上海理工大学高等传热学试题及答案(可打印修改)

传热学习题（附参考答案）一、单选题（共56题，每题1分，共56分）1.安装在管路中的阀门( )A、需考虑流体方向B、不必考虑流体方向C、不必考虑操作时的方便D、不必考虑维修时的方便正确答案：A2.用水蒸气在列管换热器中加热某盐溶液，水蒸气走壳程。

为强化传热，下列措施中最为经济有效的是( )A、增大换热器尺寸以增大传热面积B、减少传热壁面厚度C、改单管程为双管程D、在壳程设置折流挡板正确答案：C3.下列不能提高对流传热膜系数的是( )。

A、增大管径；B、利用多管程结构；C、冷凝时在管壁上开一些纵槽。

D、在壳程内装折流挡板；正确答案：A4.离心泵是依靠离心力对流体作功，其作功的部件是( )。

A、电机B、泵轴C、叶轮D、泵壳正确答案：C5.对于活化能越大的反应，速率常数随温度变化越 ( )A、不确定B、大C、小D、无关正确答案：B6.有机玻璃是指( )。

A、聚甲基丙烯酸甲酯B、聚苯乙烯C、聚乙烯D、聚氯乙烯正确答案：A7.水在无相变时在圆形管内强制湍流，对流传热系数αi为1000W ／（m2·℃）若将水的流量增加1倍，而其他条件不变，则αi为( )A、不变B、500C、2000D、1741正确答案：D8.不属于换热器检修内容的是( )A、清扫管束和壳体B、管束焊口、胀口处理及单管更换C、检查修复管箱、前后盖、大小浮头、接管及其密封面，更换垫片D、检查校验安全附件正确答案：D9.间歇反应器的一个生产周期不包括( )A、出料时间B、反应时间C、加料时间D、设备维修时间正确答案：D10.可在器内设置搅拌器的是( )换热器A、套管B、釜式C、热管D、夹套正确答案：D11.流体流量突然减少，会导致传热温差( )。

A、始终不变B、下降C、升高D、变化无规律正确答案：B12.下列哪个选项不是列管换热器的主要构成部件。

( )A、封头B、管束C、外壳D、蛇管正确答案：D13.列管式换热器一般不采用多壳程结构，而采用( )以强化传热效果A、翅片板B、折流挡板C、隔板D、波纹板正确答案：B14.裂解气深冷分离过程中采用的主要方法是( )A、精馏法B、特殊精馏法C、萃取法D、吸附法正确答案：A15.下面关于裂解气分离流程说法正确的是( )A、一套乙烯装置采用哪种流程，主要取决于流程对所需处理裂解气的适应性、能量消耗、运转周期及稳定性、装置投资等几个方面。

传热学（一）第一部分选择题1. 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2. 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3. 单位面积的导热热阻单位为 ( )A. B. C. D.4. 绝大多数情况下强制对流时的对流换热系数 ( ) 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（）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（）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. 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. 有效辐射B. 辐射力C. 反射辐射D. 黑度9. （）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（）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。

12. 一般来说，紊流时的对流换热强度要比层流时。

13. 导热微分方程式的主要作用是确定。

14. 当 d 50 时，要考虑入口段对整个管道平均对流换热系数的影响。

15. 一般来说，顺排管束的平均对流换热系数要比叉排时。

16. 膜状凝结时对流换热系数珠状凝结。

17. 普朗克定律揭示了按波长和温度的分布规律。

18. 角系数仅与因素有关。

19. 已知某大平壁的厚度为 15mm ，材料导热系数为 0.15 ，壁面两侧的温度差为 150 ℃，则通过该平壁导热的热流密度为。

传热学考试题（含参考答案）一、单选题（共50题，每题1分，共50分）1、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、浮头式B、套管式C、固定管板式正确答案：A2、夹套式换热器的优点是( )。

A、传热系数大B、构造筒单，价格低廉，不占器内有效容积C、传热量小D、传热面积大正确答案：B3、换热器中换热管与管板不采用( )连接方式A、胀焊B、焊接C、胀接D、螺纹正确答案：D4、工业生产中，沸腾传热应设法保持在( )A、膜状沸腾区B、自然对流区C、核状沸腾区D、过渡区正确答案：C5、NPSHr表示离心泵( )。

