长理-传热学考试福利

1、填空题1、非稳态导热正规状况阶段的两种工程计算方法为图线法和 近似拟合公式法2、用数值方法求解物理问题时，一般会遇到 稳定性、收敛性、精度 三个问题。3、对流传热的影响因素归纳起来可以分为哪 5个方面，它们分别是：流动动力、流动状态、 几何因素、流动物性、是否相变。4、导出相似特征数的方法可归纳为相似分析 法和 量纲分析 法。5、相似原理所研究的是 相似物理现象 之间的关系。那些用相同形式并具有相同内容的 微分方程式所描写的现象称为 同类 现象。凡是彼此 相似 的现象,都有一个重要 的特性，即描写该现象的 同名特征数 对应相等。6、判断两个同类现象相似的条件是：同名的已定特征数相等 .: 单俏

2、性条件相似 。7、大容器饱和沸腾曲线包括4个区域，它们分别为：自然对流 区、 核态沸腾 区、 过渡沸腾 区、 稳定膜态沸腾 区。8、气体辐射不同于固体和液体辐射的两个特点是：气态辐射对波长有选择性： 气体的辐射和吸收是在整个容积中进行的。名词解释传热过程：热量由热流体通过间壁传给冷流体的过程。温度场:物体中存在的温度的场。等温面:温度场中同一瞬间相同温度各点连成的面称为等温面。热边界层:流体在平壁上流过时，流体和壁面间将进行换热，引起壁面法向方向上温度分布的变化，形 成一定的温度梯度，近壁处，流体温度发生显著变化的区域，称为热边界层。流动边界层：粘性流体（实际流体）流动时，在固体表面上形成的具

3、有很大速度梯度 （速度变化率）的薄层。 强制对流：当参与换热的流体受动力或压力的驱动时，其与固体壁面之间的换热称为强制对流 换热。自然对流:流体中，由密度差引起的对流流动叫自然对流。定，性温度:用以确定特征数中流体物性的温度就是定性温度。肋效率:肋片的实际散热量与其整个肋片都处于肋基温度下的最大可能的散热量之比。膜状凝结：蒸汽与低于饱和温度的壁面接触时，如果凝结液体能很好的润湿壁面，它就能在壁面上铺展成膜。这种凝结方式称为膜状凝结。珠状凝结：蒸汽与低于饱和温度的壁面接触时，如果凝结液体不能很好的润湿壁面，凝结液体在壁面上形成一个个小液珠，称为珠状凝结。饱和沸腾:将水加热到饱和温度，在不锈钢管表

4、面上进行的沸腾称为饱和沸腾。核态沸腾：加热壁面的过热度dt =40 c后，壁面上个别地点开始产生气泡，并随 dt的增加， 气泡的扰动剧烈，传热系数和热流密度都急剧增大，由于汽化核心对传热起决定性影响，故 把这种沸腾称为核态沸腾。膜态沸腾：从Qmin起传热规律再次发生变化，这时加热面上已形成稳定的蒸汽膜层，产生的蒸汽有规则的排离膜层，q随dt的增加而增大，此段称为膜态沸腾。大容器沸腾：沸腾时流体的运动由于温差和气泡的扰动所引起，称为大容器沸腾。汽化核心：加热壁面的过热度dt=4 c后，壁面上个别地点开始产生气泡， 这个地方就是汽 化核心。黑体:吸收率等于一的物体称为黑体。灰体:对各种波长辐射能均

5、能同样吸收的理想物体称为灰体。漫射体:辐射能按空间分布满足兰贝特定律的物体称为漫射体。辐射力：单位辐射面积向半球空间辐射出去的各种波长能量的总和称为辐射力。光谱辐射力：单位辐射面积向半球空间辐射出去的包括波长A在内的单位波长间隔内的辐射能力。定向辐射强度：单位可见面积向半球空间-方向的单位立体角中辐射出去的各种波长能量的 总和。投入辐射:单位时间内从外界投入到单位表面积上的各种波长能量的总和。有效辐射:单位时间内离开表面单位面积的总辐射能。角系数：表面1发出的辐射能中落到表面2的百分数称为表面1对表面2的角系数。单项选择1、运动粘度的单位为(C )。A、W/(m K) B、W/(m2 K) C

