《传热学》试题库完整

1、?传热学?试题库第一章概 论名词解释1热流量：单位时间所传递的热量2. 热流密度：单位传热面上的热流量 3导热：当物体有温度差或两个不同温度的物体接触时，在物体各局部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，称为外表对流传热，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 辐射而进展的热量传递，称为外表辐射传热，

2、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1K是的辐射传热量，单1K是的复合传热量，单7.对流传热系数：单位时间单位传热面当流体温度与壁面温度差为 位为 W (m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, K)。对流传热系数表示对流传热能力的大小。&辐射传热系数：单位时间单位传热面当流体温度与壁面温度差为 位为 W (m2 K)。辐射传热系数表示辐射传热能力的大小。1K时，单位9. 复合传热系数：单位时间单位传热面当流体温度与壁面温度差为 位为 W (m2 K)。复合传热系数表示

3、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传热面积在单位时间的传热量。二、填空题1. 热量传递的三种根本方式为 、。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。单位时间所传递的热量，w单位传热面上的热流量，w/m3. 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的传热量，W (m2K)5. 导热系数的单位是 ;对流传热系数的单位是 ;传热系数的单位是。2 2w (m K),

4、 w (m K), W (m K)2W (m K)6. 复合传热是指 ，复合传热系数等于 之和，单位7. 单位面积热阻rt的单位是；总面积热阻 R的单位是。2m K/W KW&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/h10. 总传热系数K与单位面积传热热阻rt的关系为 。rt=1/K11. 总传热系数K与总面积A的传热热阻R的关系为。R=1/KA12. 稳态传热过程是指 。物体中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

5、/(m2.K)，对流传热系数为70W/(m2.K),其复合传热系数为。2100 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. 一传热过程的热阻为0.035K/W，温压为70C，那么其热流量为 。2kW18. 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.K),冷 流体侧的传热系数为250W/ (m2.K),平壁的厚度为5mm那么该平壁的导热系数 为，导热热阻为。25 W/(m.K) , 0.001(m .K)/W19. 总传热方程式可表示为 $=或 q =。KAAt

6、, KAt20. 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. 以下哪几种传热过程不需要有物体的宏观运动？导热 (2)对流 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=0 A (2)q =6 /A (3)q=入 $(4)q= h3. 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. 以下哪一种表达式是错误的？()(1) q=A t/ 3(2)q= h A t (3)q= k A t (4)q

7、 = rt A t5. 导热系数的单位是：()2 2 2(1) W/(m.K)(2)W/m(3)W/(m K) (4)m .K/W6. 在传热过程中，系统传热量与以下哪一个参数成反比？()(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，那么不能采用下述哪种 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. 假设对流传热系数为78%(m2.K

8、)，那么其单位面积对流传热热阻为多少？(1) 78W/(m K) (2)1/78m K/W2 2(3)1/78m - 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) 导热根本定律(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)

9、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？()22(1) K = 50W/(m .K) , rt = 0.05m .K/W2 2(2) K = 0.02W/(m .K) , rt = 50m.K/W2 2(3) K = 50W/(m.K) , rt = 0.02m .K/W2(4) K = 50W/(m .K) , rt = 0.05K/W15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

10、递根本方式的差异，并各举12个实际例子说明。提示：从三种热量传递根本方式的定义与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异，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/(mfK) , 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，

11、举一个传热过程的实例，分析它是由哪些根本热量传递方式组成的。提示：学会分析实际传热问题，如水冷式燃机等6 在空调房间，夏季与冬季室温度都保持在22 C左右，夏季人们可以穿短袖衬衣，而冬季那么要穿毛线衣。试用传热学知识解释这一现象。提示：从分析不同季节时墙体的传热过程和壁温，以与人体与墙外表的热交换过程来解 释这一现象主要是人体与墙面的辐射传热的不同五计算题1. 有一大平壁，厚度为3,材料的导热系数为入，平壁一侧的对流传热系数为hi,流体温度为tfi，另一侧的复合传热系数为h2，环境温度为tf2，对于通过平壁的传热过程，试分析以下六种情形下壁温twi、tw2的情况：(1) 3 / 入一0;(2)

