第1章绪论
习题
1-1 一大平板，高3m、宽2m、厚0.02m，导热系数为45 W/(m·K)，两侧表面温度分别为t1 = 100℃、t2 = 50℃，试求该平板的热阻、热流量、热流密度。
1-2 一间地下室的混凝土地面的长和宽分别为11m和8m，厚为0.2m。在冬季，上下表面的标称温度分别为17℃和10℃。如果混凝土的热导率为1.4 W/(m·K)，通过地面的热损失率是多少？如果采用效率为ηf = 0.90的燃气炉对地下室供暖，且天然气的价格为C g = $0.01/MJ，每天由热损失造成的费用是多少？
1-3 空气在一根内径50mm，长2.5m的管子内流动并被加热，已知空气平均温度为80℃，管内对流传热的表面传热系数为h = 70W/(m2·K)，热流密度为q = 5000W/m2，试求管壁温度及热流量。
1-4 受迫流动的空气流过室内加热设备的一个对流换热器，产生的表面传热系数h = 1135.59 W/(m2·K)，换热器表面温度可认为是常数，为65.6℃，空气温度为18.3℃。若要求的加热功率为8790W，试求所需换热器的换热面积。
1-5 一电炉丝，温度为847℃，长1.5m，直径为2mm，表面发射率为0.95。试计算电炉丝的辐射功率。
1-6 夏天，停放的汽车其表面的温度通常平均达40～50℃。设为45℃，表面发射率为0.90，求车子顶面单位面积发射的辐射功率。
1-7 某锅炉炉墙，内层是厚7.5cm、λ = 1.10W/(m·K)的耐火砖，外层是厚0.64cm、λ = 39W/(m·K)的钢板，且在每平方米的炉墙表面上有18只直径为1.9cm的螺栓[λ = 39W/(m·K)]。假定炉墙内、外表面温度均匀，内表面温度为920K，炉外是300K的空气，炉墙外表面的表面传热系数为68 W/(m2 ·K)，求炉墙的总热阻和热流密度。
1-8 有一厚度为δ = 400mm的房屋外墙，热导率为λ = 0.5W/(m·K)。冬季室内空气温度为t1 = 20℃，和墙内壁面之间对流传热的表面传热系数为h1 = 4 W/(m2 ·K)。室外空气温度为t2 = －10℃，和外墙之间对流传热的表面传热系数为h2 = 6W/(m2 ·K)。如果不考虑热辐射，试求通过墙壁的传热系数、单位面积的传热量和内、外壁面温度。
1-9 一双层玻璃窗，宽1.1m、高1.2m、厚3mm，导热系数为1.05W/(m ·K)；中间空气层厚5mm，设空气隙仅起导热作用，导热系数为 2.60×10-2W/(m ·K)。室内空气温度为25℃，表面传热系数为20 W/(m2 ·K)；室外温度为－10℃，表面传热系数为15 W/(m2 ·K)。试计算通过双层玻璃窗的散热量，并与单层玻璃窗相比较。假定在两种情况下室内、外空气温度及表面传热系数相同。
第2章导热基本定律及稳态热传导
习题
2-1 一直径为d o，单位体积内热源的生成热Φ的实心长圆柱体，向温度为t∞的流体散热，表面传热系数为h o，试列出圆柱体中稳态温度场的微分方程式及定解条件。
2-2 金属实心长棒通电加热，单位长度的热功率等于Φl（单位是W/m），材料的导热系数λ，表面发射率ε、周围气体温度为t f，辐射环境温度为T sur，表面传热系数h均已知，棒的初始温度为t0。试给出此导热问题的数学描述。
2-3 试用傅里叶定律直接积分的方法，求平壁、长圆筒壁及球壁稳态导热下的热流量表达式及各壁内的温度分布。
2-4 某房间的砖墙高3m 、宽4m 、厚0.25m ，墙内、外表面温度为15℃和-5℃，已知砖的导热系数λ = 0.7W/(m·K)，试求通过砖墙的散热量？
2-5 一炉壁由耐火砖和低碳钢板组成，砖的厚度δ1 = 7.5cm ，导热系数λ1 = 1.1W/(m·℃)，钢板的厚度δ2 = 6.4cm ，导热系数λ2 = 39W/(m·℃)。砖的内表面温度t w1 = 647℃，钢板的外表面温度t w2 = 137℃。（1）试求每平方米炉壁通过的热流量；（2）若每平方米壁面有18个直径为1.9cm 的钢螺栓（λ = 39W/(m·℃)）穿过，试求这时热流量增加的百分率。
2-6 平壁表面温度t w1 = 450℃，采用石棉作为保温层材料，λ = 0.094 + 0.000125t ，保温层外表面温度为t w2 = 50℃，若要求热损失不超过340W/m 2，问保温层的厚度应为多少？
2-7 在如图2-32所示的平板导热系数测定装置中，试件厚度δ远小于直径d 。由于安装制造不好，试件与冷、热表面之间存在着一厚度为Δ=0.1mm 的空气隙。设热表面温度t 1 =
180 ℃ ，冷表面温度t 2 = 30℃ ，空气隙的导热系数可分别按t 1、t 2查取。试
计算空气隙的存在给导热系数的测定带来的误差。通过空气隙的辐射传热可
以忽略不计。（Φ = 58.2W ，d = 120mm )
2-8 一铝板将热水和冷水隔开，铝板两侧面的温度分别维持 90℃和
70℃不变，板厚 10mm ，并可认为是无限大平壁。0℃时铝板的导热系数λ =
35.5 W/(m·K)，100℃时λ = 34.3 W/(m·K)，并假定在此温度范围内导热系数是
温度的线性函数。试计算热流密度，板两侧的温度为50℃和30℃时，热流密
度是否有变化？
2-9 厚度为20mm 的平面墙的导热系数为1.3 W/(m·K)。为使通过该墙的
热流密度q 不超过 1830W/m 2，在外侧敷一层导热系数为0.25 W/(m·K)的保温材料。当复合壁的内、外壁温度分别为1300℃和50℃时，试确定保温层的厚
度。
2-10、某大平壁厚为25mm ，面积为0.1m 2，一侧面温度保持38℃，另一侧面保持94℃。通过材料的热流量为1 kW 时，材料中心面的温度为60℃。试求出材料的导热系数随温度变化的线性函数关系式？
2-11 参看图2-33，一钢筋混凝土空斗墙，钢筋混凝土的导热系数λ =1.53W/(m·K)，空气层的当量导热系数λ = 0.742W/(m·K)。试求该空斗墙的单位面积的导热热阻。
2-12 蒸汽管道的内、外直径分别为160mm 和170mm ，管壁导热系数λ = 58W/(m·K)，管外覆盖两层保温材料：第一层厚度δ2 = 30mm 、导热系数λ2 = 0.093W/(m·K)；第二层δ3 = 40mm 、导热系数λ3 = 0.17W/(m·K)。蒸汽管的内表面温度t w1 = 300℃，保温层外表面温度t w4 = 50℃。试求(1)各层热阻，并比较其大小；(2)单位长蒸汽管的热损失；(3)各层之间的接触面温度t w2和t w3。
2-13 一外径为100mm ，内径为85mm 的蒸汽管道，管材的导热系数λ = 40W/(m·K)，其内表面温度为180℃，若采用λ = 0.053W/(m·K)的保温材料进行保温，并要求保温层外表面温度不高于40℃，蒸汽管允许的热损失q l =52.3W/m 。问保温材料层厚度应为多少？
2-14 一根直径为3mm 的铜导线，每米长的电阻为2.22×10-3Ω。导线外包有厚 1mm 、导热系数0.15W/(m·K)的绝缘层。限定绝缘层的最高温度为65℃，最低温度0℃，试确定这种条件下导线中允许通过的最大电流。
2-15 用球壁导热仪测定型砂的导热系数。两同心空心球壳直径分别为d 1 = 75mm ，d 2 = 150mm ，两球壳间紧实地充填了型砂。稳态时，测得内、外表面温度分别为t 1 = 52.8℃，t 2 = 47.3℃，加热的电流 I = 0.124A ，电压 U = 15V ，求型砂的导热系数。
2-16 测定储气罐空气温度的水银温度计测温套管用钢制成，厚度δ = 15mm ，长度l = 20mm ，钢的导热系数λ = 48.5W/(m·K)，温度计示出套管端部的温度为84℃，套管的另一端与储气罐连接处的温度为40℃。图2-33 习题2-11附图
图2-32 习题2-7附图
已知套管和罐中空气之间的表面传热系数h = 20W/(m 2·K)，试求由于套管导热所引起的测温误差。
2-17 同上题，若改用不锈钢套管，厚度δ = 0.8mm ，长度l = 160mm ，套管与储气罐连接处予以保温使其温度为60℃，试求测温误差为多少？
2-18 截面为矩形的冷空气通道，外形尺寸为3×2.2m 2，通道墙厚度均为0.3m ，已知墙体的导热系数λ = 0.56W/(m·K)，内、外墙表面温度均匀，分别为0℃和30℃，试求每米长冷空气通道的冷量损失。
2-19 直径为30mm 、长为100mm 的钢杆，导热系数λ = 49W/(m·K)，
将其置于恒温的流体中，流体温度t f = 20℃，杆的一端保持恒定的200℃
（流体与此端面不接触），流体对杆的表面传热系数为20 W/(m 2·K)，试
计算离端头50mm 处的温度。
2-20 过热蒸汽在外径为 127mm 的钢管内流过，测蒸汽温度套管
的布置如图2-34所示。已知套管外径d = 15mm ，厚度δ = 0.9mm ，导
热系数λ = 49.1W/(m·K)。蒸汽与套管间的表面传热系数 h = 105