A、吸入口管路进入泵进口处的最小流量B、不发生汽蚀时，泵进口处需要有超过汽化压力还有的富余能量C、吸入口管路可给予的泵进口处超过汽化压力的富余能量正确答案：B6、中压废热锅炉的蒸汽压力为( )A、4.0～10B、4.0～12MPaC、1.4～4.3D、1.4～3.9正确答案：D7、按照离心泵完好标准，轻石脑油返输用离心泵机械密封允许泄漏量( )。

A、允许每分钟10滴B、允许每分钟15滴C、允许每分钟5滴D、比液化气的允许泄漏量多5滴正确答案：A8、会引起列管式换热器冷物料出口温度下降的事故有 ( )A、正常操作时，冷物料进口管堵B、冷物料泵坏C、热物料泵坏D、热物料流量太大正确答案：C9、反应物流经床层时，单位质量催化剂在单位时间内所获得目的产物量称为( )A、催化剂选择性B、空速C、催化剂负荷D、催化剂空时收率正确答案：D10、关于采用贯通吹扫法进行工艺管道的吹扫时，下列说法正确的是( )A、先吹支管道，然后吹扫主管道B、先吹扫主管道，然后吹扫支管道C、使所有管道同时排放D、吹扫没有先后顺序正确答案：B11、总转化率的大小说明新鲜原料最终( )的高低.A、反应速度B、反应深度C、反应时间.正确答案：B12、下列不能用作工程塑料的是( )。

A、聚氯乙烯B、聚甲醛C、聚碳酸酯D、聚酰胺正确答案：A13、关于分离冷区的节能措施，下列说法错误的是( )A、加强保温、减少冷损失B、合理匹配热交换，尽量使冷热物料在高温差下换热，以提高换热效率C、采用高效填料塔提高塔分离效率D、充分回收火炬气正确答案：B14、碱洗塔水洗段的主要作用是( )A、洗涤裂解气中的苯B、涤裂解气中夹带的碱液C、洗涤裂解气中二氧化碳D、洗涤裂解气中的硫化氢正确答案：B15、下列哪个选项不是列管换热器的主要构成部件( )A、封头B、管束C、外壳D、蛇管正确答案：D16、在换热器的操作中，不需做的是( )A、定期更换两流体的流动途径B、定期分析流体的成分，以确定有无内漏C、投产时，先预热，后加热D、定期排放不凝性气体，定期清洗正确答案：A17、关于重大事故的处理原则，下列表述错误的是( )A、可以就地排放油和气体，防止发生着火爆炸等恶性事故B、不跑、冒、滴、漏，不超温、超压、窜压C、事故判断要及时准确、动作迅速，请示汇报要及时，相互联系要及时D、注意保护催化剂及设备正确答案：A18、在蒸气—空气间壁换热过程中，为强化传热，下列方案中的( )在工程上可行A、提高蒸气流速B、提高空气流速C、在蒸气一侧管壁加装翅片，增加冷凝面积D、采用过热蒸气以提高蒸气温度正确答案：B19、列管换热器中下列流体宜走壳程的是( )A、腐蚀性的流体B、不洁净或易结垢的流体C、被冷却的流体D、压力高的流体正确答案：C20、新氢中的惰性气体含量大小对加氢裂化过程( )A、不利B、无影响C、有利正确答案：A21、低温泵的气相平衡线的作用是防止泵的( )。

上海理工大学高等传热学试题及答案(总2页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--1.试求出圆柱坐标系的尺度系数，并由此导出圆柱坐标系中的导热微分方程。

2 .一无限大平板，初始温度为T 0；τ>0时，在x = 0表面处绝热；在x =L 表面以对流方式向温度为t f 的流体换热。

试用分离变量法求出τ>0时平板的温度分布（常物性）。

（需求出特征函数、超越方程的具体形式，范数（模）可用积分形式表示）。

（15分）3.简述近似解析解——积分法中热层厚度δ的概念。

答：近似解析解：既有分析解的特征：得到的结果具有解析函数形式，又有近似解的特征：结果只能近似满足导热解问题。

在有限的时间内，边界温度的变化对于区域温度场的影响只是在某一有限的范围内，把这个有限的范围定义为热层厚度δ。

4.与单相固体导热相比，相变导热有什么特点答：相变导热包含了相变和导热两种物理过程。

相变导热的特点是1.固、液两相之间存在着 移动的交界面。

2.两相交界面有潜热的释放（或吸收）对流部分（所需量和符号自己设定）1 推导极坐标系下二维稳态导热微分方程。

2 已知绕流平板流动附面层微分方程为y uy u V x u u 22∂∂=∂∂+∂∂ν取相似变量为：x u y νη∞= x u f νψ∞=写出问题的数学模型并求问题的相似解。