12、 h 1 m;(3) h 2 g；(4) 3 / 入=0, hi = h2；(5) 3 / 入=0, hi = 2h2；(6) 3 / 入=0, hi = 0.5h 2。it wi=t w2； 2t wi=t fi ； 3t w2=t f2 ； 4t wi=t w2=( t fi+ t f2 )/2 ；5t wi=t w2=2/3 t fi-i/3 t f2 ； 6t wi=tw2=i/3 t fi-2/3 t f22. 有一测量板状材料导热系数的仪器，一侧为加热面，另一侧为冷却面，两侧温度维 持均匀、恒定，板状材料的两面与热面和冷面接触良好，无温度降，并且四周绝热良好，无散热。热面温度为i5

13、0C，冷面温度为 80C，热流量为58.2W,板状材料厚为25mm外表积为0.im2。试确定板状材料的导热系数。入=0.2079 W/(m K)3. 墙由耐火砖和保温板组成，厚度分别为3i = 200mm和3 2=80mryi导热系数分别为入1=0. 8W/(m.K)和入2= 0.iiW/(m K)，炉墙、外两侧外表温度分别为twi= 600C和tw2= 50 C。试求炉墙单位面积的热损失.2(q=562.8W/m )4. 一暖房玻璃的外表积为10卅，、外外表温度分别为twi= 10C和tw2= 5C,玻璃厚度为3.5mm,玻璃的导热系数为 1.4W/(m K).试求通过玻璃的散热量.($ =

14、20kW)5. 一暖房玻璃的外表积为10甫，玻璃厚度为3.5mm玻璃的导热系数为 1.4 W/(m.K), 玻璃侧空气温度为tfi = 18 C,对流传热系数 hi= 5W/(m2.K)，外侧空气温度为t f2 = 2C,对流传热系数 h2 = 20W/(m2.K).试求通过玻璃的散热量与、外侧玻璃外表的温度。($ =633.7W, t wi= 5.33 C, tw2=5.17 C )6. 有一根长度为500m外径(直径)为300mm的热力管道在室外， 测得其外外表温度为48.5 C,室外空气温度为 25C。管外壁与空气的复合传热系数为11 W/(m2.K)，试计算该热力管道的散热量.($ =

15、121.75kW)7. 平均温度为120C的过热蒸汽在直径(径)为60mm的管道流动，管单位长度的散热热 流密度为245W/m蒸汽与管壁的对流传热系数为500W/ (m2.K)，试求管壁面温度。(tw2=117.4 C)& 有一外表积为1.5 m2、外表黑度为1的散热片在宇宙飞船的舱外向温度为0K的宇宙空间散热，散热片的外表温度为87C，试求其散热量。($ =1428.5W)9. 有一外表积为0.5m 非稳态导热时，物体的 场和热流量随 而变化。温度，时间 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、外表黑度为1的物体在壁温为 25 C的

16、大型真空舱，该物体的 外表温度为150C，试分别求该物体向外发射的总辐射能与与真空舱壁面的净辐射传热量。($ =907.6W,$ 净=684.07W)10. 有一外表积为2斥、外表黑度为I的平板型物体，一侧外表(外表温度为150C )面向温度恒为25 C的大型冷却舱，该外表与冷却舱空气的对流传热系数为25W/(m.K)，平板厚度为15mm平板的导热系数为 1.15W/(m K)，试求：(1) 该平板面向冷却舱一侧外表的复合传热系数；(2) 该平板另一侧的外表温度。2h=35.95 W/(m .K) , t w2=208.6 C第二章热传导一、名词解释1温度场：某一瞬间物体各点温度分布的总称。一

17、般来说，它是空间坐标和时间坐标的函 数。2等温面(线)：由物体温度一样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。&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w 0.12 W/(m K

18、)(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。11. 接触热阻：材料外表由于存在一定的粗糙度使相接触的外表之间存在间隙，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. 导热根本定律是定律，可表述为 。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 3

19、50C时)& 材料的导热系数与温度的关系为入=入0(1+bt)，当材料两侧壁温分别为tl、t2时，其平均导热系数可取下的导热系数。(tl + 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 。(物体边界与周围流体间的外表传热系数h与周围流体的温度t f)11. 与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，在该时刻导热物体的温度分布14. 通过长圆筒壁导热时，圆筒壁的温度呈 分布规律对数

