西安交通大学2015年春学期《传热学(高起专)》在线作业满分答案

《传热学》上机大作业二维导热物体温度场的数值模拟学校：西安交通大学姓名：张晓璐学号:10031133班级：能动A06一．问题（4-23）有一个用砖砌成的长方形截面的冷空气通道，形状和截面尺寸如下图所示，假设在垂直纸面方向冷空气和砖墙的温度变化很小，差别可以近似的予以忽略。

在下列两种情况下计算：砖墙横截面上的温度分布；垂直于纸面方向上的每米长度上通过墙砖上的导热量。

第一种情况：内外壁分别维持在10C ︒和30C ︒第二种情况：内外壁与流体发生对流传热，且有C t f ︒=101，)/(2021k m W h ⋅=，C t f ︒=302，)/(422k m W h ⋅=，K m W ⋅=/53.0λ二．问题分析 1.控制方程02222=∂∂+∂∂ytx t 2.边界条件所研究物体关于横轴和纵轴对称，所以只研究四分之一即可，如下图：对上图所示各边界：边界1：由对称性可知：此边界绝热，0=w q 。

边界2：情况一：第一类边界条件C t w ︒=10情况二：第三类边界条件)()(11f w w w t t h ntq -=∂∂-=λ 边界3：情况一：第一类边界条件C t w ︒=30情况二：第三类边界条件)()(22f w w w t t h ntq -=∂∂-=λ 三：区域离散化及公式推导如下图所示，用一系列和坐标抽平行的相互间隔cm 10的网格线将所示区域离散化，每个交点可以看做节点，该节点的温度近似看做节点所在区域的平均温度。

利用热平衡法列出各个节点温度的代数方程。

第一种情况： 内部角点：11~8,15~611~2,5~2)(411,1,,1,1,====++++=+-+-n m n m t t t t t n m n m n m n m n m 平直边界1：11~8),2(415~2),2(411,161,16,15,161,11,12,1,=++==++=+-+-n t t t t m t t t t n n n nm m m m平直边界2：7,16~7,107~1,6,10,,======n m t n m t n m n m平直边界3：12,16~2,30;12~1,1,30,,======n m t n m t n m n m第二种情况： 内部角点：11~8,15~611~2,5~2)(411,1,,1,1,====++++=+-+-n m n m t t t t t n m n m n m n m n m 平直边界1：11~8),2(415~2),2(411,161,16,15,161,11,12,1,=++==++=+-+-n t t t t m t t t t n n n nm m m m平直边界2：7,16~7206~1,61.0,10,)2(222111111,1,,1,======∆=∆︒=+∆∆+++=-+-n m h n m m y x C t xh t xh t t t t f f n m n m n m n m λλ平直边界3：12,16~2411~1,11.0,30,)2(222222221,1,,1,======∆=∆︒=+∆∆+++=-+-n m h n m m y x C t xh t xh t t t t f f n m n m n m n m λλ内角点：20,10,)3(22)(2111116,67,78,67,57,6=︒=+∆∆++++=h C t xh t xh t t t t t f f λλ外角点：4,30,)1(222222211,112,212,1=︒=+∆∆++=h C t xh t x h t t t f f λλ4,30,2222222,11,21,1=︒=+∆∆++=h C t xh t xh t t t f f λλ4,30,22222212,1511,1612,16=︒=+∆∆++=h C t xh t xh t t t f f λλ20,10,2111112,61,51,6=︒=+∆∆++=h C t xh t xh t t t f f λλ20,10,2111118,167,157,16=︒=+∆∆++=h C t xh t xh t t t f f λλ四．编程计算各节点温度和冷量损失（冷量推导在后面）（用fortran编程）由以上区域离散化分析可以得到几十个方程，要求解这些方程无疑是非常繁琐的，所以采用迭代法，用计算机编程求解这些方程的解，就可以得到各点温度的数值。

