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传热学试题（附答案）一、单选题（共50题，每题1分，共50分）1、在选择离心通风机时根据( )A、实际风量、实际风压B、实际风量、标准风压C、标准风量、实际风压D、标准风量、标准风压正确答案：B2、与平推流反应器比较，进行同样的反应过程，全混流反应器所需要的有效体积要( )A、大B、无法确定C、相同D、小正确答案：A3、某单程列管式换热器，水走管程呈湍流流动，为满足扩大生产需要，保持水的进口温度不变的条件下，将用水量增大一倍，则水的对流传热膜系数为改变前的( )A、1.149倍B、2倍C、不变D、1.74倍正确答案：D4、氯乙烯聚合只能通过( )A、阳离子聚合B、配位聚合C、自由基聚合D、阴离子聚合正确答案：C5、用离心泵向高压容器输送液体，现将高压容器改为常压容器，其它条件不变，则该泵输送液体流量( )，轴功率（）。
A、不确定、不变B、增加、增加C、减小D、增加正确答案：B6、列管换热器中下列流体宜走壳程的是( )A、腐蚀性的流体B、压力高的流体C、被冷却的流体D、不洁净或易结垢的流体正确答案：C7、某并流操作的间壁式换热气中，热流体的进出口温度为90℃和50℃，冷流体的进出口温度为20℃和40℃，此时传热平均温度差△tm=( )。
A、40℃B、30.8℃C、39.2℃正确答案：B8、工业上甲醇氧化生产甲醛所用的反应器为( )A、釜式反应器B、具换热式固定床反应器C、流化床反应器D、绝热式固定床反应器正确答案：D9、离心泵最常用的调节方法是 ( )A、安装回流支路，改变循环量的大小B、改变出口管路中阀门开度C、改变吸入管路中阀门开度D、车削离心泵的叶轮正确答案：B10、当壳体和管速之间温度大于50℃时，考虑热补偿，列管换热器应选用( )A、固定管板式B、套管式C、浮头式正确答案：C11、下面关于裂解气分离流程说法正确的是( )A、一套乙烯装置分离收率和分离流程顺序关系很大，顺序分离流程和前脱乙烷流程、前脱丙烷流程相比乙烯收率最高。
西安交通大学2012—2013 学年第 1 学期《工程热力学》期末考试试题与答案一、选择题【-1】（西安交通大学2012—2013 学年第 1 学期期末考试试题）如图所示，1-2 及1-3 为两个任意过程，而2-3 为一多变指数n为0.9 的多变过程。
下面正确的关系是（）。
A．u1,2 u1,3B．u1,2u1,3C．u1,2u1,3D．u1,2 u1,3E．u1,2u1,3答案：A【-1】（西安交通大学2012—2013 学年第 1 学期期末考试试题）压力升高，水的汽化潜热（）。
A．增加B．减小C．不变D．无法确定答案：B【-1】（西安交通大学2012—2013 学年第 1 学期期末考试试题）下面说法中正确的是（）。
A．某蒸汽的温度若高于临界温度，则不可能通过改变压力使蒸汽液化B．某蒸汽的温度若高于临界温度，则可以通过改变压力使蒸汽液化C．某蒸汽的温度若低于临界温度，则不可能通过改变压力使蒸汽液化答案：A【-1】（西安交通大学2012—2013 学年第 1 学期期末考试试题）末饱和湿空气的干球温度t、湿球温度tW 和露点温度td之间应满足关系（）。
DA．tD tdtWB．tDtWtdC．tWtDtdD．tWtDtd【-1】（西安交通大学2012—2013 学年第 1 学期期末考试试题）制冷循环的工作好坏是以（）来区分的。
A．制冷系数的大小B．制冷能力的大小C．耗功量的大小D．A 和B 答案：D【-1】（西安交通大学2012—2013 学年第 1 学期期末考试试题）可逆过程与准静态过程的主要区别是（）。
A．可逆过程比准静态过程进行得陕得多B．准静态过程是进行得无限慢的过程C．可逆过程不但是内部平衡，而且与外界平衡D．可逆过程中工质可以恢复为初态答案：C【-1】（西安交通大学2012—2013 学年第 1 学期期末考试试题）在T s 图上，任意一个逆向循环其（）。