W/(m 2·K)。为使测温误差小于蒸汽与钢管壁温度差的 0.6%，试确定套
管应有的长度。
2-21 用一柱体模拟燃汽轮机叶片的散热过程。柱长9cm 、周界为
7.6cm 、截面为 1.95cm 2，柱体的一端被冷却到305℃（见图2-35）。815℃
的高温燃气吹过该柱体，假设表面上各处的表面传热系数是均匀为28
W/(m 2·K)，柱体导热系数λ = 55 W/(m·K)，肋端绝热。试求：
（1）计算该柱体中间截面上的平均温度及柱体中的最高温度；
（2）冷却介质所带走的热量。
2-22 两块厚5mm 的铝板，粗糙度都是2.54μm ，用螺栓连接，接
触压力为2MPa ，通过两块铝板的总温差为80℃。已知铝的导热系数为
180W/(m·K)，试计算接触面上的温度差。
第3章 非稳态热传导
习题
3-1 一热电偶的热结点直径为0.15mm ，材料的比热容为420J/(kg·K)，密度为8400kg/m 3，热电偶与流体之间的表面传热系数分别为58W/(m 2·K)和126W/(m 2·K)，计算热电偶在这两种情形的时间常数。
3-2 热电偶的热结点近似认为是直径为0.5mm 的球形，热电偶材料的ρ = 8930kg/m 3，c = 400J/(kg·K)。热电偶的初始温度为25℃，突然将其放入120℃的气流中，热电偶表面与气流间的表面传热系数h = 95W/(m 2·K)，试求热电偶的过余温度达到初始过余温度的1%时所需的时间为多少？这时热电偶的指示温度为多少？
3-3 将初始温度为80℃，直径为20mm 的紫铜棒，突然横置于气温为20℃，流速为12m/s 的风道中，5min 后紫铜棒表面温度降为34℃。已知紫铜的密度ρ = 8954kg/m 3，c = 383.1J/kg·K ，λ =386W/(m·K)，试求紫铜棒与气体之间的表面传热系数。
3-4 有两块同样材料的平壁A 和B ，已知A 的厚度为B 的两倍，两平壁从同一高温炉中取出置于冷流体中淬火，流体与平壁表面的表面传热系数近似认为是无限大。已知B 平壁中心点的过余温度下降到初始过余温度的一半需要12min ，问平壁A 达到同样的温度需要多少时间？
3-5 内热阻相对于外热阻很小（Bi < 0.1）的物体被温度为t f 的常温介质所冷却。物体的初始温度为t i ，表面传热系数不知道，只知道τ1时刻物体的温度为t 1。试求该物体温度随时间的变化关系。
3-6 一厚度为0.2m 的钢板受到常热流密度q = 10kW/m 2的热流加热，如钢板初始温度为20℃，已知钢材导热系数λ = 48.5W/(m·K)，a = 12.7×10-6m 2/s ，试问4min 后钢板表面温度为多少？距表面0.1m 处温度为多少？
3-7 一长水泥杆，初始温度为7℃，直径为250mm ，空气与水泥杆之间的表面传热系数为10 W/(m 2·K)，水泥杆的导热系数λ = 1.4W/(m·K)，a = 7×10-7m 2/s 。当周围空气温度突然下降到-4℃时，试问8小时后杆图2-34习题2-20附图 图2-35 习题2-21附图
中心的温度为多少？
3-8 一块360mm×240mm×100mm 的肉，初始温度为30℃，将其放入-5℃冰箱中冷藏，冰箱中的相当表面传热系数h = 25W/(m 2·K)，若已知肉的λ = 0.55W/(m·K)，a = 1.28×10-7m 2/s ，问肉中心的温度达到5℃需要多少时间？
3-9 一直径为150mm 的混凝土圆柱，长为300mm ，初始温度25℃，已知混凝土的λ = 1.37W/(m·K)，a = 7×10-7m 2/s ， 若把圆柱放在0℃的大气环境中冷却，圆柱表面的表面传热系数h = 15W/(m 2·K)，试计算中心温度冷却到5℃需要多少时间。
3-10 一初始温度为25℃的正方形人造木块被置于425℃的环境中，设木块的6个表面均可受到加热，表面传热系数 h = 6.5 W/(m 2·K)，经过4小时50分24秒后，木块局部地区开始着火。试推算此种材料的着火温度。已知木块的边长0.1m ，材料是各向同性的，λ = 0.65W/(m·K)，ρ = 810kg /m 3，c = 2550J/(kg·K)。
第4章 稳态热传导问题的数值解法
习 题
4-1 试证绝热边界面上节点(i, j)的温度离散方程为
042,,11,,=-++--j i j i j i j i t t t t
4-2 试证对流传热边界条件，即已知h 和t f 时，两壁面垂直相交外拐
角点的离散方程为
1,,1f ,()2120i j i j i j
h x h x t t t λλ--????+-++= ??? 4-3 一尺寸为240×400 mm 2的薄矩形板，已知各边界表面的条件为：
左侧边界面为绝热；右侧边界面为第三类边界条件：h = 40W/(m 2?K)，
t f = 25℃；上侧面边界为第一类边界条件，已知温度为200℃；下侧面
边界为第二类边界条件，已知热流密度q = 1500 W/m 2。已知薄板材料
的导热系数λ = 45W/(m·K)，按?x = ?y = 80mm 的步长划分网格，试计
算该薄矩形板中的稳态温度分布。
4-4 如图4-7所示的二维物体的导热系数为10W/(m·K)，上表面温度
为500℃，左表面温度为100℃，右表面和下表面与气体接触，t f =
100℃，h = 10W/(m 2·K)，试求节点1至9的温度。
4-5 烟道墙采用导热系数λ = 1.2W/(m·K)的材料砌成，如图4-8所示。
墙内、外壁面温度分别为650℃、150℃，试用差分法计算墙体的温度
分布。
第5章
习题
5-1 温度为50℃，压力为1.01325×105Pa 的空气，平行掠过一块表面温度为100℃的平板上表面，平板下表面绝热。平板沿流动方向长度为0.2m ，宽度为0.1m 。按平板长度计算的Re 数为4×104。试确定平板表面与空气间的表面传热系数和传热量。
5-2 压力为1.01325×105Pa 、温度为30℃的空气以45m/s 的速度掠过长为0.6m 、壁温为250℃的平板，试计算单位宽度的平板传给空气的总热量。
图4-7 习题4-4附图 图4-8 习题4-5附图
5-3 温度为27℃的空气流过长1m 的平板，风速为10m/s ，画出局部表面传热系数沿板长的变化曲线，并求出全板的平均表面传热系数。
5-4 压力为大气压的20℃的空气，纵向流过一块长320mm 、温度为40℃的平板，流速为10m/s 。求离平板前缘50mm 、100mm 、150mm 、200mm 、250mm 、300mm 、320mm 处的流动边界层和热边界层的厚度。
5-5 题4中如平板的宽度为1m ，求平板与空气的换热量。
5-6 对于流体外掠平板的流动，试利用数量级分析的方法，从动量方程引出边界层厚度的如下变化关系式：1Re x x δ:。 5-7 对于油、空气及液态金属，分别有Pr 1?、Pr 1≈、Pr 1=。试就外掠等温平板的层流边界层流动，画出三种流体边界层中速度分布与温度分布的大致图像（要能显示出δ与δt 的相对大小）。
5-8. 温度为80℃的平板置于来流温度为20℃的气流中，假设平板表面上某点在垂直于壁面方向的温度梯度为40℃/mm ，试确定该处的热流密度。
5-9 取外掠平板边界层的流动由层流转变为湍流的临界雷诺数（Re c ）为5×105，试计算25℃的空气、水及14号润滑油达到Re c 数时所需的平板长度，取u ∞ = 1m/s 。
5-10 试通过对外掠平板的边界层动量方程式
22
u u u u v x y y ???ν???+= 沿y 方向作积分（从y = 0到y ≥ δ）（如图5-9所示），导出下列边
界层的动量积分方程。提示：在边界层外边界上v δ ≠0。
00()y d u u u u dy dx y δρη∞=???-= ????? 5-11 在一摩托车引擎的壳体上有一条高2cm 、长12cm 的散热片（长度方向系与车身平行）。散热片的表面温度为150℃。如果车子在20℃的环境中逆风前进，车速为30km/h ，而风速为2m/s ，试计算此时肋片的散热量（车速与风速平行）。
第6章 单相对流传热的实验关联式
习题
6-1 试用量纲分析方法证明，恒壁温情况下导出的Nu = f (Gr , Re )的关系式对于恒热流边界条件也是合
适的，只是此时Gr 数应定义为42()V Gr g ql ανλ*=。
6-2 对于常物性流体横向掠过管束时的对流传热，当流动方向上的排数大于10时，实验发现，管束的平均表面传热系数h 取决于下列因素：流体速度u 、流体物性ρ、c p 、η、λ，几何参数d 、s 1、s 2。试用量纲分析方法证明，此时的对流传热关系式可以整理成为
Nu = f (Re , Pr , s 1/d , s 2/d )
6-3 对于空气横掠如图6-17所示的正方形截面柱体的情形，有
人通过试验测得了下列数据：u 1 = 15m/s ，h = 40W/(m 2·K)，u 2
=20m/s ，h = 50W/(m 2·K)，其中h 为平均表面传热系数。对于形状