3 已知绕流平板流动换热的附面层能量积分方程为：⎰=∞∂∂=-δ00)(y y ta dy t t u dx d当Pr<<1时，写出问题的数学模型并求问题的近似积分解及平均Nu （取三次多项式）。

4 写出常热流圆管内热充分发展流动和换热问题的数学模型并求出速度和温度分布及Nu x .O x辐射1．请推导出具有n个表面的净热流法壁面间辐射换热求解公式，并简要说明应用任一种数值方法的求解过程。

2．试推导介质辐射传递方程的微分形式和积分形式，要求表述出各个步骤和结果中各个相关量的含义。

传热学课程考题库学 校系 别 考试时间 150分钟 专业班号 考试日期 年 月 日 姓 名 学号一、问答题 (42分，每小题7分)1． 图1示出了常物性、有均匀内热源 、二维稳态导热问题局部边界区域的网格配置，试用热平衡法建立节点0的有限差分方程式（设∆=∆x y ）。

2． 蒸气与温度低于饱和温度的壁面接触时，有哪两种不同的凝结形式？产生不同凝结形式的原因是什么？3． 有人说：“常温下呈红色的物体表示该物体在常温下红色光的光谱发射率较其它单色光（黄、绿、蓝等）的光谱发射率高”。

你认为这种说法正确吗？为什么？4． 一块厚度为2()δδδ-≤≤x 的大平板，与温度为f t 的流体处于热平衡。

当时间0τ>时，左侧流体温度升高并保持为恒定温度2f t 。

假定平板两侧表面传热系数相同，当0δλ=→h Bi 时，试确定达到新的稳态时平板中心及两侧表面的温度，画出相应的板内及流体侧温度分布的示意性曲线，并做简要说明。

题 号 简 答 题计 算 题总 分123456123得 分•Φx∆y∆10423∞t h ,•Φ图15． 有人说，在电子器件的多种冷却方式中，自然对流是一种最可靠（最安全）、最经济、无污染（噪音也是一种污染）的冷却方式。

试对这一说法作出评价，并说明这种冷却方式有什么不足之处？有什么方法可作一定程度的弥补？ 6． 强化空气－水换热器传热的主要途径有哪些，请列出任意三种途径？二、计算题 (58分)1．(18分) 一块大平板，厚度5cm δ=，有内热源•Φ，平板中的一维稳态温度分布为2=+t b cx ，式中o 200C =b ，2200K/m =-c 。

假定平板的导热系数50W/(m K)λ=，试确定：（1） 平板中内热源•Φ之值；（2） 0=x 和δ=x 边界处的热流密度。

2．(15分) 有一圆柱体，如图2所示，表面1温度1550K =T ，发射率10.8ε=，表面2温度2275K =T ，发射率20.4ε=，圆柱面3为绝热表面，角系数3,10.308=X 。

（完整版）传热学试题库含参考答案《传热学》试题库第⼀早⼀、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。

数表⽰复合传热能⼒的⼤⼩。

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 ____________________________ 。

2(单位时间内所传递的热量， W ，单位传热⾯上的热流量， W/m )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。

传热学考试题（附参考答案）一、单选题（共50题，每题1分，共50分）1、在蒸汽冷凝传热中，不凝气体的存在对α的影响是（）A、无法判断B、会使α大大降低C、会使a大大升高D、对。

无影响正确答案：B2、氨合成塔一般是由内件和外筒两部分组成，其主要目的是（）A、防止腐蚀B、便于制造C、有利于反应D、便于维修正确答案：A3、安装在管路中的阀门（）A、不必考虑流体方向B、不必考虑操作时的方便C、需考虑流体方向D、不必考虑维修时的方便正确答案：C4、对流传热速率等于系数X推动力，其中推动力是（）A、两流体的速度差B、同一流体的温度差C、两流体的温度差D、流体温度和壁温度差正确答案：D5、与液体相比，输送相同质量流量的气体，气体输送机械的（）A、结构设计更简单B、压头相应也更高C、体积较小D、效率更高正确答案：B6、氯丁橡胶的单体是（）oA、3-氯丁二烯B、三氯乙烯C^氯乙烯D、2-氯丁二烯正确答案：D7、以下是内插物管换热器使用较广泛的管内插件。