A．吸热大于放热B．吸热等于放热C．吸热小于放热D．吸热与放热二者关系不定答案：C【-1】（西安交通大学2012—2013 学年第 1 学期期末考试试题）理想气体的比热容是（）。
传热学期终试题B 卷答案及评分标准一、（10分）如图1所示，一个半径为1=100r mm 的实心长圆柱体，具有均匀的内热源4=10Φ3W /m ，导热系数=10λW /m K ⋅（）。
圆柱体处于温度为f t =25C 。
的环境中，与周围环境间的表面传热系数h 为802W /m K ⋅（）。
试求圆柱体外壁温度w t 及圆柱体沿半径方向的温度分布；并求圆柱体内最高温度的位置和大小？图1 解：单位长度圆柱体外表面的散热量为：2=14ΦΦd π⨯⨯=4210(20.1)14π⨯⨯⨯⨯=314.16W （1） （2分）又由=Φ2()4w f h d t t π⨯⨯- （1分）则w t =2(80)4f Φ/d t π⨯+=2314.16/(80(20.1))254π⨯⨯⨯+=150C 。
（1分） 圆柱体内的柱坐标导热微分方程为：1()0d dt Φr r dr dr λ+=（2） （2分） 边界条件为：0r =，0dtdr=；1r r =，w t t = （1分）对（2）式两边积分得2112dt Φr C dr λ+=，由边界条件1得1=0C （1分） 再积分一次得2214Φt r C λ=-+， 由边界条件2得22114w ΦC t r λ=+(1分)。
带入2C 可得圆柱体中的温度场为：2211()4w Φt t r r λ=+-=422110150(0.1)480r +⨯⨯-=2152.5250r - （1分）当r =0时，温度达到最高，最高温度为152.5C 。
（1分） 二、（10分）一块平板宽为1m ，长为1.5m ，在10℃的空气中保持90℃，如果空气流过平板时，板的一面与空气的对流换热量为3.75kW ，试确定空气的流速。
准则关联式：12130.664Re Pr Nu = 层流；4513(0.037Re 871)Pr Nu =- 湍流；（空气热物性参数见表1）。
解：定性温度 10905022f wm t t t ++===℃ （1分） ()2375031.25/1 1.5(9010)Q h W m K A t ===⋅∆⨯⨯- （1分） 假定处于层流3/12/1Pr Re 664.0=Nu1/21/30.664()Pr u xhxλν∞=1/21/3251.531.25 1.50.664()0.6982.8310 1.79510u ∞--⨯⨯=⨯⨯⨯ 94.63/u m s ∞= （2分）6594.63 1.5Re 7.9101.79510u xν∞-⨯===⨯⨯ 紊流 （2分） 与假设不符，故处于紊流。
传热考试题及答案一、选择题（每题2分，共20分）1. 以下哪种传热方式不需要介质？A. 热传导B. 热对流C. 热辐射D. 热传导和热辐射答案：C2. 热传导的传热速率与以下哪个因素无关？A. 温差B. 材料的导热系数C. 传热面积D. 传热距离答案：D3. 热对流的传热系数与以下哪个因素有关？A. 流体的密度B. 流体的粘度C. 流体的流速D. 所有以上因素答案：D4. 黑体辐射的特点是：A. 辐射能力最强B. 辐射能力最弱C. 辐射能力中等D. 无法确定5. 以下哪种材料的导热系数通常最高？A. 金属B. 陶瓷C. 木材D. 塑料答案：A6. 热阻的概念是指：A. 单位时间内通过单位面积的热量B. 单位温差下通过单位面积的热量C. 单位时间内通过单位温差的热量D. 单位温差下通过单位面积的热量答案：D7. 以下哪种情况下热对流的传热系数最大？A. 流体静止B. 流体缓慢流动C. 流体快速流动D. 流体流动速度无法确定答案：C8. 热辐射的传热速率与以下哪个因素无关？A. 物体的表面温度B. 物体的表面颜色C. 物体的表面粗糙度D. 物体的表面形状答案：B9. 热传导的傅里叶定律中，Q表示：B. 温度差C. 导热系数D. 传热面积答案：A10. 热对流的牛顿冷却定律中，h表示：A. 流体的密度B. 流体的粘度C. 流体的流速D. 传热系数答案：D二、填空题（每题2分，共20分）1. 热传导的傅里叶定律表达式为：Q = _______ × _______ × _______。