相似但l = 1m 的柱体，试确定当空气流速为15m/s 及20m/s 时的平
均表面传热系数。设在所讨论的情况下空气的对流传热准则方程具
有以下形式： 图5-9 习题10附图
图6-17 习题3附图（l = 0.5m ）
Nu =CRe n Pr m
四种情形下定性温度之值均相同。特征长度为l。
6-4 有人曾经给出下列流体外掠正方形柱体（其一个面与来流方向垂直）的传热数据：
Nu Re Pr
41 5000 2.2
125 20000 3.9
117 41000 0.7
202 90000 0.7
采用Nu =CRe n Pr m的关系式来整理数据并取m = 1/3，试确定其中的常数C和指数n。在上述Re及Pr 数的范围内，当方形柱体的截面对角线与来流方向平行时，可否用此式进行计算，为什么？
6-5 在一台缩小成为实物1/8的模型中，用20℃的空气来模拟实物中平均温度为200℃空气的加热过程。实物中空气的平均流速为 6.03m/s，问模型中的流速应为多少？若模型中的平均表面传热系数为195W/(m2·K)，求相应实物中的值。在这一实验中，模型与实物中流体的Pr数并不严格相等，你认为这样的模化试验有无实用价值？
6-6 为了用实验的方法确定直径d= 400mm的钢棒[热导率λ= 42W/(m·K)，热扩散率a= 1.18×10-5 m2/s，表面传热系数h = 116W/(m2·K)]放入炉内时间τ= 2.5h时的温度分布，现用几何形状相似的合金钢棒[λm = 16 W/(m·K)，a m = 0.53×10-5 m2/s，h m = 150W/(m2·K)]在不大的炉中加热。求模型的直径d m和模型放入炉内多少时间后测量模型中的温度分布。
6-7 现用模型来研究某变压器油冷却系统的传热性能。假如基本的传热机理是圆管内强制对流传热，变压器原耗散100kW的热流量。变压器油的λ = 131.5×10-3W/(m·K)，Pr = 80。模型的直径为0.5cm，线性尺寸为变压器的1/20，表面积为变压器的1/400。模型和变压器中的平均温差相同，模型用乙二醇作流体，雷诺数Re = 2200。乙二醇的λ = 256×10-3W/(m·K)，Pr = 80，ν = 0.868×10-5 m2/s。试确定模型中的能耗率（散热热流量）和流速。
6-8 一个正方形（10mm×10mm）硅芯片的一侧绝缘，另一侧用u∞ = 20m/s和T∞ = 24℃的常压平行空气流冷却。在使用过程中，芯片内部的电功耗使冷却表面上具有恒定的热流密度。如果要求芯片表面上任意点的温度都不超过80℃，最大允许的功率是多少？如果该芯片安装在衬底上，且上表面与衬底表面平齐，衬底构成了20mm的非加热起始段，则最大允许的功率是多少？
6-9 一个用电的空气加热器由一组水平放置的薄金属片阵列构成，空气平行流过这些金属片的顶部，它们沿气流方向上的长度均为10mm。每块金属片的宽度均为0.2m，共有25块金属片依次排列，形成一个连续且光滑的表面，空气以2m/s的速度流过该表面。在运行过程中每一个金属片均处于500℃，而空气则处于25℃。
（1）第一块金属片上的对流散热速率是多少？第五块呢？第十块呢？其它所有的金属块呢？
（2）在空气流速分别为2m/s、5m/s及10m/s时，确定（1）中所有位置处的对流传热速率。用表或条线图的形式表示结果。
（3）重复（2），但此时整个金属片阵列上的流动都是湍流。
6-10 考虑20℃的水以2m/s的速度平行流过一块长为1m的等温平板。
（1）画出对应于临界雷诺数分别为5×105、3×105和0（流动为完全湍流）的三种流动条件下局部表面传热系数h x沿板距的变化。
h随距离的变化。
（2）画出（1）中三种条件下平均表面传热系数
x
h分别是多少？
（3）（1）中三种流动条件下整个平板的平均表面传热系数
l
6-11 用一根没有隔热的蒸汽管道将高温蒸汽从一栋建筑输送到另一栋建筑。管道直径为0.5m，表面温度为150℃，并暴露于-10℃的环境空气。空气以5m/s的速度横向流过管道。
（1）单位管长上的热损失是多少？
（2）讨论用硬质聚氨酯泡沫[λm = 0.026 W/(m·K)]对管道进行隔热的效果。在0mm ≤δ≤ 50mm范围内
计算并画出热损失随隔热层厚度δ的变化。
6-12 一个直径D = 10mm 的长圆柱形电加热元件的热导率λ = 240 W/(m·K)、密度ρ = 2700kg/m 3、比热容c p = 900J/(kg·K)，将它安装在一个管道中，温度和速度分别为27℃和10m/s 的空气横向流过该加热器。
（1）忽略辐射，计算单位长度加热器的电功耗为1000W/m 时加热器的稳态表面温度。
（2）如果加热器在初始温度为27℃时启动，计算表面温度达到与其稳态值相差10℃以内所需的时间。 6-13 用热线风速仪测定气流速度的试验中，将直径为0.1mm 的电热丝与来流方向垂直放置，来流温度为25℃，电热丝温度为55℃，测得电热丝功率为20W/m 。假定除对流外其它热损失可忽略不计。试确定此时的来流速度。
6-14 两个标准大气压、温度为200℃的空气，以u = 10m/s 的流速流入内径
d = 2.54cm 的管内被加热。壁温比空气温度高20℃。若管长为3m ，试求通过管
子的换热量和空气出口温度。
6-15 在一个预热器中通过在管束内冷凝100℃的蒸汽来加热入口压力和温
度分别为1atm 和25℃的空气。空气以5m/s 的速度横向流过管束，每根管子均
为1m 长、外径为10mm 。管束由196根管子构成正方形顺排阵列，有S 1 = S 2
=15mm 。对空气的总的传热系数是多少？
6-16 如图6-18所示，一股冷空气横向吹过一组圆形截面的直肋。已知：
最小截面处的空气流速为3.8m/s ，气流温度t f =35℃；肋片的平均表面温度为
65℃，导热系数为98W/(m·K)，肋根温度维持定值；S 1/d = S 2/d = 2，d = 10mm 。为有效地利用金属，规定肋片的mH 值不应大于1.5，试计算此时肋片应多高？在流动方向上的排数大于10。
6-17 某锅炉厂生产的220 t/h 高压锅炉，其低温段空气预热器的设计参数为：叉排布置，S 1=76mm ，S 2 = 44mm ，管子为Φ40mm ×1.5mm ，平均温度为150℃的空气横向冲刷管束，流动方向的总排数为44。在管排中心线截面上的空气流速（即最小截面上的流速）为6. 03m/s 。试确定管束与空气间的平均表面传热系数。管壁平均温度为185℃。
6-18 油冷却器中的顺排管束由外径为2cm 的管子组成。水横掠管束，在水流方向上管排数为10，管束的S 1/d o = S 2/d o = 1.25。高温油在管内流动，管子外表面温度为50℃，冷却水温度为30℃，管间最窄处的质流密度为4kg/(m 2·s)。试求管外的对流表面传热系数。
6-19 90℃的水蒸气在叉排管束的管内凝结，横掠管束的空气从15℃被加热到45℃。管子外径为12mm ，管束纵向间距S 2 = 18mm ，横向间距S 1 = 36mm 。横掠管束前空气的质流密度为11kg/(m 2·s)。求沿气流方向的管排数。
6-20 空气横掠一光滑管束空气预热器。已知管束有22排，每排24根管；管子外径为25mm ，管长为
1.2m ；管束叉排布置，管子间距S 1 = 50mm ，S 2 = 38mm ；管壁温度为100℃；空气最大流速u max = 6m/s ，平均温度为30℃。试求表面传热系数以及热流量Ф。
6-21 水平放置的蒸汽管道，保温层外径d o = 383mm ，壁温t w = 48℃，周围空气温度t ∞ = 23℃。试计算保温层外壁的对流散热量。
6-22 大气压下30℃的空气以30cm/s 的平均速度通过长0.5m 、直径为20mm 的横管。若管壁温度维持130℃，试计算对流传热系数。
6-23 一块宽0.1m 、高0.18m 的薄平板竖直地置于温度为20℃的大房间中，平板通电加热，功率为100W 。平板表面喷涂了反射率很高的涂层，试确定在此条件下平板的最高壁面温度。
6-24 温度分别为100℃和40℃、面积均为0.5×0.5m 2两竖壁，形成厚δ = 15mm 的竖直空气夹层。试计算通过空气夹层的自然对流传热量。
第7章 相变对流传热
图6-18 习题16附图 （部分肋片未画出）
习题
7-1 饱和水蒸气在高度L = 1.5m 的竖直管外表面上作层流膜状凝结。水蒸气压力为p = 2.5?105Pa ，管子表面温度为123℃，试利用努塞尔分析解计算离开管顶0.1m 、0.3m 、0.5m 、0.8m 及1.1m 处的液膜厚度和局部表面传热系数。
7-2 大气压力下饱和蒸汽在70℃的垂直壁面上凝结放热，壁面高1.3m 、宽0.5m ，求每小时的传热量及凝结水量。
7-3 立式氨冷凝器由外径为50mm 的钢管制成。钢管外表面温度为25℃，冷凝温度为30℃，要求每根管子的氨凝结量为0.009kg/s ，试确定每根管的长度。
7-4 一竖管，管长为管径的64倍。为使管子竖放与水平放置时的凝结表面传热系数相等，必须在竖管上安装多少个泄液盘？设相邻泄液盘之间的距离相等。