20、曲线15. 温度梯度表示温度场的某一地点等温面法线方向的 。温度变化率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，最有效的方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. 以下各参数中，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) 说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) 说明导热系数大的材料一定是导温系数大的材料4. 常温下，以下物

21、质中哪一种材料的导热系数较大？(1) 纯铜 (2) 碳钢(3)不锈钢 (4) 黄铜5. 温度梯度表示温度场的某一点等温面上什么方向的温度变化率？ 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&某热力管道采用两种导热系数不同的保温材料进展保温，为了到达较好的保温效果，应将哪种材料放在层？(1) 导热系数较大的材料 (2)导

22、热系数较小的材料(3)任选一种均可(4)无法确定9. 金属含有较多的杂质，那么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. 以下材料中，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314. 假设某种气体的密度为0.617kg /m,比热为1.122 kJ /(kg K),

23、导热系数为0.0484W /(m.K)，那么其导温系数是多少 ？()(1)14.3m 2/ s (2)69.9 X 10-6卅/s (3)0.0699m 2/ s (4)1.43 X 10物体边界上的热流密度。 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 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倍时卅/ s15. 某一导热平壁的两侧壁面温差是30C，

24、材料的导热系数是22W/(m.K)，通过的热流密度是300W/m,那么该平壁的壁厚是多少？()(1)220m (2)22m32.2m (4)0.22m16. 第二类边界条件是什么？(1) 物体边界上的温度分布。(2) 物体外表与周围介质之间的传热情况。(3)当其外径大于2倍的径时(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 以下那种情况燃机汽缸温度场

25、不会随时间发生变化？(1)燃机启动过程(2)燃机停机3燃机变工况运行(4)燃机定速运行22. 在稳态导热中，三层平壁的外外表温度差为120C,三层热阻之比 R入1、R入2、R入3=1：2: 3，那么各层的温度降为 。(1)60 C、40C、20C (2)70 C、40C、10 C320C、40C、60C (4)10 C、40C、70 C23. 材料的导热能力与吸热能力之比称为 。(1)放热系数(2)传热系数3导热系数 (4)导温系数24. 蒸汽管道的外直径分别为 68mm和100mm导热系数入1=63Wm.C，外表温度为140 C。 今采用玻璃棉垫料保温， 入2=0.053W/m. CK假设要

26、求保温层外外表的温度不超过 50C, 且蒸汽管道允许的热损失 qi=50W/m那么玻璃棉垫料保温层的厚度至少为 。(1)41mm(2)54mm 391mm (4) 104mm25. 导热体中不同温度的等温面将 。(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外表处于肋基温度下的散热量的比值为。(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. 忽略物体部导热热阻的分析方法称为 。(1)正

27、规状况法(2)数学分析法3数值解法 (4)集总参数法29. 以下哪个是非稳态导热的表达式？ (1)t=f x, y, zt=f y,t3t=fx, y(4)t=fz, x30. 以下那个表示非稳态导热过程的无因次时间？ (1)Bi(2)Fo 3R 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

28、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，可得采用温度计套管后造成的测量误差t为厶t=t f-t h= 匕，其中ch(mH)h H，欲使测量误差厶t下降，可以采用以下几种措施:(1) 降低壁面与流体的温差(t f-t 0)，也就是想方法使肋基温度to接近tf，可以通过对流体通道的外外表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

29、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3,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。)t2t-apx3. 试写出直角坐标系中，一维非稳态无热源常导热系数导热问题的导热微分方程表达式； 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热源导热问题的导热微分方程式第三类边界条件：T 0,htw tf第-类边界条件：T0,t w=f w(x,T )第二二类边界条件：T0,fw (X,)n w4. 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

30、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接触热阻有哪些方法？提示：材料外表由于存在一定的粗糙度使相接触的外表之间存在间隙，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外表产生温降(温度不连续)。接触热阻主要与外表粗糙度、外表所受压力、材料硬度、温度与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。6. 管外包两种不同导热系数材料以减少热损失，假设1