西交《传热学（高起专）》在线作业
一、单选题（共40 道试题，共80 分。

）
1. 1
A.
B.
C.
D.
正确答案：A
2. 单纯的导热发生在中。

A. 气体
B. 液体
C. 固体
D. 以上三种物体
正确答案：C
3. 下列哪个准则数反映了流体物性对对流换热的影响?()。

A. 雷诺数
B. 雷利数
C. 普朗特数
D. 努谢尔特数
正确答案：C
4. 下列哪种物质中不可能产生热对流（）
A. 空气
B. 水
C. 油
D. 钢板
正确答案：D
5. 稳态导热是指（）。

A. 温度不随时间变化
B. 温度不随空间位置变化
C. 温度在各点值相等
D. 温度不随时间和空间位置变化
正确答案：A
6. 由辐射物体表面因素产生的热阻称为（）
A. 导热热阻
B. 对流热阻
C. 表面热阻。

(单选题)1: 物性参数为常数的一圆柱导线，通过的电流均匀发热，导线与空气间的表面传热系数为定值，建立导线的导热微分方程采用（）。

A: 柱坐标下一维无内热源的不稳态导热微分热方程
B: 柱坐标下一维无内热源的稳态导热微分热方程
C: 柱坐标下一维有内热源的不稳态导热微分热方程
D: 柱坐标下一维有内热源的稳态导热微分热方程
正确答案: D
(单选题)2: 下列工质的普朗特数最小的是( )
A: 水
B: 空气
C: 液态金属
D: 变压器油
正确答案: C
(单选题)3: 流体外掠光滑管束换热时，第一排管子的平均表面传热系数与后排管子平均表面传热系数相比，第一排管子的平均表面传热系数（）。

A: 最小
B: 最大
C: 与其他各排相同
D: 不确定
正确答案: A
(单选题)4: 采用蒸汽和电加热器对水进行加热，下列说法正确的是（）。

A: 采用蒸汽对水进行加热易使容器烧毁
B: 采用电加热器对水进行加热易使容器烧毁
C: 采用蒸汽和电加热器对水进行加热，使容器烧毁的可能性一样
D: 采用蒸汽和电加热器对水进行加热，都不会使容器烧毁的
正确答案: B
(单选题)5: 炉墙内壁到外壁的热传递过程为（）。

A: 热对流
B: 复合换热
C: 对流换热
D: 导热
正确答案: D
(单选题)6: 在条件下，热边界层厚度与流动边界层厚度是相等的。

A: Pr<1
B: Pr>1
C: Pr=1
D: 不确定
正确答案: C。

西安交通大学15年7月课程考试《传热学(高起专)》作业考核试题一、简答题（共 5 道试题，共 50 分。

）1.为什么蒸气中含有不凝结气体会影响凝结换热的强度？答：不凝结气体的存在，一方面使凝结表面附近的蒸气的分压力降低，从而蒸汽饱和温度降低，使传热驱动力即温差（ts-tw）减小；另一方面凝结蒸气穿过不凝结气体层到达壁面依靠的是扩散，从而增加了阻力。

上述两方面的原因使不凝结气体存在大大降低了表面传热系数，使换热量降低。

所以实际冷凝器中要尽量降低并排除不凝结气体。

2.简述沸腾换热的特点。

答：（1）同凝结换热一样，沸腾换热亦属于有相变的对流换热，沸腾时加热表面的热量也是通过导热和对流的联合作用传递给沸腾液体，不同的是液体在受热的同时将伴随发生相的变化，即从液相变为气相，因此牛顿冷却定律仍然适用即q=h(tw-ts)。

（2）引起沸腾换热一般有两种加热方式，即控制壁温（即改变壁温tw与液体饱和温度ts之差△t=tw-ts）和控制热流（即改变壁面处的热流密度q）。

（3）沸腾换热的推动力是△t（=tw-ts）。

因此壁面过热是产生沸腾换热的先决条件。

（4）发生沸腾换热时，汽泡只在加热面个别地方产生，且汽泡要长到一定尺寸后，才会离开加热表面，然后由周围液体补充，重新形成汽泡，如此周而复始。

汽泡不断形成，长大，脱离，对加热面附近流体产生剧烈扰动，因此沸腾换热的强度远比其他条件相同时的无相变对流换热强，其表面传热系数很大。

3. 有一台钢管换热器，热水在管内流动，空气在管束间作多次折流横向冲刷管束以冷却管内热水。

有人提出，为提高冷却效果，采用管外加装肋片并将钢管换成铜管。

请你评价这一方案的合理性。

答：该换热器管内为水的对流换热，管外为空气的对流换热，主要热阻在管外空气侧，因而在管外加装肋片可强化传热。

注意到纲的导热系数虽然小于铜的，但该换热器中管壁导热热阻不是传热过程的主要热阻，因而无需将钢管换成铜管。

4.什么叫大空间自然对流换热？什么叫有限空间自然对流换热？这与强制对流中的外部流动和内部流动有什么异同？答：所谓大空间的自然对流，是指热边界层的发展不受到干扰或阻碍的自然对流，而不拘泥于几何上的很大或无限大。