7-5 一房间内空气温度为25℃，相对湿度为75%。一根外径为30mm ，外壁平均温度为15℃的水平管道自房间穿过。空气中的水蒸气在管外壁面发生膜状凝结，假定不考虑传质的影响。试计算每米管子的凝结传热量。并将这一结果作分析：与实际情况相比，这一结果是偏高还是偏低？
7-6 试分析：液体在一定压力下作大容器饱和沸腾时，表面传热系数h 增加一倍，壁面过热度应增加多少倍？如果同一液体作单相湍流强制对流传热（湍流充分发展），为使表面传热系数h 增加一倍，流速应增加多少倍？这时流体的驱动功率将增加多少倍？
7-7 直径为5mm ，长度为100mm 的机械抛光不锈钢薄壁管，被置于压力为1.013×105Pa 的水容器中，水温已接近饱和温度。对该不锈钢管两端通电以作为加热表面，试计算当加热功率为1.9W 和100W 时，水与钢管表面间的表面传热系数。
7-8 试计算当水在月球上、并在105Pa 、10×105Pa 压力下作大容器饱和沸腾时，核态沸腾的最大热流密度比地球上的相应数值小多少？（月球上的重力加速度为地球的1/6）
第8章 热辐射与辐射传热的计算
习题
8-1 已知材料A 、B 的光谱吸收比α(λ)与波长的关系如图8-45所示，试估计这两种材料的发射率ε随温度变化的特性，并说明理由。
8-2 一炉膛内火焰的平均温度为1500K ，炉墙上有一直径为20cm 的看火孔（可视为黑体）。试计算当看火孔打开时向外辐射的功率。该辐射能中波长为2μm 的辐射力是多少？哪一种波长下的辐射能量最多？ 8-3 一漫射表面在某一温度下的单色辐射力与波长的关系如图8-46所示，试：（1）计算此时的辐射力；
（2）计算此时法线方向的定向辐射强度。
8-4 有一块厚度为3mm 的玻璃，经测定，其对波长为0.3 ~ 2.52μm 的辐射能的穿透率为0.9，而对其它波长的辐射能可以认为完全不穿透。试据此计算温度为5800K 的黑体辐射及温度为300K 的黑体辐射投射到该玻璃上时各自的穿透率。
8-5 面积为A 1 = 4×10-4m 2，温度为T 1 = 1000K 的漫射表面向半球空间发出热辐射，在与辐射表面法向成45°方向、距离为1m 处安置一直径为20mm 的热流计探头，测得该处的热流为1.2×0-3W ，探头表面的吸收比
图8-46 习题8-3图
图8-45 习题8-1图
取1。试确定辐射表面的黑度。
8-6 两块平行放置灰体平板的表面黑度为0.8，温度分别为t1 = 527℃及t2 = 27℃，板间距远小于板的宽度和高度。试计算：
（1）板1的本身辐射；（2）对板1的投入辐射；（3）板1的反射辐射；（4）板1的有效辐射；（5）板2的有效辐射；（6）板1、2间的辐射传热量。
8-7 设热水瓶的瓶胆可以看作直径10cm、高26cm的圆柱体，夹层抽真空，其表面黑度为0.05。试估算沸水刚冲入水瓶后，初始时刻水温的平均下降速率。夹层两壁温可以近似的取为100℃和20℃。
8-8 一直径为0.8m的薄壁球形液氧储存容器，被另一个直径为1.2m的同心薄壁容器所包围。两容器表面为不透明漫灰表面，发射率均为0.05，两容器表面之间是真空的，如果外表面的温度为300K，内表面温度为95K，试求由于蒸发使液氧损失的质量流量。液氧的蒸发潜热为2.13×105J/kg。
8-9 两个相距1m、直径为2m的平行放置的圆盘，相对表面温度分别为t1 = 500℃、t2 = 200℃，发射率分别为ε1 = 0.3、ε2 = 0.6，圆盘另外两个表面的换热忽略不计。试确定下列两种情况下每个圆盘的净辐射传热量：（1）两圆盘被放置于t3 = 20℃的大房间中；（2）两圆盘被放置于一绝热空腔中。
8-10 两漫灰平行平板间存在着辐射传热，并保持表面温度T1＞T2，表面发射率分别为ε1、ε2。为减少两板间的辐射热流，用一个两侧面发射率不同的薄遮热板将两板隔开。试问：（1）为使两板之间的辐射传热有最大的减少，遮热板应如何放置？即应将该发射率小的还是大的一侧朝向温度为T1的平板？（2）上述两种放置方法中哪一种使遮热板温度更高？
第9章传热过程与换热器
习题
9-1 热流体A流入一换热器中加热石油，其进口温度为300℃，出口温度为200℃。石油从25℃加热后升至175℃。试求两流体顺流和逆流时的对数平均温差。
9-2 压力为6.18×105Pa的干饱和蒸汽在换热器中冷凝，冷却水在管内流过，温度从20℃上升至70℃。试求对数平均温差。
9-3 在空气加热器中，空气从20℃被加热到230℃，烟气从430℃被冷却到250℃。试求流体顺流、逆流和交叉流时的传热平均温差。两种流体交叉流动时烟气混合，空气不混合。
9-4 在某气-气套管式换热器中，中心圆管的内外表面都设置了肋片，试用下表所列符号导出管内流体与环形夹层中流体之间总传热系数的表达式。基管的导热系数为λ。
9-5 一卧式冷凝器采用外径为25mm、壁厚为1.5mm的黄铜管换热表面。已知管外冷凝侧平均表面传热系数h0 = 5700 W/(m2?K)，管内水侧平均表面传热系数h i = 4300 W/(m2?K)。试计算下列两种情况下冷凝器按管子外表面积计算的总传热系数：
(1)管子内外表面均是洁净的；
(2)管内为海水，流速大于1m/s，结水垢，平均温度小于50℃，蒸汽侧有油。
9-6 某厂由于生产需要，将冷却水以20×103～25×l03kg/h的质量流量向距离3km的车间供应，供水管道外直径为160mm。为防止冬天水在管道内结冰，在管道外包裹导热系数λ = 0.12W/(m?K)的沥青蛭石管壳。保温层外表面的复合换热表面传热系数h0 = 35 W/(m2?K)。该厂室外空气温度达-15℃，此时水泵的出口水的温度为4℃。试确定为使冷却水不结冰的最小保温层厚度。忽略管壁热阻及管内水的对流换热热阻。
9-7 一种工业流体在顺流换热器中被油从300℃冷却到140℃，而此时油的进、出口温度分别为44℃和124℃。试确定：
(1)在传热面积足够大的情况下，该流体在顺流换热器中所能冷却到的最低温度；
(2)传热面积足够大时，该流体在逆流换热器中所能冷却到的最低温度；
(3)在相同的流体进口、出口温度下顺流和逆流换热器传热面积之比。假定两种情形的传热系数和传热
量均相同。
9-8 有一台1-2型壳管式换热器用来冷却11号润滑油。冷却水在管内流动，'2t =20℃，"2t =50℃，流量为3kg/s ；热油的进出口温度为'1t =100℃、"1t =60℃，传热系数k = 350W/(m 2?K)。试计算：①油的流量；②所传递的热量；③所需的传热面积。
9-9 在一台逆流式水-水换热器中，'1t = 87.5℃，'
2t = 32℃，q m1 = 9000kg/h ，q m2 = 13500kg/h ，k = 1740W/(m 2?K)，A = 3.75m 2。试确定热水的出口温度。
9-10 欲采用套管式换热器使热水与冷水进行热交换，并给出'1t =200℃，q m1 = 0.0144kg/s ，'2t =35℃，q m2 = 0.0233kg/s 。取总传热系数k = 980 W/(m 2?K)，A = 0.25m 2，试确定采用顺流与逆流两种布置时换热器所交换的热量、冷却水出口温度及换热器的效能。
传热学（一） 第一部分选择题 ?单项选择题（本大题共 10 小题，每小题 2 分，共 20 分）在每小题列出的四个选项中只有一个选项是符合题目要求的，请将正确选项前的字母填在题后的括号内。 1. 在稳态导热中 , 决定物体内温度分布的是 ( B) A. 导温系数 B. 导热系数 C. 传热系数 D. 密度 2. 下列哪个准则数反映了流体物性对对流换热的影响 ?(C ) A. 雷诺数 B. 雷利数 C. 普朗特数 D. 努谢尔特数 3. 单位面积的导热热阻单位为 ( B)
A. B. C. D. 4. 绝大多数情况下强制对流时的对流换热系数 (C ) 自然对流。 A. 小于 B. 等于 C. 大于 D. 无法比较 5. 对流换热系数为 100 、温度为 20 ℃的空气流经 50 ℃的壁面，其对流换热的热流密度为（D ） A. B. C. D. 6. 流体分别在较长的粗管和细管内作强制紊流对流换热，如果流速等条件相同，则（ C） A. 粗管和细管的相同 B. 粗管内的大 C. 细管内的大 D. 无法比较 7. 在相同的进出口温度条件下，逆流和顺流的平均温差的关系为（ A） A. 逆流大于顺流 B. 顺流大于逆流 C. 两者相等 D. 无法比较
8. 单位时间内离开单位表面积的总辐射能为该表面的（A ） A. 有效辐射 B. 辐射力 C. 反射辐射 D. 黑度 9. （D ）是在相同温度条件下辐射能力最强的物体。 A. 灰体 B. 磨光玻璃 C. 涂料 D. 黑体 10. 削弱辐射换热的有效方法是加遮热板，而遮热板表面的黑度应（B ） A. 大一点好 B. 小一点好 C. 大、小都一样 D. 无法判断 第二部分非选择题 ?填空题（本大题共 10 小题，每小题 2 分，共 20 分） 11. 如果温度场随时间变化，则为。非稳态温度场
