2008传热学试卷（1）标准答案
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。
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max q 时△t 猛增，可达到1000℃，易烧毁设备。
4.辐射换热与导热.对流相比,有哪些特点？ (10分) 答(1)电磁波,能量形式转换.—————（2分）
(2)不依靠中间介质,在真空中亦可以进行. —————（2分）
(3)在高温时,辐射特别重要,与温度的四次方成正比. —————（2分） (4)热辐射为物体的固有特性. —————（2分） (5)吸收与辐射的总效果为辐射换热. —————（2分）
5.平壁的厚度为δ，两表面的温度分别为t w1和t w2，且t w1＞t w2，平壁材料的导热系数是随温度而变化的，关系式为λ=λ0（1+bt ）。试求热流密度和平壁内的温度分布的表达式。(10分) 解：一求热流密度 由傅立叶定律 dx
dt bt dx
dt q )
1(0+-=-=λλ
(1) —————（1分）
c
t b qx ++
-=)2
1(2
0λ (2) —————（1分）
由边界条件 1,0w t t x == c t b t w w ++
-=)2(02
110λ (3) ———（1分）
2,w t t x ==δ c
t b t q w w ++
-=)2
(2
220λδ (4) ——（1分）
(4)-(3)
)
)](2
(
1[)]
(2
)[(212
102
22
1210w w w w w w w w t t t t b q t t b t t q -++=
-+
-=δ
λλδ （5）———————（1分）
或写成
)
(2
1)]2
(
1[/)(212
102
21λλλλδ
λ+=
++=-=
-
-
w w w w t t b m
w t t q （6）———————（1分）
二求t 的分布
b
b qx b
t t t b t t b t x q
dt
bt dx q dt bt qdx dx
dt bt q w w w t
t x
w 12)
1()
2()2()1()1()
1(0
2
12
2
110
0001
--+
=
+-+=+-=+-=+-=⎰
⎰λλλλλ
1.参阅下图，一支水银温度计被用来测定压缩空气储罐里的空气温度。如果 温度计读数为t H =100℃，套管基部温度为t 0=50℃，套管长度为H=140mm ，套管壁厚δ=1mm ，壁的导热系数为λ=50W/(m.℃)，套管外侧压缩空气的对流换热系数为
h=30W/(m 2.℃) ，试确定测温误差有多大？如果改成不
锈钢制成的套管，不锈钢的导热系数为λ=15W/(m.℃)，测量误差又有多大？ （20分） 〔提示θH =θ0/(chmH)〕
解：（1）A hu
m λ=
u=πd A=πd δ
43
.314.0001
.05030=⨯⨯=
=
=
=
H h
H d d
h H A hu mH λδ
δ
λππλ5.152
)(=+=
-mH
mH
e e mH ch
℃
4.1031
5.1550
1005.151
5.155.151
)()()
(000=--⨯=
--=
--=
-=-t t mH ch t mH ch t t mH ch t t t t H H f f f H ℃4.34.103100-=-=-=∆f H t t t ———————（12分）
（2）改用不锈钢，实际气温仍为℃4.103=f t