6、、m2/s D、kg /(m s)2、导热系数的单位为(B )0 22A、m2/s B、W/(m2 K) C、W /(m K) D、kg /(m s)3、导温系数的单位为(A )。,22、.A、m /s B、W/(m K) C、W /(m K) D、kg /(m s) TOC o 1-5 h z 4、在稳态导热中，决定物体内部温度分布的是（B ）。A、导温系数 B、导热系数 C、传热系数 D、体积膨胀系数5、导热问题的常见边界条件可归纳为（B ）0A、两类 B、三类 C、四类 D、五类6、导热微分方程描写了（ A ）的温度分布规律。A、物体内部 B、物体边界上 C、初始时刻 D、以上三种情况下

7、7、非稳态导热正规状况阶段的工程计算方法有（A ）。A、两种 B、三种 C、四种 D、五种8、一个表示n个物理量间关系的量纲一致的方程式，如 r为这些物理量所涉及到的基本量纲 的数目，则该方程一定可以转换成包含（C ）个独立的无量纲物理量群间的关系式。A、n+r+1 B、n+r C、 n - r D、n+r19、彼此相似的物理现象，它们的（D）必定相等。A .温度B.速度C.惯性力D.同名准则数10、下列特征数中，（C ）反映了流体物性对对流传热的影响。A、雷诺数 B、格拉晓夫数 C、普朗特数 D、努塞尔数11、绝大多数情况下，强制对流的对流传热系数（B ）自然对流。A、小于 B、大于 C、等

8、于 D、无法比较12、同一种流体分别在较长的粗、细两管中作强制湍流对流换热，如果流速等条件相同，则换热强度（C ）。A、粗、细两管相同 B、粗管内的大 C、细管内的大 D、无法比较13、根据流体流动的起因不同，把对流换热分为（ A ）A.强制对流换热和自然对流换热B,沸腾换热和凝结换热C.紊流换热和层流换热D.核态沸腾换热和膜态沸腾换热14、管内流动时，由层流转变为湍流的临界雷诺数为 （C ）。A、2300 B、1600 C、5M105 D、50015、流体在短管（l/d 1 B、 1 C、 =1 D、 =0 16、水与空气两种流体先后在同一管中作强制湍流对流换热，如果流速等条件相同，则水的

9、换热系数（B ）空气的换热系数。A、等于 B、远大于 C、远小于D、无法比较17、对于外掠管束换热，其他条件相同时，叉排与顺排的换热强度相比（B ）0A、两者相同B、前者大 C、后者大 D、何者为大难以确定18、其他条件相同时，珠状凝结的表面传热系数（B ）膜状凝结的表面传热系数。A、等于 B、大于 C、小于 D、难以判断19、竖壁膜状凝结时，液膜由层流转变为湍流的临界雷诺数为（B）0A、2300 B、1800 C、5父105 D、1.5x10520、当壁面过热度较小，壁面上没有汽泡产生时的传热属于（ A ）。A、自然对流 B、核态沸腾C、过渡沸腾D、膜态沸腾21、当采用加肋片的方法增强传热时

10、，将肋片加在 （B）会最有效。A.换热系数较大一侧B.换热系数较小一侧C.低温侧D.两侧22、汽化核心数随壁面过热度的提高而（B ）。A、减少 B、增加 C、先减少后增加D、先增加后减少23、蒸汽中若含有不凝结气体，将（ B ）凝结换热效果。A.大大减弱B.大大增强C.不影响D.可能减弱也可能增强24、热流密度相同时，核态沸腾时所对应的过热度 （C ）膜态沸腾时的过热度。A、等于 B、大于 C、小于 D、不同于25、当管长远大于管径时，圆管横向布置时的管外膜状凝结换热系数与竖放时相比，（A ）。A.横放时大 B.横放时小C.与横竖放无关D.无法比较26、横管外表面膜状凝结时，液膜由层流转变为湍

11、流的临界雷诺数为（B ）。A、2300 B、1600 C、5M105 D、360027、可见光的波长范围为（A ）。A、0.38 - 0.76m B、0.76 20m C、0.2 2 D、0.1 100 -28、在工业上所遇到的温度范围内，即2000K以下，有实际意义的热辐射波长范围为（B）。P352A、0.38 - 0.76m B、0.38 100/ C、 0.2 2胴 D、 0.1100-29、在热辐射分析中，把光谱吸收比与波长无关的物体称为（C ）A、白体 B、黑体 C、灰体 D、镜体30、热辐射传热中把吸收比等于1的物体定义为（B ）。A、白体 B、黑体 C、灰体 D、镜体31、辐射力