31、 2，试问如何布置合理？7. 某一维导热平板，平板两侧外表温度分别为 T1和T2，厚度为。在这个温度围导热系数与温度的关系为1/ T，求平板的温度分布？8. 有人认为，傅里叶定律并不显含时间，因此不能用来计算非稳态导热的热量。你认为 对吗？9. 导热是由于微观粒子的扩散作用形成的。迄今为止，描述物质部导热机理的物理模型 有哪些？用它们可以分别描述哪些物质部的导热过程？10. 用稳定法平板导热仪对某厂提供的保温试材的导热系数进展测定，试验时从低温开始，依次在6个不同温度下测得 6个导热系数值。这些数据说明该材料的导热系数随温度 升高而下降，这一规律与绝热保温材料的导热机理不符，经检查未发现实验装

32、置有问题，试分析问题可能出在哪里？在超低温工程中要使用导热系数很低的超级保温材料。如果要你去研制一种这样的新 保温材料，试从导热机理出发设计一种超级保温材料，列出你为降低导热系数采取了 哪些措施？并解释其物理原因？试比照分析在气体中由分子热运动产生的热量迁移与在金属中自由电子热运动产生的 能量迁移这两个物理模型的共同点和差异之处。在任意直角坐标系下， 对于以下两种关于第三类边界条件的表达形式，你认为哪个对, 哪个不对，或者无法判别？述你的判断和理由。11.12.13.14.15.16.17.18.19.20.21.22.23.h(TfTx 0)h(Tx 0 Tf )一维常物性稳态导热中，温度分

33、布与导热系数无关的条件有哪些?发生在一个短圆柱中的导热问题，在哪些情况下可以按一维导热问题来处理？扩展外表中的导热问题可以按一维处理的条件什么？有人认为，只要扩展外表细长， 就可以按一维问题处理，你同意这种观点吗？某材料导热系数与温度的关系为。(1 bT2)，式中0,b为常数，假设用这种材料制成平板，试求其单位面积的热阻表达式。对于如下列图的两种水平夹层，试分析冷、热外表间热量交换的方式有何不同？如果要通过实验来测定夹层中流体的导热系数，应采用哪一种布置？ 热面冷面Z ZZ Z Z Z Z/ z .r rr f ff f f f .亠J1 ;JJf 1*1 =- 1J f f f f f f7

34、 / *1f f f/ z z 71(a)夹层冷面在下(b) 夹层热面在下在测量金属导热系数的实验中，为什么通常把试件制作成细而长的棒？ 高温下气体导热系数的测定有何困难？在实际中能否用常温下的数据来替代？ 肋化系数，肋效率和肋壁效率是如何定义的？在选用和设计肋片时它们有何用途？ 有两根材料不同，厚度均为 2的等截面直肋 A和B,处于一样的换热环境中，肋基温 度均为T0，肋端绝热，它们的外表均被温度为 Tf、对流换热系数h为常数的流体所冷 却，且1 h。现测得材料 A和B的温度分布如下列图，试分析材料 A和B导热系数的大小。TT0BATfT为测量管道流体的温度，可采用温度计套管。实用中常常布置

35、成如下列图的斜插形式, 试从传热学的角度解释其合理性。24. 覆盖热绝缘层是否在任何情况下都能减少热损失？保温层是否越厚越好？25. 对室冷冻管道和热力管道的保温层设计有何不同？26. 在管道部贴上一层保温材料，是否存在某一临界绝热直径？为什么？27. 非稳态导热的正规状况阶段或充分开展阶段在物理过程与数学处理上有什么特点？28. 有人认为，当非稳态导热过程经历时间很长时，采用诺模图计算所得到的结果是错误的。理由是：这个图说明，物体中各点的过余温度与中心截面过余温度的比值仅与几 何位置和毕渥数 Bi有关，而与时间无关。但当时间趋于无限大时，物体中各点的温度 应趋于流体温度，所以两者是有矛盾的。