（）A、金属丝网B、环C、螺旋线D、麻花铁正确答案：D8、某并流操作的间壁式换热气中，热流体的进出口温度为90°C和50℃,冷流体的进出口温度为20℃和40℃,此时传热平均温度差Atm二（）。

A、39.2℃B、30.8℃C、40℃正确答案：B9、各种类型反应器采用的传热装置中，描述错误的是（）A、鼓泡塔反应器中进行的放热应，必需设置如夹套、蛇管、列管式冷却器等塔内换B、间歇操作反应釜的传热装置主要是夹套和蛇管，大型反应釜传热要求较高时，可在釜内安装列管式换热器C、对外换热式固定床反应器的传热装置主要是列管式结构D、同样反应所需的换热装置，传热温差相同时•，流化床所需换热装置的换热面积一定小于固定床换热器正确答案：A10、离心泵开动以前必须充满液体是为了防止发生（）。

A、汽化现象B、气浮现象C、气缚现象D、汽蚀现象正确答案：C11、一套管换热器，环隙为120℃蒸汽冷凝，管内空气从20℃被加热到50℃,则管壁温度应接近于（）A、35℃B、77.5℃C、120℃D、50℃正确答案：C12、有一换热设备，准备在其外面包以两层保温材料.要达到良好的保温效果，应将导热系数较小的保温包在（）层.A、外层Bs外层或内层C、内层正确答案：C13、离心泵内导轮的作用是（）A、转变能量形式B、改变叶轮转向C、增加转速D、密封正确答案：A14、下列脱硫剂对二氧化碳吸附能力较强的是（）A、甲基二乙醉胺B、二乙醇胺C、二异丙醇胺D、一乙醇胺正确答案：A15、离心泵的调节阀（）A、只能安装在进口管路上B、只能安装在旁路上C、安装在进口管路或出口管路上均可D、只能安装在出口管路上正确答案：D16、翅片管换热器的翅片应安装在（）A、α大的一侧B、a小的一侧C、管外D、管内正确答案：B17、在同样的反应条件和要求下，为了更加经济的选择反应器，通常选择（）A、平推流反应器B、不能确定C、间歇反应器D、全混釜正确答案：A18、当换热器中冷热流体的进出口温度一定时，（）的说法是错误的。

传热学测试题（含参考答案）一、单选题（共50题，每题1分，共50分）1、在管壳式换热器中，被冷却的流体宜走管间，可利用外壳向外的散热作用( )A、以免传热过多B、以增强冷却效果C、以免流速过快D、以免流通面积过小正确答案：B2、在温度和压力不变时，改变空速( )加氢裂化的反应深度。

A、也会改变B、不会改变C、或许会改变正确答案：A3、能用于输送含有悬浮物质流体的是( )A、截止阀B、旋塞C、闸阀D、节流阀正确答案：B4、下列聚合物中最易发生解聚反应的是( )A、PB、PMMAC、PPD、PS正确答案：B5、火炬冒黑烟正确的处理方法是( )A、增大消烟蒸汽量B、减小消烟蒸汽量C、增大火炬排放量D、停火炬气压缩机正确答案：A6、关小离心泵的出口阀，吸入口处的压力如何变化( )A、减小B、不能确定C、不变D、增大正确答案：D7、多层串联平壁稳定导热，各层平壁的导热速率( )A、不能确定B、不相等C、下降D、相等正确答案：D8、非烃化合物中，含( )化合物最难被加氢。

A、OB、SC、N正确答案：C9、列管式换热器中，管子的排列一般有直列和错列两种，当传热面积一定时，采用( )排列对流传热系数稍大。

A、错列B、无法确定C、直列正确答案：A10、用于处理管程不易结垢的高压介质，并且管程与壳程温差大的场合时，需选用( )换热器。

A、套管式B、浮头式C、U型管式D、固定管板式正确答案：C11、试比较离心泵下述三种流量调节方式能耗的大小：①阀门调节（节流法）；②旁路调节；③改变泵叶轮的转速或切削叶轮( )A、②>①>③B、②>③>①C、①>③>②D、①>②>③12、双层平壁定态热传导，两层壁厚相同，各层的热导率（导热系数）分别为λl和λ2，其对应的温度差为△t1和△t2，若△t1>△t2，则λl和λ2的关系为( )A、λ1=λ2B、λ1<λ2C、无法确定D、λ1>λ2正确答案：B13、下列过程的对流传热系数最大的是( )。