12、的单位为（A ）。A、W/m2 B、W/（m2 K） C、W/（m K） D、W/（m2 m）32、光谱辐射力的单位为（D ）。A、W/m2 B、W/（m2 K） C、W/（m K） D、W/（m2 m）33、定向辐射强度的单位为（B ）。A、kg /（m s） B、W/（m2 sr） c、W /（m K） D、m2 / s34、普郎克定律揭示了（ B ）。 A、黑体辐射力与热力学温度的关系 C、吸收比与发射率之间的关系35、四次方定律揭示了（ A ）。 A、黑体辐射力与热力学温度的关系 C、吸收比与发射率之间的关系36、兰贝特定律揭示了（ D ）。 A、黑体辐射力与热力学温度的关系C、吸收比

13、与发射率之间的关系37、基尔霍夫定彳t揭示了（ C ） A、黑体辐射力与热力学温度的关系 C、吸收比与发射率之间的关系38、维恩位移定律揭示了（ B ） A、黑体辐射力与热力学温度的关系 C、吸收比与发射率之间的关系B、黑体辐射能按波长分布的规律D、黑体辐射能沿空间不同方向分布的规律B、黑体辐射能按波长分布的规律D、黑体辐射能沿空间不同方向分布的规律B、黑体辐射能按波长分布的规律D、黑体辐射能按空间方向分布的规律B、黑体辐射能按波长分布的规律D、黑体辐射能沿空间不同方向分布的规律B、黑体最大光谱辐射力的波长与热力学温度的关系D、黑体辐射能沿空间不同方向分布的规律C ）倍。39、遵守兰贝特定律的

14、辐射，数值上其辐射力等于定向辐射强度的（A、2 B、3 C、n D、440、对于漫射灰体表面其吸收比（ B ）同温度下的发射率。A、大于 B、等于 C、小于D、不同于42、影响物体发射率的因素为：（B ）A、物质种类、温度及压强B、物质种类、温度及表面状况C、物质种类、密度及压力D、温度、密度及压力43、外径d的球置于内径为3d的球内。则外球的内表面2对内球的外表面1的角系数X2,i为（D ）。A、1/2 B、1/4 C、1/8 D、1/944、二氧化碳和水蒸气在光带内都能够（ A ）A、吸收辐射 B、反射辐射C、重辐射D、不能辐射45、由辐射物体表面因素产生的热阻称为（C ）。A、导热热阻

15、B、对流热阻C、表面热阻 D、空间热阻46、对于灰体，具吸收比愈大，反射比（ A ）A、愈大 B、愈小 C、愈适中D、愈难确定47、物体能够发射热4B射的基本条件是（A ）A.温度大于0K B,具有传播介质C,具有较高温度D,表面较黑48、黑体表面的有效辐射（ B ）对应温度下黑体的辐射力。A.大于B.小于C.无法比较D.等于问答题采用集中参数法时，要求 Bi数应足够小，为什么？ P120流体与表面对流传热时，热量是如何传递的？P219写出Bi数P11& Fo数P12。Nu数P212、Pr数P212、Gr数P267的定义式，并阐述它 们的物理意义P241。Nu数与Bi数有什么区别？形式上Nu=

16、hl/k,Bi=hl/k相同，但物理意义不同。Nu数中的k为流体的导热系数，而一般h为求知，因而Nu数一般是待定准则。Nu数的物理意义表示壁 面附近的流体的无量纲温度梯度，它表示流体对对流换热的强弱。而 Bi当数中 的k为导热物体的导热系数，且一般情部下h为已知，Bi数一般是已定准则。Bi数的物理意义是导热体内部导热热阻（l/k）与外部对流热阻（l/h）的相对大 小。粘度随温度变化较大的流体在管内加热时，其速度分布与等温流动有何不同（建议结合 图示说明之）？简述相似原理的基本内容。P230-6.1.2:123导出相似特征数的方法可归纳为哪几种？P232P165P302简述导热问题数值求解的基本

17、步骤。P163导热问题数值求解中，内节点离散方程的建立方法有几种？各为什么方法？大容器饱和沸腾曲线包括几个区域？各称为什么区？P315图为什么说在其他条件相同时，珠状凝结的换热系数远大于膜状凝结的换热系数?一个对流传热试验中，如实物和模型中的流体相同，且物性为常数，而模型缩小为实物的 1/5,问速度如何调整（5倍），才能保证试验结果的可用性。P242题6-1简述在使用特征数方程时应注意的几个问题。P240简述影响管束平均表面传热系数的因素。P258简述求解单向对流传热问题的主要步骤。答：确定对流换热的微分方程组（方程的推导思路、组成）、对流换热边界层的微分方程 组（数量级的分析方法、方程组的组