36、你如何看待这一问题？29. 有人这样分析：在一维无限大平板中心温度的诺模图中，当越小时，/(h )越小,此时其他参数不变时，c/ i越小，即说明 c越小，平板中心温度就越接近于流体温度。这说明物体被流体加热时，其越小Cp 定反而温升越快，与事实不符。请指出上述分析错误在什么地方？30. 试分析当Fo 0. 048m2. 外径为250mm的钢管，假设在其外外表包以6.5mm石棉(入1 = 0.166W/(m - K)，再在其外包以25mm的玻璃纤维(入2= 0.043W/(m - K)，玻璃纤维外外表温度为38C，钢管温度为315C，求单位长度钢管的热损失和两保温层界面的温度。(提示：这是一个一

37、维通过双层圆筒壁的导热问题。答案：ql=399. 8W/ m t wr=295.6 C。由于钢管的管径比较大，保温层厚度相对较薄，可忽略管径曲率的影响，假设用平壁公式计算，那么答案为 qi= 394. 8W/m twm=297. 5C,热流密度的误差为-1 . 25%, 壁温的误差为+0. 0064%，由此可见，用平壁公式计算圆筒壁的导热问题，要求管径足够大或d外/dv 2。当然，在一般的工程计算中，该误差是可以承受的。3. 有一厚为25mm的平面红砖墙，导热系数为0.5 W/(m.K)，在其外外表上覆盖了一层导热系数为0.2W/(m - K)、厚为3mm的抹面材料，为使墙面的散热损失小于20

38、0V/ m,在砖墙侧再加一层导热系数为0W/ (m - K)的保温材料，墙体与环境接触的两个外表温度分别为25C和 -10 C 问：1) 层所加保温材料应为多厚才能到达要求？2) 假设将外外表的抹面材料厚度从3mm增加到5mm其他条件不变，那么单位面积散热量为多少？3) 假设墙体总面积为1500m2，通过墙面将损失多少热量 ？(提示：这是一个一维稳态通过三层平壁的导热问题。答案：3 0. 011m, q =2189. 2W/m;= 283. 8kW。)4. 某热力管道的外径(直径)为100mm壁温为350 C,在管道外包有一层50mm厚、导热 系数为0.05 W/(m K)的微孔硅酸钙制品作为

39、保温材料，现测得保温材料的外外表温度为70C,问1000m长的管道每小时的热损失是多少？假设折合成标煤(发热量7000kcal / kg)，每年将损失多少标煤 ？5(提示：这是一个一维稳态通过单层圆筒壁的导热问题。答案： = 4. 57 X 10 kJ/ h,热损失折合标煤136. 6吨/年。)5. 外径(直径)为100mm壁温为350C的某热力管道，为了降低其散热损失，需要重新进展保温设计，设计要求保温层外外表温度不超过50 C,散热量按标煤(发热量7000kcal/kg)计算，每公里长管道热损失不超过每年100吨标煤的发热量，保温材料采用导热系数为0.048W/(m K)的微孔硅酸钙制品，

40、问需要保温层的厚度是多少？(提示：这是一个一维稳态通过单层圆筒壁的导热问题。答案：保温层厚度至少82.4mm6. 对于某一大平壁，有三种保温方案可以选择：采用三层材料保温：50mm厚的膨胀珍珠岩，导热系数为 0.08 W /(m K), 20mm厚的粉煤灰砖，导热系数0.22 W/ (m.K),5mm厚的水泥，导热系数为0.8W/ (m - K):采用两层材料保温：60mm厚的矿渣棉，导热系数为0.06W/(m K), 15mm厚的混凝土板，导热系数为0.79 W (m.K);三层材料保温：25mm的轻质耐火砖，导热系数为0.3 W (m.K) , 30mm厚的玻璃棉毡，导热系数0.04W/

41、(m.K) , 20mm厚的红砖，导热系数为0.49 W/ (m.K)。问单纯从减少热损失的角度分析，采用哪种方案最好？(提示：这是一个计算多层平壁导热热阻的问题，导热热阻越大，其热损失越小。答案：这三种方案中，采用第二种方案的散热损失最少。)7. 一外径为25mm的碳钢管外装有高为 12.5mm、厚1mm的等厚度环肋(碳钢制，导热系数 取45 W/ (m- K)，肋片间距为5mm肋片与管外流体的对流传热系数为55W/ (m2.K), 问：1) 环肋的肋效率为多少？2) 假设管长为1m,相当于整根管子肋侧传热面积，其总面积肋效率又为多少？3) 加肋前后传热面积增大了几倍？(提示：这是一个计算等

