2025年大学第二学年（传热学）应用原理阶段测试题及答案

2025年大学第二学年（传热学）应用原理阶段测试题及答案

（考试时间：90分钟满分100分）班级______姓名______第I卷（选择题，共40分）答题要求：本大题共20小题，每小题2分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。请将正确答案的序号填在括号内。1.关于传热系数K，下列说法正确的是（）A.它与传热过程中的热流密度无关B.它与冷热流体的物性无关C.它反映了传热过程的强烈程度D.它只与壁面的几何形状有关2.傅里叶定律适用于（）A.稳态导热B.非稳态导热C.热对流D.热辐射3.下列哪种材料的导热系数最大（）A.水B.空气C.金属D.陶瓷4.对于平壁的一维稳态导热，下列说法错误的是（）A.热流密度是常数B.温度分布是线性的C.导热系数是常数D.热流量与壁厚成正比5.肋片的肋效率是指（）A.肋片实际散热量与肋片最大可能散热量之比B.肋片散热量与肋基处温度差之比C.肋片散热量与肋端温度差之比D.肋片实际散热量与肋端散热量之比6.两无限大平行平板间的辐射传热，当两板温度相同时，辐射传热量为（）A.无穷大B.零C.与板的发射率有关D.与板的吸收率有关7.黑体的发射率为（）A.0B.1C.0.5D.0.88.下列哪种情况下，对流换热系数最大（）A.层流B.紊流C.过渡流D.自然对流9.对于管内强制对流换热，当流体处于紊流时，传热系数与流速的（）次方成正比。A.0.5B.0.8C.1D.1.810.蒸汽在管束外凝结时，管束的排列方式对凝结换热有影响，其中（）排列时凝结换热系数最大。A.顺排B.叉排C.正方形排列D.三角形排列11.热对流的基本方程是（）A.傅里叶定律B.牛顿冷却公式C.斯蒂芬-玻尔兹曼定律D.普朗克定律12.下列哪种气体的辐射能力最强（）A.氧气B.氮气C.二氧化碳D.氢气13.物体的吸收率α、反射率ρ和透过率τ之间的关系为（）A.α+ρ+τ=1B.α+ρ=1C.α+τ=1D.ρ+τ=114.对于非稳态导热，当物体内部温度分布随时间变化时，采用（）方法求解。A.分离变量法B.数值解法C.积分法D.以上都可以15.下列哪种情况属于复合换热（）A.空气自然对流换热B.水在管内的强制对流换热C.蒸汽在管外的凝结换热D.既有对流又有辐射的换热16.导热微分方程的建立依据是（）A.能量守恒定律B.傅里叶定律C.牛顿冷却公式D.以上都有17.对于一维稳态导热问题，若已知边界条件和导热系数，求解温度分布的方法有（）A.分析法B.数值法C.实验法D.以上都可以18.肋片增加了散热面积，同时也增加了（）A.导热热阻B.对流热阻C.辐射热阻D.总热阻19.下列哪种情况下，辐射传热的计算可以忽略物体的形状和位置（）A.两无限大平行平板间的辐射传热B.两球体间的辐射传热C.物体在空间中的辐射传热D.以上都不可以20.热辐射过程中，能量传递的方式是（）A.导热B.对流C.电磁波D.分子碰撞第II卷（非选择题，共60分）（一）填空题（共10分）答题要求：本大题共5小题，每小题2分。请将答案填在题中的横线上。1.导热系数是物质的______性质，它与______、______等因素有关。2.对流换热系数的大小与______、______、______等因素有关。3.黑体的辐射力与______的四次方成正比。4.肋片的主要作用是______，提高______。5.非稳态导热过程中，物体内部的温度分布随______而变化。（二）简答题（共20分）答题要求：本大题共4小题，每小题5分。简要回答问题。1.简述傅里叶定律的物理意义。2.说明对流换热系数的影响因素。3.黑体辐射的基本定律有哪些？4.解释肋效率的概念及其影响因素。（三）计算题（共20分）答题要求：本大题共2小题，每小题10分。解答应写出必要的文字说明、计算步骤和答案。1.有一厚度为δ=0.2m的平壁，两侧表面温度分别为t1=100℃和t2=20℃，平壁材料的导热系数λ=0.5W/(m·K)。求通过平壁的热流密度q和热流量Q（设平壁面积A=1m²）。2.一蒸汽管道外径d=50mm，管外包裹一层厚度δ=20mm的保温材料，保温材料的导热系数λ=0.05W/(m·K)。已知蒸汽管道外壁温度t1=150℃，保温层外表面温度t2=50℃。求每米管道的热损失qL。（四）分析题（共10分）答题要求：阅读以下材料，回答问题。材料：在一个工业炉中，炉壁由耐火砖和保温材料组成。耐火砖的导热系数较大，保温材料的导热系数较小。炉内温度较高，炉外温度较低。问题：1.分析耐火砖和保温材料在炉壁中的作用。2.说明如何提高炉壁的保温性能。（五）综合题（共10分）答题要求：阅读以下材料，回答问题。材料：某换热器采用逆流换热方式，冷热流体的流量、进出口温度以及物性参数已知。问题：1.计算换热器的对数平均温差。2.若要提高换热器的传热效率，可采取哪些措施？答案：1.C2.A3.C4.D5.A6.B7.B8.B9.D10.B11.B12.C13.A14.D15.D16.D17.D18.A19.A20.C填空题答案：1.热物理，温度，物质种类2.流体的物性，流动状态，换热表面的形状和尺寸3.热力学温度4.增加散热面积，传热量5.时间简答题答案：1.傅里叶定律表明，在导热现象中，单位时间内通过给定截面的热量，正比于垂直于该截面方向上的温度变化率和截面面积，而热量传递的方向与温度升高的方向相反。2.对流换热系数的影响因素包括流体的物性、流动状态、换热表面的形状和尺寸、流体有无相变等。3.黑体辐射的基本定律有普朗克定律、斯蒂芬-玻尔兹曼定律、维恩位移定律、兰贝特定律等。4.肋效率是指肋片实际散热量与肋片最大可能散热量之比。影响肋效率的因素有肋片材料的导热系数、肋片的形状和尺寸、肋片表面的对流换热系数等。计算题答案：1.根据傅里叶定律，热流密度q=λ(t1-t2)/δ=0.5×(100-20)/0.2=200W/m²，热流量Q=qA=200×1=200W。2.每米管道的热损失qL=2πλ(t1-t2)/ln[(d+2δ)/d]=2×3.14×0.05×(150-50)/ln[(50+2×20)/50]≈14.6W/m。分析题答案：1.耐火砖主要起耐高温和承受热负荷的作用，它能抵抗炉内高温的侵蚀。保温材料则主要起减少热量散失的作用，降低炉壁向外界的热传递，节约能源。2.提高炉壁保温性能的方法有：增加保温材料的厚度；选用导热系数更小的保温材料；确保保温材料的施工质量，减少缝隙等热桥。综合题答案：1.对数平均温差Δtm=