答案：k × A × (dT/dx)2. 热对流的牛顿冷却定律表达式为：Q = _______ × _______ × _______。
答案：h × A × (Ts - Tf)3. 热辐射的基本定律是_______定律。
答案：斯特藩-玻尔兹曼4. 黑体辐射的辐射能力与物体的_______成正比。
交⼤传热传质学期末试卷-B卷答案⼀、简答（30分）1、答：（a ）质量守恒定律、傅⾥叶定律和能量守恒定律（2分）（b ）导⼊与导出的净热流量 + 对流传⼊的净热流量=单位时间热⼒学能的增量（2分） 2、（6分）答：膜状凝结：如果凝结液体能很好地润湿壁⾯，在壁⾯上铺展成膜，称之为膜状凝结（2分）珠状凝结：当凝结液体不能很好地润湿壁⾯时，凝结液体在壁⾯形成⼀个个⼩液珠，称之为珠状凝结（2分）由于实际⼯程只能够凝结传热过程的污染等诸多因素，使得珠状凝结⽆法长时间保持。
（1分）第三问可以根据学⽣⾃⼰的想法判断是否给分，（1分） 3、答：导热（热传导）、对流（热对流）、辐射（热辐射）（2分）导热：dtq dxλ=- （1分）热流：q h t =? （1分）热辐射：4q T σ=或41T εσ= （1分）4、答：（1）ptc ρτ是⾮稳态项，代表单位体积物体的热⼒学能增量（1分） t t t x x y y z z λλλ++ ? ? ???????????是扩散项，代表单位体积的物体通过导热⽅式获得的净热流量；（1分）Φ是源项，代表单位体积内热源的⽣成热（1分）（2）220d tdx= （1分）⽅程中未出现导热系数，但不能说物理内温度分布与导热系数⽆关（1分）原因：导热微分⽅程是导热过程的通⽤⽅程，其具体的解还要依赖边界条件，如果两侧都是第⼀类边条，则的确⽆关，如果是第三类边条，则有关。
（1分）5、传热学中引⼊相似原理的意义是什么？(4分)答：可以解决对流传热的实验中遇到的三个问题：（1分）（1）测量那些数据；（1分）（2）如何整理实验数据；（1分）（3）指导模化实验（1分）6、表⾯间辐射传热过程中，经常⽤到⾓系数。
请给引⼊⾓系数的意义、应⽤条件及其三个性质各是什么？（5分）答：（1）⾓系数意义：离开表⾯1的能量直接到达表⾯2的份额，⾓系数将影响热辐射的⼏何因素和物理因素分开来处理，简化了热辐射计算（2分）（2）应⽤条件：a 表⾯是漫射的；b 表⾯向外发射的辐射热流密度均匀（1分）（3）相互性、完整性、可加性（2分）⼆、分析推导（28分）1、数值计算的应⽤越来越⼴泛，试给出导热问题数值计算的基本过程，并以矩形区域内（如附图所⽰）的⼆维、稳态、有内热源(Φ)条件下的导热问题为例，进⾏⽹格划分，并在第三类边界条件下推导附图标出的外部⾓点的离散⽅程。
汽车工程学院本科课程考试试卷考试课程与试卷类型：传热学B —A 姓名： 学年学期： 学号： 考试时间： 班级： 一、简答题（每题4分，共40分）1. 黑体的单色辐射率最大位置随温度升高是向长波方向还是向短波方向移动？这种移动的规律是由哪个定律确定的？2. 对于过热器中：高温烟气→外壁→内壁→过热蒸汽的传热过程次序为什么？3. 绝热边界是第几类边界条件？边界上的温度梯度是多少？4. 半径为R 的长圆柱，水平放置在空气中冷却，已知空气的表面传热系数为h ，导热系数为1λ，圆柱体的导热系数为2λ，请写出此时的毕渥数与努塞尔数。
5. 有一表面为灰体的物体放在一个大房间中，试画出由该物体表面与房间内表面构成的封闭空间的辐射换热网络图。
（房间面积与物体表面积相比可以认为无限大） 6. 暖气片的肋片加在空气侧，请解释原因？7. Bi 数满足什么条件，就可以使非稳态导热问题按第三类边界条件所求解的结果转化为第一类边界条件的解？为什么？8. 已知某黑体向外发出的定向辐射强度为)/(100002sr m W I b ⋅=，求该黑体的温度为多少？（写出计算依据）9. 肋效率是不是越高越好？当肋效率1=f η时，肋高是多少？10. 有两块平行放置的大平壁，其中之一是黑体，另一块是灰体。