第五章 复习题 1、试用简明的语言说明热边界层的概念。 答：在壁面附近的一个薄层内，流体温度在壁面的法线方向上发生剧烈变化，而在此薄层之外，流体的温度梯度几乎为零，固体表面附近流体温度发生剧烈变化的这一薄层称为温度边界层或热边界层。 2、与完全的能量方程相比，边界层能量方程最重要的特点是什么 答：与完全的能量方程相比，它忽略了主流方向温度的次变化率，因此仅适用于边界层内，不适用整个流体。 3、式（5—4）与导热问题的第三类边界条件式（2—17）有什么区别 答：（5—4）（2—11） 式（5—4）中的h是未知量，而式（2—17）中的h是作为已知的边界条件给出，此外（2—17）中的为固体导热系数而此式为流体导热系数，式（5—4）将用来导出一个包括h的无量纲数，只是局部表面传热系数，而整个换热表面的表面系数应该把牛顿冷却公式应用到整个表面而得出。 4、式（5—4）表面，在边界上垂直壁面的热量传递完全依靠导热，那么在对流换热中，流体的流动起什么作用 答：固体表面所形成的边界层的厚度除了与流体的粘性有关外还与主流区的速度有关，流动速度越大，边界层越薄，因此导热的热阻也就越小，因此起到影响传热大小 5、对流换热问题完整的数字描述应包括什么内容既然对大多数实际对流传热问题尚无法求得其精确解，那么建立对流换热问题的数字描述有什么意义 答：对流换热问题完整的数字描述应包括：对流换热微分方程组及定解条件，定解条件包括，（1）初始条件（2）边界条件（速度、压力及温度）建立对流换热问题的数字描述目的在于找出影响对流换热中各物理量之间的相互制约关系，每一种关系都必须满足动量，能量和质量守恒关系，避免在研究遗漏某种物理因素。 基本概念与定性分析 5-1 、对于流体外标平板的流动，试用数量级分析的方法，从动量方程引出边界层厚度的如下变化关系式： 解：对于流体外标平板的流动，其动量方程为： 根据数量级的关系，主流方的数量级为1，y方线的数量级为 则有 从上式可以看出等式左侧的数量级为1级，那么，等式右侧也是数量级为1级，为使等式是数量级为1，则必须是量级。
传热学试题 第一章概论 一、名词解释 1．热流量：单位时间所传递的热量 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情况下，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：物体不断向周围空间发出热辐射能，并被周围物体吸收。同时，物体也不断接收周围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，它的强烈程度用来衡量。 (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)）
《传热学》试题库 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情况下，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：物体不断向周围空间发出热辐射能，并被周围物体吸收。同时，物体也不断接收周围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。 四、简答题 1．试述三种热量传递基本方式的差别，并各举1～2个实际例子说明。 （提示：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? （提示：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情况）3. 试比较导热系数、对流传热系数和总传热系数的差别，它们各自的单位是什么? （提示：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)） 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? （提示：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。 （提示：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。 （提示：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
Nu准则数的表达式为（A ） 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 雷诺准则反映了（ A） A．流体运动时所受惯性力和粘性力的相对大小 B．流体的速度分布与温度分布这两者之间的内在联系 C．对流换热强度的准则 D．浮升力与粘滞力的相对大小 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 高温换热器采用下述哪种布置方式更安全？（ D） A．逆流B．顺流和逆流均可 C．无法确定D．顺流 顺流式换热器的热流体进出口温度分别为100℃和70℃，冷流体进出口温度分别为20℃和40℃，则其对数平均温差等于（） A．60.98℃B．50.98℃ C．44.98℃D．40.98℃ 7．为了达到降低壁温的目的，肋片应装在（ D） A．热流体一侧B．换热系数较大一侧 C．冷流体一侧D．换热系数较小一侧 黑体表面的有效辐射（ D）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 通过单位长度圆筒壁的热流密度的单位为（ D） A．W B．W／m2 C．W／m D．W／m3 格拉晓夫准则数的表达式为（D ） .由炉膛火焰向水冷壁传热的主要方式是( A ) A.热辐射 B.热对流 C.导热 D.都不是 准则方程式Nu=f(Gr,Pr)反映了( C )的变化规律。 A.强制对流换热 B.凝结对流换热 C.自然对流换热 D.核态沸腾换热 下列各种方法中，属于削弱传热的方法是( D ) A.增加流体流度 B.设置肋片 C.管内加插入物增加流体扰动 D.采用导热系数较小的材料使导热热阻增加 冷热流体的温度给定，换热器热流体侧结垢会使传热壁面的温度( A ) A.增加 B.减小 C.不变 D.有时增加，有时减小 将保温瓶的双层玻璃中间抽成真空，其目的是( D )
总复习题 基本概念 : ?薄材 : 在加热或冷却过程中 , 若物体内温度分布均匀 , 在任意时刻都可用一个温度来代表整个物体的温度 , 则该物体称为 ----. ?传热 : 由热力学第二定律 , 凡是有温差的地方 , 就有热量自发地从高温物体向低温物体转移 , 这种由于温差引起的热量转移过程统称为 ------. ?导热 : 是指物体内不同温度的各部分之间或不同温度的物体相接触时 , 发生的热量传输的现象 . 物体各部分之间不发生相对位移，仅依靠物体内分子原子和自由电子等微观粒子的热运动而产生的热能传递成为热传导简称导热 ?对流 : 指物体各部分之间发生相对位移而引起的热量传输现象 . 由于流体的宏观运动而引起的流体各部分之间发生相对位移，冷热流体相互渗混所导致的热量传递过程 ?对流换热 : 指流体流过与其温度不同的物体表面时 , 流体与固体表面之间发生的热量交换过程称为 ------. ?强制对流 : 由于外力作用或其它压差作用而引起的流动 . ?自然对流 : 由于流体各部分温度不同 , 致使各部分密度不同引起的流动 . ?流动边界层 : 当具有粘性的流体流过壁面时 , 由于粘滞力的作用 , 壁面附近形成一流体薄层 , 在这一层中流体的速度迅速下降为零 , 而在这一流层外 , 流体的速度基本达到主流速度 . 这一流体层即为 -----. ?温度边界层 : 当具有粘性的流体流过壁面时 , 会在壁面附近形成一流体薄层 , 在这一层中流体的温度迅速变化 , 而在这一流层外 , 流体的温度基本达到主流温度 . 这一流体层即为 -----. ?热辐射 : 物体由于本身温度而依靠表面发射电磁波而传递热量的过程称为 ------. 物体由于本身温度而依靠表面发射电磁波而传递热量的过程成为热辐射 ?辐射力 : 物体在单位时间内 , 由单位表面积向半球空间发射的全部波长的辐射能的总量 . ?单色辐射力 : 物体在单位时间内 , 由单位表面积向半球空间发射的波长在λ -- λ +d λ 范围内的辐射能量 . ?立体角 : 是一个空间角度 , 它是以立体角的角端为中心 , 作一半径为 r 的半球 , 将半球表面上被立体角切割的面积与半径平方 r 2 的比值作为 ------ 的大小 . ?定向辐射强度 : 单位时间内 , 在单位可见面积 , 单位立体角内发射的全部波长的辐射能量称为 ----. ?传质 : 在含有两种或两种以上组分的流体内部 , 如果有浓度梯度存在 , 则每一种组分都有向低浓度方向转移 , 以减弱这种浓度不均匀的趋势 . 物质由高浓度向低浓度方转移过程称为 ----.
