变？ （1）1417.5W/吊，将增大（2）1417.5W/ mf,将减小 (3) 60.22W /吊，将增大 (4)60

41、.22W/吊，将减小 3. 影响物体表面黑度的主要因素是： (1)物质种类、表面温度、表面状况(2)表面温度、表面状况、辐射强度 (3)物质种类、表面温度、表面颜色(4)表面颜色、表面温度、表面光洁度 4. 在两块平行的黑度相同的大平板之间插入一块同样黑度的遮热板后，两平板之间的辐射传热量与未加遮热板时相比减 少了：() (1)0.2 倍 (2)0.5 倍(3)2 倍(4)3 倍 5. 对于边长为15m的立方体内的气体辐射，气体对整个包壁辐射的平均射线行程等于： (1)15m (2)7.5m(3)9m(4) 4.5m 6. 在同温度条件下的全波谱辐射和吸收，下列哪种说法是正确的 (1) 物体的

42、辐射能力越强其吸收比越大 (2) 物体的吸收比越大其反射比越大 (3) 物体的吸收比越大其黑度越小 (4) 物体的吸收比越大其辐射透射比越大 7. 下列哪个定律可用来计算黑体光谱辐射力？ (1)斯蒂芬一波尔兹曼定律(2)基尔霍夫定律 (3)斯蒂芬公式(4)普朗克定律 8. 单位时间内离开单位表面积的总辐射能称为什么？ (1)有效辐射(2)辐射力 (3)辐射强度(4)反射辐射 9. 由炉膛火焰向水冷壁传热的主要方式是： (1)热辐射(2) 热对流 (3) 导热(4)都不是 10. 将保温瓶的双层玻璃中间抽成真空，其目的是什么？ (1)减少导热 (2) 减少对流传热 (3)减少对流与辐射传热(4)

43、减少导热与对流传热 11. 在保温瓶内胆上镀银的目的是什么？() (1)削弱导热传热 削弱辐射传热 (3)削弱对流传热 (4)同时削弱导热、对流与辐射传热 12. 有一个由两个圆筒表面组成的环形长通道，其外筒的内径是d1，内筒的外径是d2，且d1/d 2=2，问角系数 冷2与 忌，分 别为多少？() (1)X1,2 =0.5 , Xa,1 = I (2)X1,2 = 0.25 , X2,1 = 0.5 (3)X 1,2 = 1 , X2,1 =0.25(4)X1,2 = 0.5 , Xa,1 = 0.25 13物体能够发射热辐射的最基本条件是下述哪一个？ (1)温度大于0K (2)具有传播介质

44、 (3)真空状态 (4)表面较黑 14下述哪种气体可以看作热辐射透明体(t= I的气体)?() (1)二氧化碳 (2)空气(3) 水蒸气(4) 二氧化硫气体 15. 下列各种辐射中哪种辐射的光谱不能看作是连续的？() (1)灰体辐射(2)黑体辐射(3) 发光火焰辐射 (4)气体辐射 16 烟道中有一支热电偶，热电偶 (黑度 1)与烟道内壁面(黑度 2)辐射传热的系统黑度 s表达式应为下述哪一个? () 小_i1r (1)1 1(3)1(4)0 1S2 17、某一封闭系统只有I、2两个表面，A=2A, X,2 = 0. 25,则 忌及X2,2各为多少？ (1)X 2, 1= 0. 5, X2,2

45、 = 0. 25 (2)X2,1 = 0. 25, X22 = 0. 5 (3)X2,1 =o. 5, X2, 2= o. 5 (4)X2,1 = 0. 25, X = 0. 75 18、下述关于辐射传热的表面热阻的表达方式中正确的是哪一个 /八1/c、S小、11彳一、1一； (1)(2)(3)1(4)_- AX1,21名论eA / T 19、 公式Eb = I (其中Co=5.67W/(m2k)是什么定律的表达式？其中Eb指的是什么？() J00丿 (1) 基尔霍夫定律，黑体辐射力 (2) 斯蒂芬一波尔兹曼定律，黑体辐射力 (3) 普朗克定律，光谱辐射力 (4) 四次方定律，背景辐射力 20

