2025 年大学工科（传热学）下学期期末测试卷

2025年大学工科（传热学）下学期期末测试卷

（考试时间：90分钟满分100分）班级______姓名______一、单项选择题（总共10题，每题3分，每题只有一个正确答案，请将正确答案填写在括号内）1.关于导热系数，下列说法正确的是（）A.导热系数仅与材料种类有关B.导热系数与温度无关C.导热系数是物质的一种热物性参数D.气体的导热系数比固体大2.两无限大平板间进行辐射换热，板1温度为T1，板2温度为T2，若在两板间插入一块与它们发射率相同的遮热板，则辐射传热量将减少为原来的（）A.1/2B.1/3C.1/4D.1/53.对于稳态导热，下列说法错误的是（）A.导热量不随时间变化B.温度分布不随时间变化C.热流密度不随时间变化D.物体内部不存在温差4.自然对流的准则关联式中，反映流体物性影响的准则数是（）A.NuB.GrC.PrD.Re5.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.无法确定6.黑体的发射率为（）A.0B.0.5C.1D.27.肋片效率的定义是（）A.实际散热量与理想散热量之比B.理想散热量与实际散热量之比C.实际传热量与理想传热量之比D.理想传热量与实际传热量之比8.对于管内强迫对流换热，当管长一定时，随着管径的减小，对流换热系数（）A.增大B.减小C.不变D.先增大后减小9.传热单元数NTU反映了（）A.换热器的换热能力B.流体的热容量C.换热器的结构特性D.流体的流动状态10.下列哪种传热方式不需要介质（）A.导热B.对流C.辐射D.都需要介质二、多项选择题（总共5题，每题5分，每题有两个或两个以上正确答案，请将正确答案填写在括号内，少选、多选均不得分）1.下列属于导热基本定律的是（）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2.影响对流换热系数的因素有（）A.流体的种类B.流体的流动状态C.壁面的形状和尺寸D.流体的物性3.下列哪些是增强辐射换热的措施（）A.提高表面发射率B.增加表面粗糙度C.采用遮热板D.增大两表面的温差4.下列属于非稳态导热的是（）A.加热炉的升温过程B.冰箱内物品的冷却过程C.稳态运行的换热器D.建筑物墙体的冬季保温过程5.换热器的效能与下列哪些因素有关（）A.传热单元数NTUB.热容量比Cmin/CmaxC.流体的进出口温度D.换热器的结构形式三、判断题（总共10题，每题2分，请判断下列说法的对错，正确的打√，错误的打×）1.导热系数越大，材料的导热能力越强。（）2.对流换热只能发生在流体与固体壁面之间。（）3.辐射换热不需要介质，在真空中也能进行。（）4.稳态导热时，物体内部的温度梯度为零。（）5.自然对流中，热边界层厚度总是小于速度边界层厚度。（）6.黑体的吸收率和发射率都等于1。（）7.肋片的主要作用是增加传热面积，提高传热量。（）8.传热系数K与导热系数λ的物理意义相同。（）9.换热器的效能越高，说明换热器的换热效果越好。（）10.对于管内强迫对流换热，Re数越大，对流换热系数越小。（）四、简答题（总共3题，每题10分，请简要回答下列问题）1.简述导热、对流和辐射三种传热方式的特点及区别。2.说明自然对流和强迫对流的概念，并举例说明它们在工程中的应用。3.解释换热器效能的定义，并说明提高换热器效能的方法有哪些？五、计算题（总共2题，每题15分，请写出详细的计算过程和答案）1.一厚度为δ=0.2m的大平壁，两侧表面温度分别为t1=12℃，t2=2℃，平壁材料的导热系数λ=0.1W/(m·K)。求通过平壁的热流密度q和单位面积的导热量Q。2.一逆流式换热器，热流体进口温度T1=进口温度t1=20℃，热流体和冷流体的质量流量分别为qm1=5kg/s，qm2=10kg/s，比热容分别为c1=2kJ/(kg·K)，c2=4kJ/(kg·K)。传热系数K=500W/(m²·K)，换热器的传热面积A=10m²。求换热器的效能ε和冷流体的出口温度t2。答案：一、1.C2.B3.D4.C5.B6.C7.A8.A9.A10.C二、1.AC2.ABCD3.ABD4.ABD5.AB三、1.√2.×3.√4.×5.×6.√7.√8.×9.√10.×四、1.导热是依靠物体内部粒子的热运动传递热量，不涉及物质宏观位移；对流是流体各部分之间发生宏观相对位移而引起的热量传递；辐射是物体通过电磁波来传递能量。区别在于传热机理不同，导热基于微观粒子运动，对流基于流体宏观运动，辐射基于电磁波。导热需要介质，对流发生在流体与壁面间，辐射无需介质。2.自然对流是由于流体冷热部分密度不同引起的对流运动，如室内暖气片使周围空气受热上升形成自然对流。强迫对流是流体受外力作用（如泵、风机等）引起的对流，如空调中风机使空气循环实现强迫对流。自然对流应用于散热器散热等；强迫对流应用于空调制冷、化工管道流体输送换热等。3.换热器效能是实际传热量与最大可能传热量之比。提高方法有：增大传热系数K，可通过增强流体扰动等；增大传热面积A；合理安排流体流程，采用逆流等高效流动方式；降低热容量比Cmin/Cmax，在一定条件下可提高效能。五、1.根据傅里叶定律q=-λ(dt/dx)，平壁内温度线性分布，dt/dx=(t1-t2)/δ，所以q=-λ(t1-t2)/δ=0.1×(12-2)/0.2=5W/m²，Q=q=5W/m²。2.热容量比Cmin/Cmax=qm1c1/qm2c2=5×2/(10×4)=0.25，传热单元数NTU=KA/Cmin=500×10/(5×2000)=0.5。根据效能公式ε=(1-exp(-NTU(1-Cmin/Cmax)))/(1-Cmin/Cmax)=(1-exp(-0.5×(1-0.25)))/(1-0