18、成等）、利用比拟理论求解（雷洛比拟、契尔顿-柯尔 本比拟）核态沸腾有什么特点？ P316试分析蒸气中的不凝结气体对膜状凝结传热的影响。P310简述将圆管改成椭圆管可以改善对流换热的原因。答：椭圆管边界层较圆管的边界层发展充分，使边界层变厚，增加了导热热阻，止匕外， 边界层分离较晚，分离后产生漩涡而强化传热的影响较小，这也导致了平均对流换热系数降 低。因此可以改善对流换热。X（2,3）,1 = X 2,1 + X 3,1 ,为什什么是辐射角系数？它有什么特性？P396如下图所示，有三个辐射面，它们的角系数是否有如此关系:么？P398因为利用角系数可加性时，只有对角系数符号中部第二个角码是可加的，

19、对角系数的第一个角码则无此关系。简述玻璃暖房温室效应的机理。 P373答：室内的物体吸收可见光，并以辐射的形式释放能量，由于红外辐射不能穿过玻璃房， 因此导致了能量在房内的积聚，从而导致了室内温度的升高，这就是玻璃暖房的工作机理。简述微波炉加热食品的工作原理。答：首先，微波是一种电磁波，这种电磁波不能被金属传导，只能被反射，而带有水分 的食物不仅可以传导这种电磁波，还能吸收其中的能量，从而温度升高，这就使食物得以加 热。为什么煤是黑的，而雪是白的？答：由于煤对可见光的吸收率较高，而反射的较少，因此我们看到的煤是黑色的；而白 雪对可见光的吸收率较小，只能将其反射，因此我们看到的雪是白色的。简述网

20、络法求解多表面封闭系统辐射换热问题的基本步骤。P412计算分析题#1、一直径为5cm的钢球，加热到450c后突然被置于30 C的空气中冷却，设冷却过程中钢 球表面与环境间的表面传热系数为24w/(m2 -K),又钢球的九=33W/(m K) ,cP =0.48kJ/(kg K) , P = 7753kg/m3。试用集中参数法确定钢球冷却到300c时所需的时间。P1213、两个平行放置的平板，均可认为是灰体表面，且发射率均为0.8 ,板1的温度为527 C,板2的温度为27 C,板间距远小于板的宽度与高度。求：(1)板1的自身辐射；(2)对板1 的投入辐射；(3)板1的反射辐射；(4)板1的有效

21、辐射；(5)板2的有效辐射；(6)两板问 的辐射换热量。解：(1)板 1 的本身辐射 E1 =eEb1 =0.8 父 5.67父 10 x(527+ 273)4= 18579.5W/m2(2)对板1的投入辐射：首先计算两板间的换热 量：Eb1 -Eb25.67 10 上(8004 -3004)q1 _2 =1/ ；1 1/ ；2 -12/0.8-1= 15176.7W/m2由 J1 -G1 =- J1 = E1 G1 (1 - 0贝UG1 =(E1 - q)/ ； =(18 579.5-15176.7)/0.8 = 4253.5W/m2(3)板1的反射辐射：2 Gi(1 - )=4 253.5

22、 (1 -0.8) =850.7W/m2(4)板1的有效辐射2J1 =E1 G1(1 - ；)=18579.5 850.7 = 19430.2W/m2板2的有效辐射：2J2 =Gi =4 253.5W/m2(6)板1,2间的辐射换热量：2q?= 15176.7W/m26、空心球内、外壁半径分别为 1及2,导热系数为九，试推导空心球壁的热阻表达式。力=%1 3) R _ At 1 r1 -1 r2解:球壳导热热流流量为：1r1 -1r2 , 一百一 4jT九1、一直径为5cm、长30cm的钢圆柱体，初始温度为30 C,将其放入炉温为1200c的加热炉 中加热，升温到800c后方取出。设钢圆柱体与

23、烟气间的表面传热系数为140W/(m2 K),试用集中参数法确定所需的时间。已知钢的_33 =33W/(m K) ,Cp =0.48kJ /(kg K) ,P = 7753kg/m 。解:BiVh V/A _ h L：d2l /4 / 二 dl 2 二d2/4 1_ h dl /4l d/2140 0.05 0.3/4x330.3 0.05/2= 0.049 60; tf =89 -63.4 =25.6 (C) d05Pa下的空气在内径为76mm的直管内流动，入口温度为 65C,入口体积流量为0.022m3/s,管壁的平均温度为180C。求：管子多长才能使空气加热到115C。解：定性温度 tf