46、、 一般不能将气体当作灰体处理的原因是什么？ (1) 因为气体含灰 (2) 因为气体辐射在整个容积中进行 (3) 因为气体辐射对波长有选择性 (4) 因为气体的辐射能力很弱，可以看作热辐射的透明体 22. 能够全部吸收各种波长辐射能的理想物体称为 。 (1)黑体(2)白体(3)灰体(4)透明体 23. 单位时间内离开表面单位面积的总辐射能被定义为 。 (1 )投入辐射(2 )吸收辐射(3)有效辐射(4 )反射辐射 24. 对于气体来说，吸收能力差的物体 能力。 (1) 反射，差(2)反射，好(3)穿透，差(4)穿透，好 25. 黑体的绝对温度之比为 3,则其辐射力之比为 (1) 1(2) 3(

47、3) 9(4) 81 26. 黑度分别为0. 3和0. 8相距甚近的两块大平行平板之间进行辐射传热，试问当其间设置黑度为0. 04的磨光铝制遮 热板后，传热量减小为原来传热量的百分比最接近于下列那数？ (1) 5%(2) 10%( 3) 15%(4) 20% 27. 对于固体和液体来说，吸收能力大的物体 能力。 (1)反射，差(2)反射，好(3)穿透，差(4)穿透，好 28. 描述黑体表面辐射能量按空间方向的分布规律称为 (1)普朗克定律(2)兰贝特定律 (3)斯帝芬-玻尔兹曼定律(4)基尔霍夫定律 29. 描述黑体的光谱辐射力与波长和绝对温度之间的函数关系称为。 (1)普朗克定律(2 )维恩

48、定律(3)斯帝芬-玻尔兹曼定律(4)基尔霍夫定律 30. 下列哪个属于表面辐射热阻？ (1)1/ (AX)(2) (1- ) / ( A)( 3) S / (入 A)(4) 1/( a A ) 31. 一般工程上所用的管道，当L/d时，可以不考虑入口效应的影响。 (1)20(2) 30(3) 40(4) 50 四、简答题 1. 试用所学的传热学知识说明用热电偶测量高温气体温度时，产生测量误差的原因有哪些？可以采取什么措施来减小测量 误差？ (提示：用热电偶测温时同时存在气流对热电偶换热和热电偶向四壁的散热两种情况， 热电偶的读数小于气流的实际温度产生误差。所以，引起误差的因素：烟气与热电偶间的

49、复合换热小；热电偶与炉膛内 壁问的辐射换热大。减小误差的措施：减小烟气与热电偶间的换热热阻，如抽气等；增加热电偶与炉膛间的辐射热阻， 如加遮热板；设计出计算误差的程序或装置，进行误差补偿。） 2. 试用传热原理说明冬天可以用玻璃温室种植热带植物的原理。 （提示：可以从可见光、红外线的特性和玻璃的透射比来加以阐述。玻璃在日光（短波辐 射）下是一种透明体，透过率在 90 %以上，使绝大部分阳光可以透过玻璃将温室内物体和空气升温。室内物体所发出的辐射 是一种长波辐射一一红外线，对于长波辐射玻璃的透过串接近于零，几乎是不透明（透热）的，因此，室内物体升温后所发出 的热辐射被玻璃挡在室内不能穿过。玻璃的

50、这种辐射特性，使室内温度不断升高。） 3. 试分析遮热板的原理及其在削弱辐射传热中的作用。 （提示：可从遮热板能增加系统热阻角度加以说明。（1）在辐射换热表面之间插入金属 （或固体）薄板，称为遮热板。（2）其原理是，遮热板的存在增大了系统中的辐射换热热阻，使辐射过程的总热阻增大，系 统黑度减少，使辐射换热量减少。 （3）遮热板对于削弱辐射换热具有显著作用，如在两个平行辐射表面之间插入一块同黑度 的遮热板，可使辐射换热量减少为原来的 1/2,若采用黑度较小的遮热板，则效果更为显著。 ） 4. 什么叫黑体、灰体和白体 ？它们分别与黑色物体、灰色物体、白色物体有什么区别？在辐射传热中，引入黑体与灰体