若两者温度相等。
试问黑体与灰体中哪个辐射力大？黑体与灰体之中哪个有效辐射大？为什么？ 二、实验题（共10分）写出水自然对流换热实验的数据整理成的公式形式，实验中如何实现自然对流换热？实验装置中的冷却管和辅助加热管有什么作用？三、计算题（每题10分，共50分，计算结果小数点后保留2位）1. 在一台1-2型壳管式冷却器中，管内冷却水从16℃升高到35℃，管外空气从119℃下降到45℃。
空气流量为min /6.19kg ，温差修正系数92.0=ψ，换热器的总传热系数为)/(842K m W k ⋅=。
试计算所需的传热面积。
（已知水)/(2.4K kg kJ c p ⋅=，空气)/(009.1K kg kJ c p ⋅=）。
传热学_上海交通大学2中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年1.与稳态问题相比，非稳态导热数值求解过程中，关键是：答案:非稳态项的离散2.显示格式的特点是：答案:与向前差分对应的3.在由表面1和表面2组成的封闭系统中，X1,2与X2,1有什么关系？答案:不确定4.第二类边界条件是什么?答案:已知物体边界上的热流密度5.一金属块的表面发射率为0．4，温度为227℃，它的表面热辐射力是多少?若表面氧化后发射率变成0.9，其表面热辐射力将如何改变?答案:1417.5W／m2，将增大6.有一个由六个平面组成的六边形长通道，其内表面分别以l、2、3、4、5、6表示，已知角系数X12＝0.1、X14＝0.25，X15＝0.25，X16＝0.12，则X13为？答案:0.287.在扩展表面中的导热问题中，只要扩展表面细长，就可按照一维问题处理.答案:错误8.普朗特数Pr不属于物性参数。
答案:错误9.将保温瓶的双层玻璃中间抽成真空，其目的是减小辐射传热。
答案:错误10.增厚圆管外的保温层，管道热损失将减小。
答案:错误11.浓度梯度是传质的一种推动力。
答案:正确12.对管槽内强制对流传热问题，在考虑入口段影响而进行修正时，应该对努赛尔数乘以一个大于1的修正系数，是否正确答案:正确13.集中参数法的概念是：当内外热阻之比趋于0时，影响换热的主要环节是在____的换热能力。
内部热阻很小而温度趋于均匀，不需要关心温度在____的分布，只是____的函数。
（答案格式：xxx；xxx；xxx）答案:边界；空间；时间14.回热器中由烟气向空气预热器传热的主要方式是。
（热对流，热传导，热辐射）答案:热对流15.普朗特数表征的物理意义为答案:流动边界层与热边界层的相对大小。
传热学期末考试题及答案一、选择题（每题2分，共20分）1. 热传导的三种基本方式是：A. 导热、对流、辐射B. 导热、对流、蒸发C. 导热、对流、凝结D. 导热、蒸发、辐射答案：A2. 傅里叶定律描述的是：A. 热传导B. 热对流C. 热辐射D. 热传递答案：A3. 以下哪种流体流动属于层流：A. 湍流B. 层流C. 过渡流D. 紊流答案：B4. 普朗特数（Pr）是描述哪种物理过程的无量纲数：A. 热传导与粘性B. 热传导与对流C. 热传导与辐射D. 对流与辐射答案：B5. 辐射换热中，黑体辐射的特点是：A. 辐射强度与温度无关B. 辐射强度与温度成正比C. 辐射强度与温度的四次方成正比D. 辐射强度与温度的五次方成正比答案：C6. 以下哪种材料具有最好的热绝缘性能：A. 金属B. 玻璃C. 木材D. 陶瓷答案：C7. 热对流换热系数h与流体的哪种性质有关：A. 密度B. 粘度C. 比热容D. 导热系数答案：B8. 在热传导中，如果温差不变，材料的导热系数增大，热流量将：A. 增大B. 减小C. 不变D. 无法确定答案：A9. 以下哪种情况下，流体的对流换热系数会增大：A. 增加流体的流速B. 减少流体的流速C. 增加流体的粘度D. 减少流体的温度答案：A10. 辐射换热中，辐射强度I与辐射角系数F的关系是：A. I与F成正比B. I与F成反比C. I与F无关D. I与F的平方成正比答案：A二、填空题（每空1分，共20分）1. 热传导的基本定律是______定律，其数学表达式为：q = -k *(dT/dx)。