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西安交通大学15年7月《传热学》考查课试题西交《传热学》在线作业单选题多选题一、单选题（共30 道试题，共60 分。

）1. 以下不属于流体横掠单管时的现象的是（）。

A. 在单管外行成边界层B. 流体横掠单管将发生扰流脱体C. 流体在脱体前处于层流状态D. 发生脱体后流体将产生回流正确答案：C 满分：2 分2. 炉墙内壁到外壁的热传递过程为（）。

A. 热对流B. 复合换热C. 对流换热D. 导热正确答案：D 满分：2 分3. 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正确答案：D 满分：2 分4. 在热平衡的条件下，任何物体对黑体辐射的吸收率（）同温度下该物体的黑度。

A. 大于B. 小于C. 恒等于D. 无法比较正确答案：C 满分：2 分5. 有ε—NTU法进行换热器的校核计算比较方便，这是因为( )。

A. 流体出口温度可通过查图得到B. 不需要计算传热系数C. 不需要计算对数平均温差D. 不需要进行试算正确答案：C 满分：2 分6. 简单顺、逆流换热器平均温差的计算中，需要对传热过程做一些假设，以下不属于这种假设的是（）。

A. 冷、热流体的质量流量计比热容在整个换热面上都是常量B. 传热系数在整个换热面上不变C. 换热器无散热损失D. 计及换热面中沿管子轴向德导热量正确答案：D 满分：2 分7. 下列材料中，导热系数最大的是（）。

A. 纯铜B. 纯铁C. 黄铜D. 天然金刚石正确答案：A 满分：2 分8. 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≥70B. l/d<50C. Re≥104D. l/d<104正确答案：B 满分：2 分9. 单位面积的导热热阻单位为（）。

A. ㎡·KB. ㎡·K/WC. W/㎡D. W/m·K正确答案：B 满分：2 分10. 在可见光范围内，黑漆的吸收率为多少（）。

物理化学（高起专）西交《物理化学（高起专）》在线作业一,判断题1. A. 错误B. 正确?正确答案：B2. 在101.325kPa的大气压下，将蔗糖在水中的稀溶液缓慢地降温，首先析出的为纯冰。

相对于纯水而言，加入蔗糖将会出现，蒸汽压升高；沸点升高；凝固点升高。

A. 错误B. 正确?正确答案：A3. A. 错误B. 正确?正确答案：B4. 气体本身没有体积；气体与气体之间无相互作用力是理想气体在微观上的特征A. 错误B. 正确?正确答案：B5. 如同理想气体一样，理想溶液中分子间没有相互作用力。

A. 错误B. 正确?正确答案：A6. A. 错误B. 正确?正确答案：A7. 只有广度性质才有偏摩尔量。

A. 错误B. 正确?正确答案：B8. 状态函数在数学上的主要特征是具有全微分性质。

A. 错误B. 正确?正确答案：B9. 孤立体系的热力学能是守恒的。

A. 错误B. 正确?正确答案：B10. 二组分沸点-组成图中，处于最高或最低恒沸点时其自由度为零。

A. 错误B. 正确?正确答案：B11. A. 错误B. 正确?正确答案：B12. 在相同的温度和压力下，把一定体积的水分散成许多小水滴，这一变化过程中水的表面张力保持不变。

A. 错误B. 正确?正确答案：A13. A. 错误B. 正确?正确答案：B14. A. 错误B. 正确?正确答案：A15. A. 错误B. 正确?正确答案：A16. 温度与表面张力的关系是：温度升高表面张力降低。

A. 错误B. 正确?正确答案：B17. 在绝热体系中发生一个不可逆过程，从状态Ⅰ到Ⅱ，则不论用什么方法，体系再也回不到原来状态了。

A. 错误B. 正确?正确答案：B18. A. 错误B. 正确?正确答案：A19. 标准电极电势等于电极与周围活度为1的电解质之间的电势差。

A. 错误B. 正确?正确答案：A20. 溶剂中溶入挥发性溶质，肯定会引起溶液的蒸汽压升高。

A. 错误B. 正确?正确答案：A21. 含不挥发性溶质的理想稀溶液的沸点总是高于纯溶剂的沸点。

一、单选题（共 30 道试题，共 60 分。

）V 1. 同一流体以同一流速分别进行下列情况对流换热，表面传热系数最大的是( )。

. 横掠单管. 在管内流动. 纵掠平板. 纵掠单管标准答案：2. 稳态导热是指( )。

. 温度不随时间变化. 温度不随空间位置变化. 温度在各点值相等. 温度不随时间和空间位置变化标准答案：3. 夏季，有一锅热稀饭，为使稀饭凉的更快一些，( )可以使稀饭凉得最快。