51、有 什么意义？ （提示：可以从黑体、白体、灰体的定义和有关辐射定律来阐述。根据黑体、白体、灰体的定义可以看出，这些概念都是 以热辐射为前提的。灰色、黑色、白色是针对可见光而言的。所谓黑体、白体、灰体并不是指可见光下物体的颜色，灰体概 念的提出使基尔霍夫定律无条件成立，与波长、温度无关，使吸收率的确定及辐射换热计算大为简化，因此具有重要的作用； 黑体概念的提出使热辐射的吸收和发射具有了理想的参照物。） 5. 玻璃可以透过可见光，为什么在工业热辐射范围内可以作为灰体处理？ （提示：可以从灰体的特性和工业热辐射的特点来论述。所谓灰体是针对热辐射而言的， 灰体是指吸收率与波长无关的物体。在红外区段，将

52、大多数实际物体作为灰体处理所引起的误差并不大，一般工业热辐射的 温度范围大多处于 2000K以下，因此其主要热辐射的波长位于红外区域。许多材料的单色吸收率在可见光范围内和红外范围 内有较大的差别，如玻璃在可见光范围内几乎是透明的，但在工业热辐射范围内则几乎是不透明的，并且其光谱吸收比与波 长的关系不大，可以作为灰体处理。） 6. 什么是“温室效应” ？为什么说大气中的 C02含量增加会导致温室效应 ？ （提示：可以从气体辐射的特点和能量平衡来加以说明。CQ气体具有相当强的辐射和吸收能力，属于温室气体。根据气 体辐射具有选择性的特点，CQ气体的吸收光带有三段：2.652.8 4. 154.45、

53、13.017.0卩m主要分布于红外 区域。太阳辐射是短波辐射， 波长范围在0. 38 一 0. 76卩m因此，对于太阳辐射 CQ气体是透明的，能量可以射入大气层。 地面向空间的辐射是长波辐射，主要分布于红外区域，这部分辐射在CQ气体的吸收光带区段 C气体会吸收能量，是不透 明的。在正常情况下，地球表面对能量的吸收和释放处于平衡状态，但如果大气中的CQ含量增加会使大气对地面辐射的吸 收能力增强，导致大气温度上升，导致了所谓温室效应。） 第五章传热过程与传热器 名词解释 1. 传热过程：热量从高温流体通过壁面传向低温流体的总过程 2. 复合传热：对流传热与辐射传热同时存在的传热过程 3. 污垢系数

54、：单位面积的污垢热阻 4.肋化系数 肋侧表面面积与光壁侧表面积之比 5. 顺流:两种流体平行流动且方向相同 6. 逆流：两种流体平行流动且方向相反 7. 效能：换热器实际传热的热流量与最大可能传热的热流量之比 且忽略管壁的导热热阻，试利用 -NTU法确定所需传热面积。该换热器运行- 段时间后，在冷热流体流量及进口温度不变的条件下，只能将水加热到60C，试采用对数平均温差法确定运行中产生的污垢 -NTU 热阻。提示：一侧流体有相变时， =1-e 。 解：利用 -NTU法确定所需传热面积。 换热器效能为: 80-15 110-15 =0.6842 传热单元数为： 1 - 1-.二- 一 -I -1

55、1. 爲 二 M佝二 2x4186 8二 8373.6% 传热系数为： 需说明因为管内径为0.0116m，外径0.019m，即管壁较薄，可视为平壁的传热过程。 KA ，得: 换热器面积为： 采用对数平均温差法确定运行中产生的污垢热阻。 对数平均温差： 肚二110-15二95 c,川二110-60二5九 g (f W) = 8373.6x(60-15) = 376812 那 376812 3.6x70.1 运行中产生的污垢热阻为: 1 26879 =0,0003桝 热辐射基本定律部分 、基本概念 ?为什么？ 主要包括热辐射基本概念及名词解释、黑体辐射基本定律、实际物体辐射特性及其应用。 1北方深