2. 热对流换热的基本方程是______方程，其表达式为：q = h * A * (Ts - Tf)。
3. 普朗特数Pr是描述流体的______和______的无量纲数。
4. 黑体辐射的辐射强度与温度的关系是______定律，即I = σ * T^4。
5. 热绝缘材料的导热系数通常______，因此具有较好的隔热性能。
2007-2008学年第一学期《传热传质学》期末考试试卷1. 概念题（35分，每题5分）① 写出Nu 、Bi 的准则数表达式，并解释Nu 、Bi 数的物理意义及其不同之处。
努赛尔数λhlNu =，物理意义为近壁面流体的无量纲温度梯度，表示对流换热的强弱。
毕渥数 λδh Bi = 或 λhlBi =，物理意义为导热物体内部导热热阻与外部对流换热热阻的相对大小。
Nu 数中λ为流体的导热系数，一般对流换热系数h 未知，Nu 为待定准则数； Bi 数中λ为导热固壁的导热系数，一般对流换热系数h 为已知量，Bi 为已定准则数。
② 强制对流和自然对流分别存在哪两种流动形态？判断强制对流和自然对流流动形态的准则数分别是什么？流动形态主要分为层流和湍流（紊流）；强制对流的流动形态判断准则数为雷诺数νul=Re ，自然对流的流动形态判断准则数为格拉晓夫数23ναtl g Gr ∆=。
③ 试说明在相变对流换热中，产生凝结换热和沸腾换热的必要条件。
产生凝结换热的必要条件：壁面温度小于蒸汽的饱和温度，s w t t <； 产生沸腾换热的必要条件：液体的饱和温度小于壁面温度，s w t t >。
④ 简述维恩位移定律，并由此分析为何炼钢时随着温度的升高，钢锭表面颜色由暗红逐渐变白？维恩位移定律：黑体的最大光谱辐射力对应的波长与温度成反比（或黑体的最大光谱辐射力对应的波长与温度的乘积等于常数）。
mK T m 3108976.2-⨯=λ实际物体的光谱辐射力随波长的分布规律与黑体基本一致。
根据维恩位移定律，炼钢时随着温度T 的增加，热辐射中最大光谱辐射力对应的可见光波长向短波移动，即钢锭表面的颜色由暗红逐渐变白。
⑤ 试分别指出下列基尔霍夫定律表达式的应用层次及其成立的条件。
)()(),,(),(T T T T αελαλε==),(),(T T λαλε=：描述的是半球空间光谱发射率与光谱吸收比的关联，成立条件为辐射表面具有漫射特性，即为漫射表面；)()(T T αε=：描述的是半球空间（全波段）发射率与吸收比的关联，成立条件为与黑体处于热平衡或辐射表面是具有漫射特性的灰体表面（漫灰表面）。
传热学_西安交通大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年1.关于对流换热，下列说法不正确的是：参考答案:流体的粘度小，有碍于流体流动，不利于热对流；2.下列关于膜状凝结和珠状凝结说法错误的是：参考答案:当蒸气的流向与凝结液膜的流向相反时，换热效果一定较好3.关于长度为l，外径为d的水平管外凝结和竖直管外凝结，下列说法中正确的是：参考答案:当l/d=50时，横管的平均表面换热系数是竖管的2倍4.关于湍流膜状凝结的说法中正确的是：参考答案:用某截面处液膜层的当量直径作为特征长度判断液膜的流态5.影响大容器沸腾传热的因素有：参考答案:液位高度_管束排列_过冷度_壁面是否有空穴、缝隙及凹坑等结构6.蒸发器是制冷四大件中很重要的一个部件，低温的冷凝液体通过蒸发器，与外界的空气进行热交换，气化吸热，达到制冷的效果。
以下关于蒸发器的描述正确的有：参考答案:蒸发器采用低肋管增加了换热的有效面积，为沸腾提供了更好的成核条件_管内插入物法可以增加管内扰动、改变管内气液分布，合理地在管中心插入物体可以强化管内沸腾_与满液式蒸发器相比，同等传热面积下，降膜式蒸发器传热介质充灌量小，沸腾换热系数更高7.对于贴近一块热竖壁（壁面足够高）的自然对流来讲，下列说法错误的是：参考答案:从换热壁面下端开始，层流薄层厚度随着高度增加逐渐减小。