复习题 1、试用简明的语言说明热边界层的概念。 答：在壁面附近的一个薄层内，流体温度在壁面的法线方向上发生剧烈变化，而在此 薄层之外，流体的温度梯度几乎为零， 固体表面附近流体温度发生剧烈变化的这一薄层称为 温度边界层或热边界层。 2、与完全的能量方程相比，边界层能量方程最重要的特点是什么? 答：与完全的能量方程相比，它忽略了主流方向温度的次变化率 适用于边界层内，不适用整个流体。 3、式（5—4）与导热问题的第三类边界条件式（ 2 —17）有什么区另 一个包括h 的无量纲数，只是局部表面传热系数，而整个换热表面的表面系数应该把 牛顿冷却公式应用到整个表面而得出。 4、式（5—4）表面，在边界上垂直壁面的热量传递完全依靠导热，那么在对流换热中，流 体的流动起什么作用? 答：固体表面所形成的边界层的厚度除了与流体的粘性有关外还与主流区的速度有关, 流动速度越大，边界层越薄，因此导热的热阻也就越小，因此起到影响传热大小 5、对流换热问题完整的数字描述应包括什么内容？既然对大多数实际对流传热问题尚无法 求得其精确解，那么建立对流换热问题的数字描述有什么意义? 答：对流换热问题完整的数字描述应包括：对流换热微分方程组及定解条件，定解条件 包括，（1）初始条件 （2 ）边界条件 （速度、压力及温度）建立对流换热问题的数字描述 目的在于找出影响对流换热中各物理量之间的相互制约关系，每一种关系都必须满足动量, 能量和质量守恒关系，避免在研究遗漏某种物理因素。 基本概念与定性分析 5-1、对于流体外标平板的流动， 试用数量级分析的方法， 从动量方程引出边界层厚度 解：对于流体外标平板的流动，其动量方程为: 第五章 2 / 2 A / X ，因此仅 h 答： (5— 4) (丄)h(t w t f ) h (2—11) 式（5—4）中的 h 是未知量，而式（2 —17）中的h 是作为已知的边界条件给出, 此外（2 —17）中的 为固体导热系数而此式为流体导热系数，式（ 5— 4）将用来导出 的如下变化关系式: x
学期学年度第 2 湖南涉外经济学院2017—2018《传热学》课程考核试题册1601能源动力机械工程学院学院：专业 年级： 试卷类型：A 100 分钟考核方式：闭卷考试时量： 分）小题，每小题2分，共计20一、选择题（本大题共计10 ）．下列导热过程傅立叶定律表述中，不正确的是（ 1 导热量与温度梯度成正比 B A 热流密度与传热面积成正比 导热量与导热距离成反比 D 热流密度与传热面积无关C ．圆柱壁面双层保温材料敷设过程中，为了减少保温材料用量或减少散热量，应该采取措施是2（）热导率较大的材料在内层 B热导率较小的材料在内层A 根据外部散热条件确定 D材料的不同布置对散热量影响不明显C．采用有限差分法进行导热过程数值计算时，可以有多种离散格式方式，下列不适用的方法是3 ）（ B边界节点，热量守恒法A边界节点，级数展开法 D中心节点，热量守恒法C中心节点，级数展开法） oC的管道穿过室内，为了减小管道向室内的散热，最有效的措施是（表面温度为4.50A 表面喷黑色的油漆 B表面喷白色的油漆 C表面缠绕铝箔 D表面外安装铝箔套筒 tt，则管道中的管道被加热，壁温与流体之间的对数平均温差为5．冷流体流经恒定壁温为△mw的流体平均温度为（） tttt B A +-△△mwm w
tttt/2 -/2 D C +△△mmww6．表面进行膜状凝 结换热的过程中，影响凝结换热作用最小的因素为（） A蒸汽的压力B蒸汽的流速 蒸汽中的不凝性气体D 蒸汽的过热度 C． 第4页共 4 页 页 4 共页3第 一、选择题（本大题共计5小题，每小题2分,共计20分） 1．A；2．B；3．A；4．D；5．A；6．A；7．C ；8．D；9．C；10．B； 二、计算题（本大题共计5小题，每小题4分，共计20分） 1.正确答案是A b x A(t?t)1.5?1.2?(15?5)3621ff W?.8??140???110.004110.256?????h50.720h212。答：正确答案是D ????44??T?T?th?t w1f10 ??44w01???170?4.43??3.63?tt??????1f h50100100???????? 44???TCT5.670.6????? ?170?14.4?184.4℃ 3．正确答案是B ??hA(t?t)解：fw?50.4423h???K) W/(m A(t?t)3.14?0.004?0.1?(109?100)fw 4．B正确答案是??484?? 7.??11631273E??T400?5.67?10b??48????400?.3273?8?5.67?10400??EJ???G0E?0G?.b 4.?9425J?E4.?942511631.7b??.6??4412 ?81?0.1??58?0.A0. 4.正确答案是A稳
工程传热学试题及其 答案
传热学试题 （环境科学与工程学院2003级使用） 班级 姓名 学号 成绩 一、概念题（34分） 答：非周期性的加热或冷却过程可以分为初始状况阶段和正规状况阶段（2分）。前者的温度分布依然受着初始温度分布的影响，也就是说热扰动还没有扩散到整个系统，系统中仍然存在着初始状态，此时的温度场必须用无穷级数加以描述（2分）；而后者却是热扰动已经扩散到了整个系统，系统中各个地方的温度都随时间变化，此时温度分布可以用初等函数加以描述（2分）。 答：时间常数是从导热问题的集总参数系统分析中定义出来的，为 A cV αρτ＝ 0，（1分）从中不难看出，它与系统（物体）的物性、形状大小相关，且与环境状况（换热状况）紧密相联（3分）。因此，同一物体处于不同环境其时间常数是不一样的（2分）。 答： 四个无量纲准则的物理量组成为： 23 Re;Pr ;Pr ;Re νβννTL g Gr Pe a L u ?=?=== ∞。（各1分） Re ――表征给定流场的流体惯性力与其黏性力的对比关系；Pe ――表征给定流场的流体热对流能力与其热传导（扩散）能力的对比关系；Pr ――反映物质的动量扩散特性与其热量扩散特性的对比关系；Gr ――主要表征给定流场在浮升力作用下产生的流体惯性力与其黏性力的对比关系。（各1分） Bi=αL s /λs 而Nu=αL f /λf 。从物理量的组成来看，Bi 数的导热系数λs 为固体的值，而Nu 数的λf 则为流体的值；Bi 数的特征尺寸L s 在固体侧定义，而Nu 数的L f 则在流体侧定义。从物理意义上看，前者反映了导热系统同环境之间的换热
《传热学》考试试题库汇总 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情况下，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：物体不断向周围空间发出热辐射能，并被周围物体吸收。同时，物体也不断接收周围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，它的强烈程度用来衡量。 (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)）
传热学试卷 一.填空题：（共20分）[评分标准：每小题2分] 1．导温系数是材料 物体内部温度扯平能力 的指标，大小等于 λ/ρC 。 2．影响强制对流换热的主要因素有 流体的物性，状态，壁面结构。 3．动量传递和热量传递的雷诺比拟的解为5 /4Re 0296.0x x Nu =，适用条件是Pr=1。 4．影响膜状凝结传热的主要热阻是液膜层的导热热阻。 5．自膜化现象是对流换热系数与壁面尺寸无关，其发生的条件是流体处于湍流自然对流。 6．同一壳管式换热器，逆流布置时对数平均温压最大，顺流布置时对数平均温压最小。 7．在热辐射分析中，把单色吸收率与波长无关的物体称为灰体。 8．通常，把k m w ./12.0≤λ的材料称为保温材料。 9．有效辐射是单位时间内离开物体单位表面的辐射能，它包括本身辐射和反射辐射两部分。 10．傅立叶定律的数学表达式是x t A Q ??-=λ。 二．问答及推导题：（共50分） 1. 名词解释：（10分）[评分标准：每小题2分] ① 辐射力：单位表面积物体在单位时间内向半球空间发射得全部波长的能量. ② 热边界层：在壁面附近温度剧烈变化的薄层. ③ 导温系数：c a ρλ = 表示物体内部温度扯平的能力. ④ 膜状凝结：凝结液能很好的润湿壁面,在壁面上铺展成膜.液膜的热阻为主要热阻. ⑤ 太阳常数：大气层外缘与太阳射线相垂直的单位表面积所接受的太阳辐射能为1367W/m 2 2.试介绍三种强化管内湍流换热的措施，并说明措施的传热学原理。（10分） 答：三种方法（1）流速u 提高，（2）直径d 减小，（3）采用强化的换热面。 —————（6分） 原理n f f f Nu Pr Re 023.08.0= 或2.08 .0d u h ∝———————（4分） 3.根据大容器饱和沸腾曲线，饱和沸腾曲线可分为几个区段？其中哪个区段 具有温压小，换热强的特点？为什么在沸腾换热时必须严格监视并控制热 通量在临界热通量以内？（10分） 答：四个区段， 核态沸腾。———————（4分） 用DNB 监视的原因（1）DNB 之上q 随△t 变化亦小 （2）超过m ax q 时△t 猛增，可达到1000℃，易烧毁设备。———— ———（6分）