传热学复习题及其答案传热学是研究热量传递规律的学科，它在工程实践中有着广泛的应用。

以下是一些传热学的复习题及其答案，供学习者参考。

# 一、选择题1. 传热的基本方式有哪三种？- A. 对流- B. 辐射- C. 导热- D. 所有选项都是答案：D2. 傅里叶定律描述的是哪种传热方式？- A. 对流- B. 辐射- C. 导热- D. 都不是答案：C# 二、填空题1. 导热系数是描述材料______能力的物理量。

答案：导热2. 对流换热的特点是热量通过______来传递。

答案：流体的宏观运动# 三、简答题1. 请简述牛顿冷却定律的内容。

答案：牛顿冷却定律指出，物体表面与周围环境之间的热交换速率与它们之间的温差成正比。

2. 什么是黑体辐射定律？其数学表达式是什么？答案：黑体辐射定律描述了理想化的物体（黑体）在不同温度下发出的辐射能量与波长的关系。

其数学表达式为：E(λ,T) = (2πhc^2) / (λ^5) * 1 / (e^(hc/(λkT)) - 1)，其中E(λ,T)是波长为λ在温度T下的辐射强度，h是普朗克常数，c是光速，k是玻尔兹曼常数。

# 四、计算题1. 假设有一厚度为0.05m的墙体，其导热系数为0.6 W/m·K，两侧温差为10°C。

求墙体的热流量。

答案：根据傅里叶定律，热流量Q = k * A * ΔT / d，其中A是面积，ΔT是温差，d是厚度。

假设面积A足够大，可以忽略不计，那么Q = 0.6 * 10 / 0.05 = 120 W。

2. 已知一物体表面温度为300 K，环境温度为20°C，求该物体表面与环境之间的热交换速率，假设对流换热系数为10 W/m²·K。

答案：热交换速率Q = h * A * ΔT，其中h是对流换热系数，A是物体表面积，ΔT是温差。

假设A足够大，可以忽略不计，那么Q = 10 * (300 - 273) = 270 W。

传热学练习题含答案一、单选题（共56题，每题1分，共56分）1.套管冷凝器的内管走空气，管间走饱和水蒸气，如果蒸汽压力一定，空气进口温度一定，当空气流量增加时传热系数K应( )A、减小B、增大C、无法判断D、基本不变正确答案：B2.对流传热速率等于系数×推动力，其中推动力是( )A、两流体的速度差B、流体温度和壁温度差C、两流体的温度差D、同一流体的温度差正确答案：B3.制冷分为四个过程，其中给深冷分离提供冷剂是在( )过程中。

A、蒸发B、压缩C、膨胀D、冷凝正确答案：A4.能用于输送含有悬浮物质流体的是( )A、节流阀B、闸阀C、旋塞D、截止阀正确答案：C5.会引起列管式换热器冷物料出口温度下降的事故有 ( )A、正常操作时，冷物料进口管堵B、冷物料泵坏C、热物料泵坏D、热物料流量太大正确答案：C6.离心泵抽空、无流量，其发生的原因可能有：①启动时泵内未灌满液体；②吸入管路堵塞或仪表漏气；③吸入容器内液面过低；④泵轴反向转动；⑤泵内漏进气体；⑥底阀漏液。

你认为可能的是( )A、①③⑤B、全都是C、全都不是D、②④⑥正确答案：B7.导致列管式换热器传热效率下降的原因可能是( )A、列管结垢或堵塞B、不凝气或冷凝液增多C、道或阀门堵塞D、以上三种情况正确答案：D8.反应压力不变，循环氢纯度越高对加氢反应( )A、不利B、有利C、无影响正确答案：B9.加氢裂化的优点是( )A、可生产高辛烷值汽油B、可生产高十六烷值柴油C、可生产优质航煤正确答案：C10.换热器折流板间距最小为( )mm。

A、100B、80C、20D、50正确答案：D11.蒸汽中不凝性气体的存在，会使它的对流传热系数α值( )A、不变B、降低C、升高D、都可能正确答案：B12.为防止急冷水系统腐蚀，通常在急冷水中注入( )A、KOB、HClC、P2O5D、NaOH正确答案：D13.某换热器中冷热流体的进出口温度分别为T1=400K、T2=300K、t1=200K、t2=230K，逆流时，Δtm=( )KA、100B、132C、170D、200正确答案：B14.为防止反应釜中的物料被氧化，可采用以下措施( )A、向反应釜通N2气或水蒸汽B、对反应釜抽真空C、向反应釜通空气D、将反应釜的物料装满正确答案：A15.套管换热器的换热方式为( )A、混合式B、间壁式C、蓄热式D、其他方式正确答案：B16.关于原料配比，叙述不正确的是( )。