8.一个外壁直径为r1热水管，外壁直径为T1。
为了减少热损失，在热水管外包一层外径为r2的保温层，保温层外表面温度为T2，忽略保温层和热水管间接触热阻，下面说法正确的是？参考答案:从r1到r2,热流密度逐渐下降9.以下关于热流密度说法正确的是参考答案:热流密度的值正比于温度的梯度_热流密度是一个矢量10.几何形状规则的有限大物体被加热或冷却而发生非稳态导热过程，该物体的热力学能随什么而变化参考答案:时间11.用同种材料制成的两支热电偶，其热接点可近似看成为球形，且第一支热电偶的热接点直径是第二支热电偶热接点的二倍。
一、 简答（30分）1、 答：（a ）质量守恒定律、傅里叶定律和能量守恒定律 （2分）（b ）导入与导出的净热流量 + 对流传入的净热流量=单位时间热力学能的增量 （2分） 2、 （6分）答：膜状凝结：如果凝结液体能很好地润湿壁面，在壁面上铺展成膜，称之为膜状凝结 （2分） 珠状凝结：当凝结液体不能很好地润湿壁面时，凝结液体在壁面形成一个个小液珠，称之为珠状凝结（2分）由于实际工程只能够凝结传热过程的污染等诸多因素，使得珠状凝结无法长时间保持。
（1分） 第三问可以根据学生自己的想法判断是否给分， （1分） 3、 答：导热（热传导）、对流（热对流）、辐射（热辐射） （2分）导热：dtq dxλ=- （1分）热流：q h t =∆ （1分）热辐射：4q T σ=或41T εσ= （1分）4、 答：（1）ptc ρτ∂∂是非稳态项，代表单位体积物体的热力学能增量 （1分） t t t x x y y z z λλλ⎛⎫∂∂∂∂∂∂⎛⎫⎛⎫++ ⎪ ⎪ ⎪∂∂∂∂∂∂⎝⎭⎝⎭⎝⎭是扩散项，代表单位体积的物体通过导热方式获得的净热流量； （1分）Φ是源项，代表单位体积内热源的生成热 （1分） （2）220d tdx= （1分）方程中未出现导热系数，但不能说物理内温度分布与导热系数无关 （1分）原因：导热微分方程是导热过程的通用方程，其具体的解还要依赖边界条件，如果两侧都是第一类边条，则的确无关，如果是第三类边条，则有关。
（1分）5、 传热学中引入相似原理的意义是什么？(4分)答：可以解决对流传热的实验中遇到的三个问题：（1分） （1）测量那些数据； （1分） （2）如何整理实验数据； （1分） （3）指导模化实验 （1分）6、 表面间辐射传热过程中，经常用到角系数。
请给引入角系数的意义、应用条件及其三个性质各是什么？（5分）答：（1）角系数意义：离开表面1的能量直接到达表面2的份额，角系数将影响热辐射的几何因素和物理因素分开来处理，简化了热辐射计算 （2分）（2）应用条件：a 表面是漫射的；b 表面向外发射的辐射热流密度均匀 （1分） （3）相互性、完整性、可加性（2分）二、 分析推导（28分）1、数值计算的应用越来越广泛，试给出导热问题数值计算的基本过程，并以矩形区域内（如附图所示）的二维、稳态、有内热源(Φ)条件下的导热问题为例，进行网格划分，并在第三类边界条件下推导附图标出的外部角点的离散方程。
导热系数不随温度变化，但各向异性（λx ，λy ）。
（10分）答：（1）导热问题数值计算的基本过程：a 区域离散化；b 建立离散方程；c 设定温度初场；d 确定迭代方法；d 求解代数方程组；f 判断是否收敛；g 如果是则输出计算结果，如果不是则改进初场，继续迭代过程。
（3分）（2）均匀网格如图所示（2分）（3）1,,,1,..++()+()=0222222m n m n m n m n x y f m n f m n t t t t y x x y x yh t t t t x y λλ----∆∆∆∆∆∆+∆Φ--∆∆ （5分）2、如附图所示，一块初始温度均匀且为t i 的平板，左侧(x=0)绝热良好，右侧(x=L)突然受到温度为t ∞的热流体加热，对流换热系数为h 。
（1）请写出平板内的导热微分方程及初始和边界条件；（2）画出初始时刻、中间某两时刻以及最后稳定时刻的平板内部温度分布示意图。