第七章 凝结与沸腾换热 1．凝液量：m=(kg/s) 2.水平放置时，凝水量m=(kg/s) 3.壁温t w =1000 , h=12029 w/(m 2·k) 4. 5.此时管下端液膜内已出现紊流。 H=6730 w/(m 2·k) 6.竖壁高 h= mm 7.单管与管束平均表面传热系数之比：管束 单h h = 8．凝结水量 m=? (kg/s) 9.考虑过冷度时，m=?(kg/s) 相差： %39.0%10014 .512 .514.5=?- 10．管长 m L 1= ,管长减少量31 5 .115.1= - 11．凝结表面传热系数 h= w/(m 2·k) 凝液量：m=?(kg/s) 12. 管长能缩短 13．用于水时， h= w/(m 2·k)
与11题相比换热系数倍率 63.72 .7001 .5341= 15．氟利昂 12： φ=42143（W ） 氟利昂 22： φ=50810（W ） 差异：% 16．用电加热时，加热方式是控制表面的热流密度。而采用蒸汽加热则是壁面温度可控的情形。由大容器饱和沸腾曲线可知，当加热功率q 稍超过max q 值时，工况将沿max q 虚线跳至稳定膜态沸腾线，使壁面温度飞升，导致设备烧坏。总之，电加热等依靠控制热流来改变工况的设备，一旦热流密度超过峰值，工况超过热流密度峰值后，沸腾温差将剧烈上升到1000℃左右，壁温也急剧升高，发生器壁烧毁现象。 采用蒸气加热时，工况点沿沸腾曲线依次变化。不会发生壁面温度急剧上升情况。 18．由式（7）t T R s ?= υγρσ2min ,在一定的s T t ,,,,υργσ?五个量中，只有υ ρ随压强变化最大，P 增加时，υρ的增加值将超过T s 的增值和γ的减少，最终使R min 随P 的增加而减小。 19．h=? w/(m 2·k) 20. h=67140 w/(m 2·k) 21.温度降为183℃ h=1585 w/(m 2·k) 与自然对流相比较， 485.01585 769 == 沸腾 自然对然h h 22．Q= w/(m 2·k) ,t w =℃
①Nu准则数的表达式为（A ） ② ③根据流体流动的起因不同，把对流换热分为（ A） ④A．强制对流换热和自然对流换热B．沸腾换热和凝结换热 ⑤C．紊流换热和层流换热D．核态沸腾换热和膜态沸腾换热 ⑥雷诺准则反映了（ A） ⑦A．流体运动时所受惯性力和粘性力的相对大小 ⑧B．流体的速度分布与温度分布这两者之间的内在联系 ⑨C．对流换热强度的准则 ⑩D．浮升力与粘滞力的相对大小 ?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 ?高温换热器采用下述哪种布置方式更安全（ D） ?A．逆流B．顺流和逆流均可 ?C．无法确定D．顺流
?顺流式换热器的热流体进出口温度分别为100℃和70℃，冷流体进出口温度分别为20℃和40℃，则其对数平均温差等于（） A．60.98℃B．50.98℃ C．44.98℃D．40.98℃ ?7．为了达到降低壁温的目的，肋片应装在（ D） ?A．热流体一侧B．换热系数较大一侧 ?C．冷流体一侧D．换热系数较小一侧 21黑体表面的有效辐射（ D）对应温度下黑体的辐射力。 22A．大于B．小于 C．无法比较D．等于 23通过单位长度圆筒壁的热流密度的单位为（ D） 24A．W B．W／m2 C．W／m D．W／m3 25格拉晓夫准则数的表达式为（D ） 26 27.由炉膛火焰向水冷壁传热的主要方式是( A ) 28 A.热辐射 B.热对流 C.导 热 D.都不是 29准则方程式Nu=f(Gr,Pr)反映了( C )的变化规律。 30A.强制对流换热 B.凝结对流换热
31 C.自然对流换热 D.核态沸腾换热 32下列各种方法中，属于削弱传热的方法是( D ) 33A.增加流体流度 B.设置肋片 34 C.管内加插入物增加流体扰动 D.采用导热系数较小的材 料使导热热阻增加 35冷热流体的温度给定，换热器热流体侧结垢会使传热壁面的温度( A ) 36 A.增加 B.减小 C.不变 D.有时增 加，有时减小 37将保温瓶的双层玻璃中间抽成真空，其目的是( D ) 38A.减少导热 B.减小对流换热 39 C.减少对流与辐射换热 D.减少导热与对流换热 40下列参数中属于物性参数的是( B ) 41A.传热系数 B.导热系数 42 C.换热系数 D.角系数 43已知一顺流布置换热器的热流体进出口温度分别为300°C和150°C，冷流体进出口温度分别为50°C和100°C，则其对数平均温差约为( )
传热学基础试题 一、选择题 1．对于燃气加热炉：高温烟气→内炉壁→外炉壁→空气的传热过程次序为 A.复合换热、导热、对流换热 B.对流换热、复合换热、导热 C.导热、对流换热、复合换热 D.复合换热、对流换热、导热 2．温度对辐射换热的影响（ ）对对流换热的影响。 A.等于 B.大于 C.小于 D.可能大于、小于 3．对流换热系数为1000W/（m 2·K ）、温度为77℃的水流经27℃的壁面，其对流换热的热流密度为（ ） A.8×104W/m 2 B.6×104 W/m 2 C.7×104 W/m 2 D.5×104 W/m 2 4．在无内热源、物性为常数且温度只沿径向变化的一维圆筒壁(t 1 >t 2,r 1
A. 换热系数较大一侧 B. 热流体一侧 C. 换热系数较小一侧 D. 冷流体一侧 9. 某热力管道采用两种导热系数不同的保温材料进行保温，为了达到较好的保温效果，应将( )材料放在内层。 A. 导热系数较大的材料 B. 导热系数较小的材料 C. 任选一种均可 D. 不能确定 10．下列各种方法中，属于削弱传热的方法是( ) A.增加流体流速 B.管内加插入物增加流体扰动 C. 设置肋片 D.采用导热系数较小的材料使导热热阻增加 11.由炉膛火焰向水冷壁传热的主要方式是( ) A.热辐射 B.热对流 C.导热 D.都不是 12.准则方程式Nu=f(Gr,Pr)反映了( )的变化规律。 A.强制对流换热 B.凝结对流换热 C.自然对流换热 D.核态沸腾换热 13.判断管内紊流强制对流是否需要进行入口效应修正的依据是( ) A.l/d≥70 B.Re≥104 C.l/d<50 D.l/d<104 14.下列各种方法中，属于削弱传热的方法是( ) A.增加流体流度 B.设置肋片 C.管内加插入物增加流体扰动 D.采用导热系数较小的材料使导热热阻增加 15.冷热流体的温度给定，换热器热流体侧结垢会使传热壁面的温度( ) A.增加 B.减小 C.不变 D.有时增加，有时减小 16.将保温瓶的双层玻璃中间抽成真空，其目的是( ) A.减少导热 B.减小对流换热 C.减少对流与辐射换热 D.减少导热与对流换热 17.下列参数中属于物性参数的是( ) A.传热系数 B.导热系数 C.换热系数 D.角系数 18.已知一顺流布置换热器的热流体进出口温度分别为300°C和150°C，冷流体进 出口温度分别为50°C和100°C，则其对数平均温差约为( ) A.100°C B.124°C C.150°C D.225°C 19.有一个由四个平面组成的四边形长通道，其内表面分别以1、2、3、4表示，已知 角系数X1，2=0.4,X1，4=0.25，则X1，3为( ) A.0.5 B.0.65 C.0.15 D.0.35 20.一金属块的表面黑度为0.4，温度为227°C，它的辐射力是( )；若表面氧化
传热学（一） ?名词解释（本大题共 5 小题，每小题 4 分，共 20 分） 21. 导热基本定律 22. 非稳态导热 23. 凝结换热 24. 黑度 25. 有效辐射 ?简答题 ( 本大题共 2 小题 , 每小题 8 分 , 共 16 分 ) 26. 简述非稳态导热的基本特点。 27. 什么是临界热绝缘直径？平壁外和圆管外敷设保温材料是否一定能起到保温的作用，为什么？ ?计算题（本大题共 2 小题，每小题 12 分，共 24 分） 28. 一内径为 300mm 、厚为 10mm 的钢管表面包上一层厚为20mm 的保温材料，钢材料及保温材料的导热系数分别为 48
和 0.1 ，钢管内壁及保温层外壁温度分别为 220 ℃及 40 ℃，管长为 10m 。试求该管壁的散热量。 29. 一内径为 75mm 、壁厚 2.5mm 的热水管，管壁材料的导热系数为 60 ，管内热水温度为 90 ℃，管外空气温度为 20 ℃。管内外的换热系数分别为和。试求该热水管单位长度的散热量。 ?名词解释 ( 本大题共 5 小题 , 每小题 4 分 , 共 20 分 ) 21. 导热基本定律 : 当导热体中进行纯导热时 , 通过导热面的热流密度 , 其值与该处温度梯度的绝对值成正比 , 而方向与温度梯度相反。 22. 发生在非稳态温度场内的导热过程称为非稳态导热。 或：物体中的温度分布随时间而变化的导热称为非稳态导热。