1-21）推导柱坐标系中的导热微分方程因为cos x r ϕ=，sin y r ϕ=，z z =所以有111cos sin 0x xx r y yx r z zx r ϕϕ⎧∂∂==⎪∂∂⎪⎪∂∂==⎨∂∂⎪⎪∂∂==⎪∂∂⎩ 222sin cos 0x xr x y yr x z zx ϕϕϕϕϕ⎧∂∂==-⎪∂∂⎪⎪∂∂==⎨∂∂⎪⎪∂∂==⎪∂∂⎩ 333001x xx z y yx z z zx z ⎧∂∂==⎪∂∂⎪⎪∂∂==⎨∂∂⎪⎪∂∂==⎪∂∂⎩ 由上面关系式我们可得11r H H ===(1.1)2H H r ϕ===(1.2)31z H H ==(1.3)由（1.1）、（1.2）、（1.3）得H r =32211V i i i i H t t q Hx H x =⎛⎫∂∂∇=+ ⎪∂∂⎝⎭∑ (1.4)把（1.1）、（1.2）、（1.3）代入式（1.4）中得柱坐标系中的导热微分方程22222211t t tt r r r r r zϕ∂∂∂∂⎛⎫∇=++ ⎪∂∂∂∂⎝⎭ (1.5)2）推导球坐标系中的导热微分方程因为sin cos x r θϕ=，sin sin y r θϕ=，cos z r θ=所以有111sin cos sin sin cos x xx r y yx r z zx r θϕθϕθ⎧∂∂==⎪∂∂⎪⎪∂∂==⎨∂∂⎪⎪∂∂==⎪∂∂⎩ 222c o s c o s c o s s i n sin x xr x y yr x z zr x θϕθθϕθθθ⎧∂∂==⎪∂∂⎪⎪∂∂==⎨∂∂⎪⎪∂∂==-⎪∂∂⎩ 222s i n s i n s i n c o s 0x xr x y yr x z zx θϕϕθϕϕϕ⎧∂∂==-⎪∂∂⎪⎪∂∂==⎨∂∂⎪⎪∂∂==⎪∂∂⎩ 由上面关系式我们可得11r H H === (1.6)2H H r θ===(1.7)3sin H H r ϕθ===(1.8)由（1.1）、（1.2）、（1.3）得2sin H r θ=把（1.6）、（1.7）、（1.8）代入式（1.4）中得球坐标系中的导热微分方程22222222111sin sin sin t t tt r r r r r r θθθθθϕ∂∂∂∂∂⎛⎫⎛⎫∇=++ ⎪ ⎪∂∂∂∂∂⎝⎭⎝⎭ (1.9)1-4设,,r θϕ为导热系数主轴则sin rr tq r t q r t q r θθϕϕλλθλθϕ⎧∂=-⎪∂⎪∂⎪=-⎨∂⎪∂⎪=-⎪∂⎩(1.10)在非稳态导热微分方程中311i i i i H q q Hx H =⎛⎫∂∇=⎪∂⎝⎭∑ (1.11)其中球坐标系中11H =，2H r =，3sin H r θ=，2sin H r θ=，由（1.10），（1.11）得22222111sin sin sin r t t t q r r r r r r θϕλλθλθθθθϕϕ⎛⎫∂∂∂∂∂∂⎛⎫⎛⎫-∇=++ ⎪ ⎪ ⎪∂∂∂∂∂∂⎝⎭⎝⎭⎝⎭(1.12) 非稳态导热微分方程为V tcq q ρτ∂=-∇+∂ (1.13)将（1.12）代入（1.13）得各向异性介质在球坐标系中(),,r θϕ中的非稳态导热方程22222111sin sin sin r v t t t t cr q r r r r r θϕρλλθλτθθθθϕϕ⎛⎫∂∂∂∂∂∂∂⎛⎫⎛⎫=+++ ⎪ ⎪ ⎪∂∂∂∂∂∂∂⎝⎭⎝⎭⎝⎭(1.14)1-5有题目中的给定的已知条件得sin cos sin sin cos xAch yAch zAsh ηθϕηηθϕηηθη⎧∂=⎪∂⎪⎪∂=⎨∂⎪⎪∂=⎪∂⎩c o s c o s c o s s i n s i n xA s hyA s h zA c hηθϕθηθϕθηθη⎧∂=⎪∂⎪∂⎪=⎨∂⎪∂⎪=-⎪∂⎩s i ns i n s i n c o s 0xAsh yAsh zηθϕϕηθϕϕϕ⎧∂=-⎪∂⎪⎪∂=⎨∂⎪⎪∂=⎪∂⎩由以上公式可得椭球坐标系的拉梅系数为sin H H H Ash ηθϕηθ⎧=⎪⎪=⎨⎪=⎪⎩(1.15)()32222sin sin cos H A sh ch sh ηθηθηθ=+(1.16)把式（1.15）、（1.16）代入（1.4）中得()22222222222222211cot sin sin cos t t t t tt cth A sh A ch sh ηθηηθθηθϕηθηθ⎛⎫∂∂∂∂∂∇=++++⎪∂∂∂∂∂+⎝⎭(1.17)2-1首先对铝导线进行分析求出铝导线的温度场，这是一个一维稳态有内热源的问题 在圆柱坐标系中建立其导热微分方程得10v d dt r q λ⎛⎫⎪⎝⎭+= (2.1)其中λ按常物性处理解导热微分方程得212ln 4v q t r c r c λ=-++ (2.2)把边界条件带入上式求解两个常数0r =，0tr∂=∂求得10c =，所以（2.2）式变为224v qt r c λ=-+(2.3)r R =，w t t =求得224v w q c t R λ=+(2.4)铝导线内温度场为()224v w q t t R r λ=+- (2.5)铝导线单位长度发热量： 222l v I Q q R R ρππ==，所以224v I q Rρπ=横截面积2A R π=，所以0.977R mm ===， 1.954D mm =1R R =为裸线直径；2R 为塑胶线的外径对于裸线：()12l w f Q h t t R π=-(2.6)12lw f Q t t h R π=+(2.7)把（2.7）式带入（2.5）式得()2211124l v f Q qt t R r h R πλ=++-(2.8)把lQ 、vq 带入得（2.8）式得()22221232411124f I I t t R r h R R ρρπλπ=++- (2.9)对于塑胶线：21221122ln w fl D D h R t t Q πλπ-=+ (2.10)222111ln 22w f l D t t Q h R D ππλ⎛⎫=++ ⎪⎝⎭(2.11)把lQ 代入得222122111ln 22w f D I t t R h R D ρπππλ⎛⎫=++ ⎪⎝⎭(2.12)把（2.12）式带入（2.5）式得 ()2222121221111ln 224v f q D I t t R r R h R D ρπππλλ⎛⎫=+++- ⎪⎝⎭即()2222212412211111ln 224f D I I t t R r R h R D R ρρπππλλπ⎛⎫=+++- ⎪⎝⎭ (2.13)设导线内部0r =时温度为0t ，根据题目要求导线内部最高温度与环境温度的温差不得超过 80℃，即080f t t -=℃时通过导线的电流取到最大值。