(6分)(1a) Governing equation is: 221t tx a τ∂∂=∂∂ （2分）(1b) Initial Conditions: 0,(,0)i t x t τ== （1分） (1c) Boundary conditions:00,0x t x x =∂==∂; [],(,)x L t x L h t L t x λτ∞=∂=-=-∂ （1分）(2) 四个时刻的温度分布示意曲线见右图。
（2分）3、画出光滑水平传热面上饱和水的池内沸腾曲线图，标出各区域，重要转折点名称？在什么条件下，沸腾曲线中不会出现过渡沸腾？临界热流密度具有怎样的工程意义？（6分） 答：（1）沸腾曲线如右图所示（4分）（2）在控制热流密度条件下，不会出现过渡沸腾。
（1分）（3）对于控制热流密度的沸腾传热过程，一旦热流密度超过峰值，工况将从和太沸腾直接跳到模态沸腾，过热度将猛升至近千度，可能导致设备的烧毁，所以，必须严格控制热力密度确保其在安全范围内。
（1分）4、试从管内强制对流换热的实验关联式0.80.40.023Re Pr Nu =出发，分析强化对流换热的有效措施f二(2)题附图绝热t it ∞有那些。
（6分）答：将λhdNu =，ηρνud ud==Re ，ληρλρηνp p c c a ===//Pr 代入实验关联式，得： ),,,,,(4.08.04.06.02.08.0--=ηρλp c d u f h 或 4.08.04.06.02.08.0023.0--=ηρλp c d u h （3分） 可见：(1) 流速和密度对h 影响最大，增加管内流速可以有效强化传热； (2) h 正比于d -0.2，即采用小直径管可强化传热；(3) 物性参数中导热系数、比热容和密度正比于h ，动力粘度反比于h ，适当选择流体也可以起到强化传热的目的。
（3分） 三、 计算题（42分） 1、2、（10分）答： （1）定性温度20+60==402t C ，-6=16.9610，=0.0276，-6=24.310a ，16.96Pr==0.69824.3（1分） ()33422-629.8(60-20)0.018293+333Gr ==2.541016.9610g tdαν⨯⨯⨯∆=⨯⨯ （1分） 40.25=(Gr Pr)=0.48(2.54100.698)=5.54nm m m Nu C ⨯⨯⨯ （1分）25.540.0276===8.49W (m K)0.018m conv Nu h d λ⨯⋅ （1分） （2）'44844()0.04 3.140.018 5.6710(333293)0.631rads q D T T επσ-∞=-=⨯⨯⨯⨯⨯-=W/m '()rad rad s q h DL T T π∞=-'/()0.631/(3.14*0.018*40)0.279rad rad s h q D T T π∞=-== W/m 2k8.490.2798.769tot rad conv h h h =+=+= W/m 2k （2分） 0.2793.18%8.769rad toth h == （1分） （3）-48.7690.009=3.3310<0.1237hRBi λ⨯==⨯，满足集中参数法 （3分）2、有一块氧化硅制成的电加热板，长，宽和厚度分别是1m, 0.5m 和1mm, 导热系数110W m K λ=⋅（）, 密度37000kg m ρ=。
两面包裹一层厚度10mm 的绝缘层，导热系数20.1W m K λ=⋅（）。
稳态情况下测得绝缘层外壁温80︒C ，环境温度30︒C ，绝缘层外壁和环境间自然对流换热系数21000W m K h =⋅（），不计辐射换热。
试计算此电热板发热功率和内部最高温度。
（10分） （1）发热功率忽略端部散热，该问题可简化为一维、稳态、有内热源、常物性的导热问题，可以采用热阻分析法。
