《传热学》试题库含参考答案

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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状况下，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：物体不断向周边空间发出热辐射能，并被周边物体吸收。同时，物体也不断接收周边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。

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1K是的对流传热量，单位为W／(m2·K)。对流传热系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1K是的辐射传热量，单位为W／(m2·K)。辐射传热系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温度与壁面温度差为1K是的复合传热量，单位为W／(m2·K)。复合传热系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1K时，单位传热面积在单位时间内的传热量。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/m2）

3．总传热过程是指，它的猛烈程度用来衡量。

(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；传热系数的单

位是。

（W／(m·K)，W／(m2·K)，W／(m2·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)）

1

7．单位面积热阻rt的单位是；总面积热阻Rt的单位是。（m2·K/W，K/W）

8．单位面积导热热阻的表达式为。（δ/λ）

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Rt的关系为。（Rt=1/KA）

12．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。）

2

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/(m.K)，对流传热系数

为70W/(m2.K),其复合传热系数为。（100W/(m2.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70℃，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.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。

（5W/(m.K)，0.001(m2.K)/W）

19．总传热方程式可表示为φ＝或q＝。（KAΔt，KΔt）

20．已知平壁厚0.02m，热阻为0.02m2.K/W，其导热系数为。（1W/(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?

(1)导热(2)对流(3)辐射(4)复合传热

2．热流密度q与热流量φ的关系为（以下式子A为传热面积，λ为导热系数，h为对流传热系数）：

(1)q＝φA(2)q＝φ/A(3)q=λφ(4)q＝hφ

3．假使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＝λΔt/δ(2)q＝hΔt(3)q＝kΔt(4)q＝rtΔt5．导热系数的单位是：()

2

(1)W/(m2.K)(2)W/m2(3)W/(m·K)(4)m2.K/W

6．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，假使希望系统传热量增大，则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．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)1/78m2·K/W(4)78W／(m2·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，φ(3)热流量，q(4)热流量，φ

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/m2，冷、热流体间的温差为10℃，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)K＝0.02W/(m2.K)，rt＝50m2.K/W

(3)K＝50W/(m2.K)，rt＝0.02m2.K/W(4)K＝50W/(m2.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?(1)δ/λ(2)δ/(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区别，并各举1～2个实际例子说明。（提醒：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?

（提醒：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状况）

3.试比较导热系数、对流传热系数和总传热系数的区别，它们各自的单位是什么?

（提醒：写出三个系数的定义并比较，单位分别为W/(m·K)，W/(m2·K)，W/(m2·K)）

3

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?（提醒：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。（提醒：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22℃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。

（提醒：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））

其次章热传导

一、名词解释

1．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)：由物体内温度一致的点所连成的面（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1K／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。

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：λ≤0.12W/(m·K)(平均温度不高于350℃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。（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=λ/cρ,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．依照导热机理，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。

4

（种类，温度）

7．保温材料是指_____的材料.

（λ≤0.12W/(m·K)(平均温度不高于350℃时)）

8．已知材料的导热系数与温度的关系为λ＝λ0(1+bt)，当材料两侧壁温分别为t1、t2时，其

平均导热系数可取下的导热系数。(（t1+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。

(物体边界与周边流体间的表面传热系数h及周边流体的温度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。（温度变化率）

16．其次类边界条件是指。（给定物体边界上任何时刻的热流密度qw分布）三、选择题

1．当采用加肋片的方法加强传热时，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

5

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．普朗克定律透露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。

（A1X1,2=A2X2,1）

20．加强或减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l、2、3、4、5、6表示，已知

角系数X12＝0.1、X14＝0.25，X15＝0.25，X16＝0.12，则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227℃，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／m2，将增大(2)1417.5W／m2，将减小(3)60.22W／m2，将增大(4)60.22W／m2，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、表面光亮度

4．在两块平行的黑度一致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，以下哪种说法是正确的

（1）物体的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．以下哪个定律可用来计算黑体光谱辐射力?

(1)斯蒂芬—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：

16

(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)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)减弱导热传热(2)减弱辐射传热

(3)减弱对流传热(4)同时减弱导热、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/d2=2，问角系数X1,2与X2,1，分别为多少?()(1)X1,2＝0.5，X2,1＝l(2)X1,2＝0.25，X2,1＝0.5(3)X1,2＝1，X2,1=0.25(4)X1,2＝0.5，X2,1＝0.2513．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(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(τ＝l的气体)?()

(1)二氧化碳(2)空气(3)水蒸气(4)二氧化硫气体15．以下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ε1)与烟道内壁面(黑度ε2)辐射传热的系统黑度εs表达式应为下述哪一个?()

?1?1?1?(4)0(1)1(2)ε1(3)????1?2??117、某一封闭系统只有l、2两个表面，A1=2A2，Xl,2＝0．25，则X2,1及X2,2各为多少?

(1)X2，1＝0．5，X2，2＝0．25(2)X2,1＝0．25，X2,2＝0．5(3)X2，l＝0．5，X2，2＝0．5(4)X2,1＝0．25，X2,2＝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?

(1)

11?A1??1(2)(3)??1(4)

?1?21???AA1X1,2419、

?T?24

公式Eb???（其中C0=5.67W/(mK)）是什么定律的表达式？其中Eb指的是什么?

?100?()

(1)基尔霍夫定律，黑体辐射力

(2)斯蒂芬—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、一般不能将气体当作灰体处理的原因是什么?

(1)由于气体含灰

(2)由于气体辐射在整个容积中进行(3)由于气体辐射对波长有选择性

17

(4)由于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（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以下那数？

（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）维恩定律（3）斯帝芬-玻尔兹曼定律（4）基尔霍夫定律30．以下哪个属于表面辐射热阻？

(1)1/（AX）（2）（1-ε）/（εA）（3）δ/（λA）（4）1/（αA）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?

（提醒：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状况，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：①烟气与热电偶间的复合换热小；②热电偶与炉膛内壁问的辐射换热大。减小误差的措施：①减小烟气与热电偶间的换热热阻，如抽气等；②增加热电偶与炉膛间的辐射热阻，如加遮热板；②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。

（提醒：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——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减弱辐射传热中的作用。

（提醒：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，

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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)遮热板对于减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，引入黑体与灰体有什么意义?

（提醒：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，灰体概念的提出访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；黑体概念的提出访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?

（提醒：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。大量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区别，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?

（提醒：可以从气体辐射的特点和能量平衡来加以说明。CO2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，CO2气体的吸收光带有三段：2．65—2．8、4．15—4．45、13．0—17．0μm，主要分布于红外区域。太阳辐射是短波辐射，波长范围在0．38一0．76μm，因此，对于太阳辐射C02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CO2气体的吸收光带区段C02气体会吸收能量，是不透明的。在正常状况下，地球表面对能量的吸收和释放处于平衡状态，但假使大气中的CO2含量增加会使大气对地面辐射的吸收能力加强，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

一、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: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:两种流体平行滚动且方向一致6．逆流:两种流体平行滚动且方向相反

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.

8．传热单元数:传热温差为1K时的热流量与热容量小的流体温度变化1K所吸收或放出的热流量之比.它反映了换热器的初投资和运行费用,是一个换热器的综合经济技术指标.9．临界热绝缘直径:对应于最小总热阻(或最大传热量)的保温层外径.二、填空题

1．与的综合过程称为复合传热。(对流传热，辐射传热)

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2．某燃煤电站过热器中，烟气向管壁传热的辐射传热系数为20W／(m2．K)，对流传热系

数为40W／(m2．K)，其复合传热系数为。(