冶金热能工程参考试题及答案

冶金热能工程参考试题及答案一、名词解释（每题3分，共12分）1.黑体答案指能够吸收投射到其表面上的所有热辐射能的物体，即吸收率A=2.努塞尔数答案表征对流换热强烈程度的无量纲数，定义为Nu=hlλ，其中h3.理论燃烧温度答案指燃料在绝热条件下（与外界无热交换），完全燃烧且燃烧产物不发生热分解时所能达到的最高温度。4.热惰性答案材料在热流作用下，其表面温度变化波及内部的能力，通常用热扩散率a=λρ二、单项选择题（每题2分，共20分）1.傅里叶导热定律表达式为q=A.温度梯度方向与热流方向相同B.温度梯度方向与热流方向相反C.温度随时间降低D.导热系数总是负值答案B2.在强化传热的过程中，下列哪种措施主要是为了减小污垢热阻？（）A.增加流体流速B.采用翅片管C.定期清洗换热面D.改用导热系数更高的材料答案C3.关于气体辐射，下列说法正确的是（）。A.气体辐射具有连续光谱B.气体辐射对波长具有选择性C.气体辐射可以忽略不计D.气体辐射只与温度有关，与分压无关答案B4.在管内湍流强制对流换热中，若流速增加一倍（其他物性参数不变），则表面传热系数h大约增加（）。A.1倍B.20.5C.20.8D.4倍答案C解析根据湍流经验关联式Dittus−B5.灰体是指（）。A.吸收率等于1的物体B.吸收率小于1的物体C.吸收率不随波长变化的物体D.反射率等于0的物体答案C6.下列燃料中，发热量最高的是（）。A.高炉煤气B.发生炉煤气C.焦炉煤气D.转炉煤气答案C7.某炉窑的炉墙由三层平壁组成，若各层导热系数分别为λ1,λA.第一层B.第二层C.第三层D.各层相同答案A解析根据q=−λdtdx8.判别流体流动状态的准数是（）。A.努塞尔数B.普朗特数C.雷诺数D.格拉晓夫数答案C9.在冶金炉中，采用蓄热室换热的主要目的是（）。A.增加炉膛压力B.回收烟气余热，预热助燃空气或煤气C.降低烟气含尘量D.增加燃烧速度答案B10.影响黑体辐射力EbA.发射率B.表面积C.温度D.角系数答案C三、简答题（每题7分，共28分）1.简述强化传热的基本途径。答案(1)增大传热平均温差Δt(2)增大传热面积F：采用翅片管、肋化表面等扩展换热面。(3)提高传热系数K：主要措施包括增加流体流速以减薄边界层、改变流体物性、扰动流体以破坏边界层、定期清垢以减小污垢热阻等。2.什么是角系数？它具有哪三个基本性质？答案角系数（也称形状系数）是指表面1发出的辐射能中落到表面2上的百分数，记为X1(1)相对性（互换性）：A1(2)完整性：对于由n个表面组成的封闭空腔，j=(3)可加性：若表面2可分为2a和2b，则3.为什么在高温冶金炉中，辐射传热起主导作用？答案根据斯蒂芬-玻尔兹曼定律，辐射换热的热流密度与热力学温度的四次方成正比（q∝4.简述连铸二冷区传热的特点及控制目标。答案特点：二冷区通过喷水或气水雾化冷却，铸坯表面接受强制对流换热和部分辐射换热；随着坯壳厚度增加，内部导热热阻增大。控制目标：控制铸坯的冷却速度和表面温度分布，使其在满足凝固前沿生长速度的同时，避免表面温度回升过大（导致热应力）或过低（导致脆性区），保证铸坯内部质量及顺利拉坯。四、计算题（共40分）1.（12分）某炉墙由三层材料构成，内层为耐火粘土砖，厚度δ1=230mm，导热系数λ1=1.0W/(m⋅K)；中间层为硅藻土砖，厚度δ2答案解：通过多层平壁的热流密度公式为：q代入数据：q界面处温度t2qt答：热流密度为517.48W/m2，界面温度为2.（14分）一直径为d=200mm的长圆管，被置于横流中。空气流速为u=10m/s，温度为t∞=20∘C。管壁温度保持tw=80∘C。空气在膜温度答案解：首先计算雷诺数：R由于题目给定的关联式范围有限，此处我们假设该公式适用范围扩展或仅用于演示计算过程（实际工程中若Re使用公式NuN计算各项：111420.703N根据Nuh答：对流换热系数为4.58W/(m3.（14分）两块无限大平行平板，表面温度分别为T1=800K和T2(1)两板之间的辐射换热量（单位面积）。(2)若在两板之间放置一块发射率为ε3=0.05答案解：(1)未加遮热板时，系统黑度εsε辐射换热量q1qq==(2)放置一块遮热板后，相当于增加了两个表面热阻和一个遮