. 搅动锅中的稀饭. 把锅放入凉水中. 把锅放入凉水中，搅动锅中的稀饭. 把锅放入凉水中，搅动凉水标准答案：4. 在非稳态导热时，物体的温度随着( )。

. 形状变化. 重量变化. 时间变化. 颜色变化标准答案：5. 由于蒸汽中存在空气，会使水蒸气凝结时表面传热系数( )。

. 不变. 增大. 减小. 不确定标准答案：6. 下列工质的普朗特数最小的是( )。

. 水. 空气. 液态金属. 变压器油标准答案：7. 不稳态导热采用有限差分方法求解温度场，关于差分方程，下列说法错误的是( )。

. 显式差分格式是温度对时间的一阶导数采用向前差分获得，具有稳定性条件. 隐式差分格式是温度对时间的一阶导数采用向后差分获得，没有稳定性条件. 显式差分格式中温度对位置的二阶导数采用中心差分格式获得. 隐式差分格式中温度对位置的二阶导数采用向后差分获得标准答案：8. 若换热器中，一侧流体为冷凝过程（相变），另一侧为单相流体，下列说法正确的是( )。

. 逆流可获得比顺流大的换热温差. 顺流可获得比逆流大的换热温差. 逆流和顺流可获得相同的温差. 垂直交叉流可获得最大换热温差标准答案：9. 蒸汽沿向下方向外掠光滑管束凝结换热时，第一排管子的平均凝结表面传热系数( )。

. 最小. 最大. 与其他各排相同. 不确定标准答案：10. 灰体表面热阻与( )有关。

. 表面粗糙度. 表面尺寸. 表面材料. 表面位置标准答案：11. 在稳态导热中,决定物体内温度分布的是( )。

单选题答案选项是在相同温度条件下黑体D辐射能力最强的物体按照导热机理,水在()水蒸气C状态下的导热系数最小按照导热机理,水在状态下的导热系数最小水蒸气C。

北方深秋季节,晴朗的早晨,树叶上常常可看上表面A到结了霜。

则树叶结霜表面是()不稳态导热采用有限差分方法求解温度场,隐式差分格式中温度对位置的二阶导数采用向后差分获得D关于差分方程,下列说法错误的是()。

采用蒸汽和电加热器对水进行加热,下列说采用电加热器对水进行加热易使容器烧毁B法正确的是()常物性流体管內受迫流动,沿管长流体的平均温度,在常热流边界线性,对数曲线D条件下呈变化,在常壁温边昦条件下呈()规律变化大气层能阻止地面上绝大部分的热辐射穿温室效应B透过,这称之为大气层的(单纯的导热发生在()固体C中单位时间内离开单位有效辐射A表面积的总辐射能为该表面的()当通过固体壁面传热在流体表面传热系数小的一侧加肋,传热效果好A 时,采用加肋增强传热,说法正确的是()。

冬天时节,棉被经过白棉被变厚了,棉被的导热系数变小了C天晾晒,晚上人盖着感觉暖和,是因为对流换热以( )作为基牛顿冷却公式B本计算公式。

灰体表面热阻与()有表面粗糙度A关绝大多数情况下强制大于C对流时的对流换热系数(自然对流空间辐射热阻与()无表面粗糙度A关流体分别在较长的粗管和细管内作强制紊细管内的换热系数大C流对流换热,如果流速等条件相同,则()流体外掠光管束换热时,第一排管子的平均表面传热系数与后排最小A 管子平均表面传热系数相比,第一排管子的平均表面传热系数()暖气片外壁与周围空气之间的换热过程为复合换热D()。

判断同类现象是否相似的充分必要条件为单值性条件相似,已定的同名准则相等A()。

强化流体在管内对流在管内加内插物A 换热的措施有()。

若换热器中,一侧流体为冷凝过程(相变),另逆流和顺流可获得相同的温差C 一侧为单相流体,下列说法正确的是(随着沸腾换热表面过热度增加,气化核心逐渐增多,后增加的气化小B 核心的大小较之于先形成的核心大小要()。