根据能量守恒，稳态时，加热功率等于绝热材料两侧通过自然对流散出去热热量，即(-)100010.52(80-30)=50w hA t t kW ∞Φ==⨯⨯⨯⨯ （5分）（2）内部最高温度最高温度一定是出现在加热器的对称面，而这个面是绝热的，因此，可以根据上表面散热量通过热阻分析法来获得，00-31212(-)0.51(-80)250.5100.01100.1w A t t t kW δδλλ⨯⨯Φ===⨯++，0=132.5C t ︒ （5分）3、一盏100W 的白炽灯，发光时钨丝表面温度可达2800K 。
（1）试计算其最大光谱辐射力对应波长λm 。
（2）如果将灯丝看做黑体，黑体辐射函数值见附表，计算它在可见光波段（0.38-0.76μm ）的辐射份额，并据此说明我国废弃白炽灯对节能减排的意义。
（6分） （1）3=2.910m T m K λ-⨯⋅ 32631=2.910 1.10m m m K m λλμ-⨯⨯⋅= （2）从附表可以查出，=0.38m λμ时，=1000T m K λμ⋅，(0-0.38)=0.00032b F =0.76m λμ时，=2000T m K λμ⋅，(0-0.76)=0.06672b F可见光所占的份额为：(0-0.76)-(0-0.38)=0.0664b b F F （4分）由上述结果可见，可见光只占白炽灯发出能量的6.64%，有93%以上的能量都起到了红外加热的作用，而没有起到照明的作用。
（2分）4、 （6分）如图5所示，截面为等边三角形的管道，边长L=1m ，管道的长度很长，可以忽略端口辐射能量的逸出，回答下列问题： （1）计算角系数X 1,2、X 1,3和X 2,3（2）画出辐射换热的等效网络图答： （1）1231,210.52l l l X l +-== 1321,310.52l l lX l +-== 2,30.5X =（3分）（2） （3分）5、在一水-水套管换热器中，管内为热水，进口温度1=100C t '︒，出口温度1=60C t ''︒；管外流过冷水，进口温度2=20C t '︒，出口温度2=65C t ''︒。
总换热量为=7kW Φ，内管内径=16mm i d ，壁厚=1mm δ，管壁导热系数40W K)λ=⋅，内管外表面对流换热系数21500W (m K)o h =⋅，注：水的物性见附表；管内强制对流换热的实验关联式：0.80.023Re Pr n Nu =，流体被加热时0.4n =，流体被冷却时0.3n =），假设管子内外表面都是洁净的，请确定所需的管子长度。
（10分） 解：（1）管内热水流动的定性温度：111006080C 22f t t t '''++===︒，根据附表：10.674W (m K)λ=⋅，62355.110m μ-=⨯， 4195J K)p c =⋅，Pr 2.21=（1分）E b1 E b2 11ε- 21A εε- 1,21AX311()4195(10060)7100.0417kg s m p m m G c t t G G '''Φ=-=⨯⨯-=⨯⇒= （1分）（2）m i G u A ρ=，440.0417Re 9349.660.0003551 3.140.016i m i m i i ud G d G A d ρμμμπ⨯=====⨯⨯ （1分） 0.80.80.30.023Re Pr 0.0239349.66 2.2143.82n Nu ==⨯⨯= （1分）43.820.6741845.96W K)0.016i i Nu h d λ⨯⇒===⋅ （1分） （3）110.0180.0180.0181ln ln 0.00130321845.960.0162400.0161500o o o o i i i o d d d k h d d h λ=++=++=⨯⨯ 2767.7W (m K)o k =⋅ （2分）（4）由于冷水出口温度高于热水出口温度，因此，该套管式换热器是逆流，于是，对数平均温差为：(6020)(10065)37.44C 6020ln10065m t ---∆==︒-- （2分）（5）o o m k A t Φ=∆ 70004.307767.70.01837.44o o m l m k d t ππΦ⇒===∆⨯⨯⨯ （1分）。