传热学试题库及参考答案《传热学》试题库及答案第一章概论名词解释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。

填空题热量传递的三种基本方式为、、。

(热传导、热对流、热辐射)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)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)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。

传热学考试题和答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1. 热量传递的三种基本方式是（）。

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. 流体流动B. 质量传递C. 热量传递D. 动量传递答案：C3. 在稳态导热中，温度梯度与热流密度的关系是（）。

A. 正比B. 反比C. 无关D. 相等答案：A4. 牛顿冷却定律中，物体表面与周围流体之间的对流换热系数与（）无关。

A. 流体的物性B. 物体表面的温度C. 流体的流速D. 物体的几何形状答案：B5. 黑体辐射定律中，黑体辐射的强度与温度的关系是（）。

A. 线性关系B. 对数关系C. 指数关系D. 幂次关系答案：C6. 对流换热的努塞尔特数（Nu）是（）。

A. 无量纲数B. 温度的单位C. 长度的单位D. 质量的单位答案：A7. 辐射换热中，两表面之间的角系数（）。

A. 总是等于1B. 总是小于1C. 总是大于1D. 可以大于1答案：B8. 在热传导过程中，如果材料的导热系数增大，则（）。

A. 热阻减小，热流密度增大B. 热阻增大，热流密度减小C. 热阻减小，热流密度减小D. 热阻增大，热流密度增大答案：A9. 相变潜热是指（）。

A. 物质在相变过程中吸收或释放的热量B. 物质在相变过程中吸收或释放的热量与物质的比热容之比C. 物质在相变过程中吸收或释放的热量与物质的质量之比D. 物质在相变过程中吸收或释放的热量与物质的体积之比答案：A10. 热管是一种高效的热传递装置，其工作原理是基于（）。