42、厚度环肋的肋效率的问题，可通过查肋效率图得到肋片效率， 再计算相对于总换热面积的总面积肋效率(等于肋片换热面积乘肋片效率加上肋基光壁面积，除以管子的总换热面积)。答案：(1) n f = 76%, (2) n 0 = 78. 2 %; (3)加肋前后换热面积增大了8. 7倍。)& 外径为25mm的碳钢管外装有高为 12.5mm、厚1mm肋效率为76%的等厚度环肋，肋片2间距为5mm肋片与管外流体的对流传热系数为55W/(m.C )，管壁温度为150C,管外流体温度为300 C,问：1) 每米长管子的传热量为多少 ？2) 与光管相比传热量增大了几倍？(提示：这是一个计算等厚度环肋肋管总换热量的问

43、题，可以将肋片换热量与肋基光壁的换热量分别计算相加得到总换热量，也可通过计算总面积肋效率后得到总换热量，这两种方法的结果是一样的，后者常用于计算通过肋壁的传热中。答案：(1)4 . 405kW/ nm (2)换热量与末加肋前相比增大了6. 8倍。)9.外直径为50mm的蒸汽管道外外表温度为400 C，其外包裹有厚度为 40 mm导热系数为0.11W/(mK)的矿渣棉，矿渣棉外又包有厚为45mm的煤灰泡沫砖，其导热系数与砖层平均温度的关系为：0.099 0.0002 T。煤灰泡沫砖外外表温度为50 C，煤灰泡沫砖最高耐温为300C，试检查煤灰泡沫砖的温度有无超过最高温度？并求单位管长的热损失。1

44、0. 输电的导线可以看作为有热源的无限长圆柱体。假设圆柱体壁面有均匀恒定的温度TW，热源CV和导热系数为常数，圆柱体半径为r0。试求在稳态条件下圆柱体的温度分布。11. 一根圆截面的不锈钢肋片，导热系数=20W/(mK)，直径d为20mm长度丨为100 mm,肋基温度为300 C,周围流体温度为50 C,对流换热系数为h 10w/(m2K),肋尖端面是 绝热的。试求：肋片的传热量，肋端温度，不用肋片时肋基壁面的传热量，用导热系数为无限大的假想肋片代替不锈钢肋片时的传热量。12喷气涡轮发动机最后几个透平级中之一的一个静止叶片，叶片高75mm横截面积 A为160m周长P为50mm除叶片的底外表，即

45、叶片和透平连接的叶片根部外，叶片整个 外表上流过540 C的气体。气体和叶片外表之间的平均对流换热系数约为460W/R1K,叶片材料的导热系数为170W/mK假设允许作准一维分析，要使叶片端部温度不超过 480 C, 试计算叶片根部必须保持的温度。13. 外径40mm的管道，壁温为120C,外装纵肋12片，肋厚0.8mm,高20mm肋的导热系 数为95W/mK周围介质温度为 20C，对流换热系数为 20W/riiK,求每米管长散热量。14. 如下列图是平板式太阳能热水器的一种简单的吸热板结构，吸热板面向太阳的一面涂有一层对太阳辐射吸收率很高的材料，吸热板的反面设置了一组平行的管子，其通以冷却水

46、以吸收太阳辐射，管子之间那么充满绝热材料。吸热板的正面在承受太阳辐射的同时受 到环境的冷却。设净吸收的太阳辐射为qr，外表对流换热系数为 h,空气温度为T，管子与吸热板结合处的温度为 T0，试写出确定吸热板中温度分布的数学描写并求解之。分析：(1)简化，两根管子的温度一致，取 s/2吸热平板作为研究对象(2) 吸热板反面绝热，相当于对称面r -To-2tttttlt -(3) 建立数学模型d2T qv dx2qvdQdVhP(TT)dx qr PdxAdx15. 在模拟涡轮叶片前缘冲击冷却试验中,用温度为20C的冷空气冲击 300 C的铝制模型试件。试件几何尺寸如下列图： 冲击外表积为6 10