23. 蒸汽同低于其饱和温度的冷壁面接触时 , 蒸汽就会在壁面上发生凝结过程成为流液体。 24. 物体的辐射力与同温度下黑体辐射力之比。 25. 单位时间内离开单位表面积的总辐射能。 ?简答题（本大题共 2 小题，每小题 8 分，共 16 分） 26. （ 1 ）随着导热过程的进行 , 导热体内温度不断变化 , 好象温度会从物体的一部分逐渐向另一部分转播一样 , 习惯上称为导温现象。这在稳态导热中是不存在的。 （ 2 ）非稳态导热过程中导热体自身参与吸热（或放热），即导热体有储热现象，所以即使对通过平壁的非稳态导热来说，在与热流方向相垂直的不同截面上的热流量也是处处不等的，而在一维稳态导热中通过各层的热流量是相等的。 （ 3 ）非稳态导热过程中的温度梯度及两侧壁温差远大于稳态导热。 27. （ 1 ）对应于总热阻为极小值时的隔热层外径称为临界热绝缘直径。 （2 ）平壁外敷设保温材料一定能起到保温的作用，因为增加了一项导热热阻，从而增大了总热阻，达到削弱传热的目的。
传热学（机械 2009级）试题参考答案及评分标准 2011-- 2012学年下学期 时间 120分钟 传热学 课程 32 学时 2 学分 考试形式： 开卷 专业年级：机械 09级总分 100分，占总评成绩 70 % 注：此页不作答题纸，请将答案写在答题纸上 一、填空（每空 1分，总计 20分） 1. 传热的三种基本方式有 热传导 、 热辐射 、 热对流 。 2. 毕渥数是导热分析中的一个重要的无因次准则，它表征了 固体内部导热热 阻与界面上换热热阻之比 。 3. 对流换热过程的单值性条件有 几何 、 物理 、 时间 、 边界 四项。。 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. 已知某一导热平壁的两侧壁面温差是30℃，材料的导热系数是22W ／(m.K)， 通过的热流密度是300W ／m 2，则该平壁的壁厚是 2.2m 6. 从流动起因，对流换热可分为 自然对流 、 强制对流 。 7. 格拉晓夫准则的物理意义 流体流动时浮升力与粘滞力之比的无量纲量 ； 表达式Gr ＝32v c g tl αν?。 8. 黑体是指 反射率 为0的物体，白体是指 吸收率 为0的物体。 9. 一个由两个表面所构成的封闭系统中，若已知两表面面积A1=0.5A2,角系数 X1,2=0.6，则X2,1= 0.3 。 10. 角系数具有 相对性 、 完整性 、 可加性 的特性。 二、简答题（25分） 1、简单归纳一下导热问题中常见的几类边界条件以及其定义。
（5分） 解：导热问题主要有以下三类边界条件：（１）第一类边界条件:该条件是给定系统边界上的温度分布，它可以是时间和空间的函数，也可以为给定不变的常数值。（2）第二类边界条件:该条件是给定系统边界上的温度梯度，即相当于给定边界上的热流密度，它可以是时间和空间的函数，也可以为给定不变的常数值。（3）第三类边界条件:该条件是第一类和第二类边界条件的线性组合，常为给定系统边界面与流体间的换热系数和流体的温度，这两个量可以是时间和空间的函数，也可以为给定不变的常数值。 2、求解导热问题有哪三种基本方法，简述各自的求解过程及特点。（6分） 解：求解导热问题的三种基本方法是：(1) 理论分析法；(2) 数值计算法；(3) 实验法 三种方法的基本求解过程有： (1) 所谓理论分析方法，就是在理论分析的基础上，直接对微分方程在给定的定解条件下进行积分，这样获得的解称之为分析解，或叫理论解；(2) 数值计算法，把原来在时间和空间连续的物理量的场，用有限个离散点上的值的集合来代替，通过求解按一定方法建立起来的关于这些值的代数方程，从而获得离散点上被求物理量的值；并称之为数值解；(3) 实验法就是在传热学基本理论的指导下，采用对所研究对象的传热过程所求量的方法 三种方法的特点：分析法能获得所研究问题的精确解，可以为实验和数值计算提供比较依据；局限性很大，对复杂的问题无法求解；分析解具有普遍性，
?h （2—11） 第五章 复习题 1、试用简明的语言说明热边界层的概念。 答：在壁面附近的一个薄层内，流体温度在壁面的法线方向上发生剧烈变化，而在此 薄层之外，流体的温度梯度几乎为零，固体表面附近流体温度发生剧烈变化的这一薄层称为 温度边界层或热边界层。 2、与完全的能量方程相比，边界层能量方程最重要的特点是什么？ 答：与完全的能量方程相比，它忽略了主流方向温度的次变化率α 2 A 适用于边界层内，不适用整个流体。 3、式（5—4）与导热问题的第三类边界条件式（2—17）有什么区别？ x 2σ ，因此仅 答： h =- λ ?t ?t ?y y = 0 （5—4） - λ ( ?t ) = h (t - t ) w f 式（5—4）中的 h 是未知量，而式（2—17）中的 h 是作为已知的边界条件给出， 此外（2—17）中的 λ 为固体导热系数而此式为流体导热系数，式（5—4）将用来导出 一个包括 h 的无量纲数，只是局部表面传热系数，而整个换热表面的表面系数应该把 牛顿冷却公式应用到整个表面而得出。 4、式（5—4）表面，在边界上垂直壁面的热量传递完全依靠导热，那么在对流换热中，流 体的流动起什么作用？ 答：固体表面所形成的边界层的厚度除了与流体的粘性有关外还与主流区的速度有关， 流动速度越大，边界层越薄，因此导热的热阻也就越小，因此起到影响传热大小 5、对流换热问题完整的数字描述应包括什么内容？既然对大多数实际对流传热问题尚无法 求得其精确解，那么建立对流换热问题的数字描述有什么意义？ 答：对流换热问题完整的数字描述应包括：对流换热微分方程组及定解条件，定解条件 包括，（1）初始条件 （2）边界条件 （速度、压力及温度）建立对流换热问题的数字描述 目的在于找出影响对流换热中各物理量之间的相互制约关系，每一种关系都必须满足动量， 能量和质量守恒关系，避免在研究遗漏某种物理因素。 基本概念与定性分析 5-1 、对于流体外标平板的流动，试用数量级分析的方法，从动量方程引出边界层厚度 的如下变化关系式： δ x ~ 1 Re x 解：对于流体外标平板的流动，其动量方程为：
下笔如有神读书破万卷案答海洋大学上海 姓名：学号：专业班名： 一．问答题（共36分，每题6分。请将每题的答案写在相应题目的空白处。） 1．厚度为L，导热系数为λ，初始温度均匀为t的无限大平壁，两侧突然置于温度为t的流体中，对f0流换热表面传热系数为h。试定性画出当Bi→∞时的平壁内部温度和流体层温度随时间的变化。 答： ?? 2．蒸气中含有不凝结性气体，对膜状凝结换热有何影响？为什么？ 答：蒸气中含有不凝结性气体，会使得膜状凝结换热表面传热系数大大减小。 原因――蒸气中含有不凝结性气体，在靠近液膜表面的蒸气侧，随着蒸气的凝结，蒸气分压力减小而不凝结气体的分压力增加，蒸气抵达液膜表面进行凝结前，必须以扩散方式穿过聚集在界面附近的不凝结气体层，不凝结气体层的存在增加了传递过程的阻力；同时蒸气分压力的下降，使相应的饱和温度下降，减小了凝结的动力?t＝t-t，也使得凝结过程削弱。ws 3．何为过冷沸腾和饱和沸腾？大容器饱和沸腾曲线可以分为哪几个区域？ 答：过冷沸腾——大容器沸腾中流体主要部分的温度低于相应压力下的饱和温度，则这种沸腾称为过冷沸腾。 饱和沸腾——大容器沸腾中流体主要部分的温度等于相应压力下的饱和温度，则这种沸腾称为过冷沸腾。 大容器饱和沸腾曲线分为：核态沸腾区、过渡沸腾区和膜态沸腾区。 下笔如有神读书破万卷，温度为23，温度为T3，顶部平面的一半为灰表面4．半径为R的半球形容器的内表面为绝热面XX,X,,XX, T1>T2）。试求角系数。T2，另一半为黑表面1，温度为T1（33,1,2122,13,3,0??0XX12,1,21212?R3A121?X?1X??X? 3,,1,31132?4AR2答：31?同理，X2,34111??11???X?X?X?2,333,3,1244
一、单项选择题 1. 在引力场的作用下单存导热只发生在 A．密实的固体中B．液体中C．气体中D．流体中 2.大平板采用集总参数法的判别条件是p121 A．B i>0.1 B．B i=1 C．Bi<0.1 D．B i=0.1 3.无相变对流换热分为 A. 强迫对流和自然对流 B. 沸腾换热和凝结换热 4.实际物体的辐射力比同温度下黑体的辐射力（黑度<1） A.大 B.小 C.一样 D.差不多 5．管内对流换热的流态判别是用 A. Gr B. Re C. Pe D. Gr·Pr 6．导热系数 是物性参数下面说法正确的是p6 A.与材料种类有关 B.与材料温度有关 C. 与材料种类、温度都有关 7．灰体的吸收比与投射辐射的波长分布p374 A.无关 B.有关 C.具有选择性 D.具有一定函数关系 8．格拉晓夫准则数越大，则表征 A.温差越大 B.粘性力越大 C. .浮升力越大 D 惯性力越大 9.在稳态导热中,决定物体内温度分布的是 A.导温系数 B.导热系数 C.传热系数 D.密度 10.对流换热系数为100W/(m2.K) 、温度为10℃的空气流经40℃ 的壁面，其对流换热的热流密度为 A.1×104W/m2 B.2×104W/m2 C.2×103W/m2 D.3×103W/m2 二、判断题 1. 温度不同的等温面或等温线彼此能相交。 2. 热辐射和流体对流及导热一样，需有温差才能发射辐射能。 3. 通过圆筒壁的一维稳态导热时，单位面积上的热流密度不一定处处相等的。 4. 导温系数在某种意义上等同于导热系数，其物理意义也相同。 5. 热量传输一般有导热，热对流及热辐射三种基本形式。 6. 雷诺数表征了浮生力与粘性力之比的一种度量。 7. 沸腾换热和凝结换热属于无相变对流换热。 8. 正常情况下，对流换热中流体的速度边界层和温度边界层可以等效。 9. 通常情况下固体的导热系数比液体和气体的导热系数大。