A. 导热B. 对流C. 辐射D. 相变答案：D二、填空题（每题2分，共20分）1. 热传导的基本定律是______定律，其数学表达式为：q = -kA(dT/dx)。

答案：傅里叶2. 热对流中的换热系数h与流体的______、流速、物体的几何形状等因素有关。

答案：物性3. 辐射换热中，两表面之间的角系数φ的取值范围是______。

7.4 常物性流体在两无限大平行平板之间作稳态层流流动，下板静止不动，上板在外力作用下以恒定速度U 运动，试推导连续性方程和动量方程。

解：按照题意0,0=∂∂=∂∂=xv y v v 故连续性方程0=∂∂+∂∂y v x u 可简化为0=∂∂xu因流体是常物性，不可压缩的，N-S 方程为 x 方向：)(12222yu x u v y p F y u v x u u x ∂∂+∂∂+∂∂-=∂∂+∂∂ρρ 可简化为022=∂∂+∂∂-yv x p F x ηy 方向)(12222yv x v v y p F y v v x v u y ∂∂+∂∂+∂∂-=∂∂+∂∂ρρ 可简化为0=∂∂=ypF y8-3，试证明，流体外掠平壁层流边界层换热的局部努赛尔特数为1212Re Pr x Nu r =证明：适用于外掠平板的层流边界层的能量方程22t t t u v a x y y∂∂∂+=∂∂∂ 常壁温边界条件为0w y t t y ∞==→∞时，时，t=t引入量纲一的温度wwt t t t ∞-Θ=-则上述能量方程变为22u v a x y y∂Θ∂Θ∂Θ+=∂∂∂引入相似变量1Re ()y yx x ηδ===有11()(()22x x xηηηηη∂Θ∂Θ∂''==Θ-=-Θ∂∂∂()y y ηηη∂Θ∂Θ∂'==∂∂∂；22()U y x ηυ∞∂Θ''=Θ∂ 将上三式和流函数表示的速度代入边界层能量方程，得到1Pr 02f '''Θ+Θ=当Pr 1时，速度边界层厚度远小于温度边界层厚度，可近似认为温度边界层内速度为主流速度，即1,f f η'==，则由上式可得Pr ()2d f d η''Θ'=-'Θ，求解可得 1212()()Pr 2Pr(0)()erf ηηπΘ='Θ=则12120.564Re Pr x xNu = 8-4，求证，常物性不可压缩流体，对于层流边界层的二维滞止流动，其局部努赛尔特数满足10.4220.57Re Pr x Nu =⋅证明：对于题中所给情况，能量方程可表示为22u v x y yθθθα∂∂∂+=∂∂∂其中，,,()u v y x ψψψθθηθ∂∂==-===∂∂故上式可转化为Pr02θζθ'''+⋅⋅= 经两次积分，得到0000Pr [exp()]2()Pr [exp()]2d d d d ημμζηηθμζηη∞-=-⎰⎰⎰⎰ 定义表面传热系数s x s q h T T ∞=-，则(0)q '= 进一步，进行无量纲化处理，引入局部努赛尔特数12(0)Re x x x h x x Nu k ⋅'===其中1200Re (0)Pr [exp()]2xd d μθζηη∞'=-⎰⎰ 针对层流边界层的条件，查由埃克特给出的计算表如下：不同Pr 数下，常物性层流边界层，12Re x Nu -⋅的值故可看出，12Re x Nu -⋅=常数，进而，12()=x h xu k υ-∞⋅=1常数C ， 由1m u C x ∞=⋅，得11212m C khxυ-=⋅对于二维滞止流，m=1，则h 也为常数，从x=0到x 处的平均热导率h m 定义为1xm h hdx x =⎰故11112212120121m m x m C k C k h x dx x x m υυ--=⋅=⋅⋅+⎰， 则21m h h m =+，由此可看出，在m=1时，努赛尔特数的近似解可以很好的表示为10.4220.57Re PrxNu=⋅同样的，我们也可以得到三维滞止流的近似解10.4220.76Re PrxNu=⋅。