24、 =tff =115 +65 =90 C 22查附录得到Prf =0.69, f =21.5 10kg/(m s), f =3.13 10/w/(m k),cpf = 1.009kJ/(kg k)在入口温度下， 1 =1.045kg /m3,故入口质量流量：m =0.022 1.045 =2.299 10kg/sRef4m二 d f 24 2.299 103.1416 0.076 21.5 10”= 1.7914 104 104t=tw-tf =180 -90 =90C,超过式6-15的适用范围，应予进行温差修正先假定长径比大于60,则有Nuf.NUfL= 0.023Ref0，T0.5TwTw

25、=0.023父(1.7914 M 104 尸 M0.694 父0.590 + 273 I60计,Nu0 =0.023 179060.8 0.690.4 =50.08 , h。皿/由2-气在 115 c时，Cp m.OOgkJ/g，K), 65c 时，Cp= 1.007kJ /(kg K )故加热空气所需热量为:3:，=mcpt -Opt =0.02298 1.009 103.115-1.007 10 65 =1162.3W用教材P165上所给的大温差修正关系式:ct =0.53273 +90 ;1273+180 J0.53363=0.885453所需管长:1162.3二 dhtw-tf 3.1

26、416 0.076 20.62 0.885 180 =902.96 ml/d =2.96/0.076 =38.6 60,需进行短管修正。采用式（5-64）的关系式:Cf:伊仞1）0.= 1.0775,.所需管长为2.96/1.0775=2.75m 。618、已知：10c的水以1.6m/s的流速流入内径为 28mm、外径为31mm、长为1.5m的管子，管子 外的均匀加热功率为 42.05W,通过外壁绝热层的散热损失为2%,管材的九二18W/（mk）.求：(1)管子出口处的平均水温；(2)管子外表面的平均壁温。解：10c水的物性为：=999.7kg/m3 cp =4.191=57.4 10， v

27、=1.306 10,P =42.05WP放=42.05X(1 -2%) = 41.209W(1)设出口水平均温度为15C,20C水二998.2cp =4.183=59.9 10，v = 1.006 10”15C水的物性：、=998.7cp =4.187=58.65 10 v = 1.156 10-6Pr =8.27管截面积20.028 二2s1 = =0.00061544m43V =0.00061544 1.6 =0.000984704m /sG 0.98441kg/s = 999.7kg/m3P =GCp(t2 -ti) =0.98441 (C2t2 -Citi) =41.099kW设出口温

28、度为20 cP =0.98342 m (4.183 m 20 -4.183x10) =41.05kW 与 41.099 接近, 故出口平均水温为 20 c(2)管内壁的传热面积为：2S2 = 0.028 ： ,：1.5 = 0.1388m10 2015Cud Re f =1.6 0.028京=38754.31.156 10Nu =0.023R：8Pr0.4 =0.023 38754.3，8 8.270.4 = 250.8hmNu250.2 58.65 10t W1d 41.209 10000.028_ _2= 5253.4W/(m k)h S2tf =74.5 二2二1（tw2 一加）tw2l

29、n()/ ,d1ln()/ ,d12141.209 1000 ln(0.0310.0282 3.14 1.5)/18- tw1G = 80mm s2 = 50mm 管= 24.736 74.5=99.23 c6-38、已知：在锅炉的空气预热器中，空气横向掠过一组叉排管束,子外径d=40mm ,空气在最小界面处的流速为6m/s, tw =133C,在流动方向上排数大于10,管壁平均温度为165C。求：空气与管束间的平均表面传热系数。*tw tf 133 165t = t m = = =149解：定性温度22C,得空气物性值为: =0.0356W/m K , =28.8 10-6 m2/s , P

30、r = 0.683Reudv6 0.0428.8 10”s= 8333，由=2d、25据表(5-7)得 C =0.519 , m =0.556 ,二 Nu = 0.519父83330556 = 78.5578.55 0.03562 1X=69.9W/ m K0.047-3、=40C的水蒸气及 卜=40 C的R134a蒸气.在等温竖壁上膜状凝结，试计算离开x=0处为0.1m、0.5m处液膜厚度。设& 二%4s=5 c。：45九芯仪-4台(x) 二 | 滔解：-g ir - ，近视地用ts计算物性，则:对水：兀=0.635 U1 =653.3x10-,对 R134a:%=0.0750 , UiPi=992.2,1= 2407父1034；= 4.286 10- 1146.2 =4912.6 10-* =1146.24 653.3 10 6 0.635 5|L 9.8 992.22 2407 103x14Re4 4322 3