47、 3m2，体 积为3 10 5m3，冷吹风1分钟后，试件温度为 60C，试问 对流换热系数为多少铝的导热系数 =200W/(mK);比热3容 c =0.9KJ/(KgK);密度 =2700Kg/m。16. 有一电烙铁通电之后，加在电阻丝上的功率为 Qo , 一方面使烙铁头的能增加，另一方面通过烙铁头外表向外对流换热。如果烙铁头可看成是一个集总热容体，其物性 参数为，环境温度与对流换热系数为常数，试分析烙铁头的温度随时间变化的函数关系。17. 直径 12cm的铁球=52W/( mK； a 1.7 10 5m2/ s在对流换热系数 h 75W/(m2K) 的油池冷却42分钟，假设对直径为30cm的

48、不锈钢球=14W/( mK ； a 3.9 10 6m2/s丨实现相似冷却过程需多少时间？对流换热系数为多少18. 一台输出功率为750W用于水中工作的电阻加热器，总的暴露面积为0.1m2,在水中2的外表对流换热系数为h 200W/(m K)，水温为37 C。试确定(1)在设计工况下加 热器的外表温度；(2)如果放置在37 C的空气中，外表对流换热系数变为 h 8W/(m2K)，此时的稳态外表温度如何变化。解：取整个加热器作为控制体，由于处于稳定状态，故控制体储存能量的变化为零。i. 0 750 hA(TW Tf )(1) Tw 63.78 C(2) Tw 919.35 C讨论本例题得到的是一

49、个代数方程式。运用控制体的概念来进展数学建模在以后的学习中可以 进一步领会。19. 一根外径为 0.3m，壁厚为3mm长为10m的圆管，入口温度为 80C的水以0.1m/s 的平均速度在管流动，管道外部横向流过温度为20 C的空气，实验测得管道外壁面的平均温度为75C，水的出口温度为78C。水的定压比热为4187J/(kgK)，密度为 980kg/m3,试确定空气与管道之间的对流换热系数。解：根据热量传递过程中能量守恒的定理，管水的散热量必然等于管道外壁与空气之间的对流换热量管水的散热量为QuAccP (Tin Tout)式中 Ac 为管道流通截面积，Ac dj2(d0 2 )2-(0.3 2

50、 0.003)2 0.0679m2444a) Q 980 0.1 0.0679 4187 (80 78)55722.27 W(2) 管道外壁与空气之间的对流换热量为b) Q hA(TW Tf)d0l(TW Tf )h 0.3 10 (75 20) 518.1h (W)(3) 管水的散热量等于管道外壁与空气之间的对流换热量a) 518.1h 55722.27b) h 107.55w/(m2K)20. 10cm厚的平板两侧面分别保持为100C和0C，导热系数按照。(1 bT)关系随温度变化。在 T=0C 时，=50W/(mK)，T=100C 时,度分布。解：由题意知，Ti =0 C时，可以解岀，0

51、=100W/(mK)，求热流密度和温由导热微分方程积分两次,1 =50W/(mK);50 W/(mK)， b 0.01/T2 =100 C 时,C2 =50W/(mK)_ddx匹0dxdTdxC1，即0(1bT)匹dxT 1bT2 Clx C22 0引用边界条件可确定， & =-75000, C2 =150最终解得，q dTCi 75000 W/m2dxT14 30x，只有取“ +才符合题意。0.01xT2讨论上述温度分布结果定性示于图。可见当导热系数不为常数时，平壁的温度不再呈线性分布。读者可思考一下，如果 b 0时，物体温度分布将呈怎样的定性分布趋势。21. A， B两种材料组成的复合平壁，材料A产生热量qv 1.5 106W /m3， A =75W/(mK)，a 50mm ；材料B不发热，b =150W/(mK)， b 20cm。材料 A的外外表绝热，材料B的外外表用温度为 30C的水冷却，对流换热系数h 1000W/(m2K)。试求稳态下 A B复合壁的温度分布，绝热面的温度，冷却面温度，A、B材料的界面温度。解：在稳态工况下，A材料所发生的热量必须全部散失到流过B材料外表的冷却水中，而且从A、B材料的界面到冷却水所传递的热流量均一样，故可定性地画岀复合壁的温度分布与从界面到冷却水的热阻图。图中R1为导热热阻，F2为外表对