56、秋季节的清晨，树叶叶面上常常结霜。试问树叶上、下去面的哪一面结箱 3处中何处定向辐射强度最大 ？何处辐射热流最大？ 答：霜会结在树叶的上表面。因为清晨，上表面朝向太空，下表面朝向地面。而太空表回的温度低于摄氏零度，而地球表面 温度一般在零度以上。由于相对树叶下表面来说，其上表面需要向太空辐射更多的能量，所以树叶下表面温度较高，而上表 面温度较低且可能低于零度，因而容易结霜。 2、如图所示的真空辐射炉，球心处有一黑体加热元件，试指出， 假设，处对球心所张立体角相同。 答：由黑体辐射的兰贝特定律知，定向辐射强度与方向无关。故 人=12 = 13。而三处对球心立体角相当，但与法线方向夹角不 同，0

57、, 0 2B 3。所以处辐射热流最大，处最小。 3、有一台放置于室外的冷库，从减小冷库冷量损失的角度出发，冷库外壳颜色应涂成深色还是浅色？ 答：要减少冷库冷损，须尽可能少地吸收外界热量，而尽可能多地向外释放热量。因此冷库败取较浅的颜色，从而使吸收的 可见光能量较少，而向外发射的红外线较多。 4、 何谓“漫一灰表面”？有何实际意义？ 答：“漫一灰表面”是研究实际物体表面时建立的理想体模型漫辐射、漫反射指物体表面在辐射、反射时各方向相同灰表 面是指在同一温度下表面的辐射光谱与黑体辐射光谱相似，吸收率也取定值“漫一灰表面”的实际意义在于将物体的辐射、 反射、吸收等性质理想化，可应用热辐射的基本定律了

58、。大部分工程材料可作为漫辐射表面，并在红外线波长范围内近似看作 灰体.从而可将基尔霍夫定律应用于辐射换热计算中。 5、 你以为下述说法：“常温下呈红色的物体表示此物体在常温下红色光的单色发射率较其它色光（黄、绿、兰）的单色发射率 为高。”对吗？为什么?（注：指无加热源条件下） 答：这一说法不对。因为常温下我们所见到的物体的颜色，是由于物体对可见光的反射造成的红色物体正是由于它对可见 光中的黄、绿、蓝等色光的吸收率较大，对红光的吸收率较小，反射率较大形成的根据基而霍夫定律 x = a x,故常温下呈 红色的物体，其常温下的红色光单色发射率较其他色光的单色光发射率要小。 6、 某楼房室内是用白灰粉

59、刷的，但即使在晴朗的白天，远眺该楼房的窗口时，总觉得里面黑洞洞的，这是为什么？ 答：窗口相对于室内面积来说较小 ，当射线（可见光射线等）从窗口进入室内时在室内经过多次反复吸收、反射，只有极少的 可见光射线从窗口反射出来 ，由于观察点距离窗口很远，故从窗口反射出来的可见光到达观察点的份额很小，因而就很难 反射到远眺人的眼里，所以我们就觉得窗口里面黑洞洞的 7、 实际物体表面在某一温度 T下的单色辐射力随波长的变化曲线与它的单色吸收率的变化曲线有何联系？如巳知其单色辐射 力变化曲线如图所示，试定性地画出它的单色吸收率变化曲线。 答：从图中可以分析出，该物体表面为非灰体， 二如 根据基尔霍夫定律，入=入- :，即为同一波长线与线之比。 该物体单色吸收率变化曲线如图所示。 C = 0.2，且对太阳辐射的吸收比= 0.6。求稳定状态下屋顶的温 、定量计算 包括建立辐射换热的能量守恒关系式，兰贝特定律的应用，利用物体的光辐（即单色）射特性计算辐射换热，等等。 2 1白天，投射到一大的水平屋顶上的太阳照度1100W/m,室外空气温反t1= 27 C,有风吹过时空气与屋顶的表面传热系 2 数为h= 25W/（m K），屋顶下表面绝热，上表面发射