中南大学传热学试题+答案资料

中南大学2013年硕士研究生入学考试试题考试科目代码及名称：945 传热学注意：1、所有答案（含选择题、填空题、判断题、作图题等）一律答在专用答题纸上，写在试题纸上或其他地点一律不给分。

2、作图题可以在原试题图上作答，然后将“图”撕下来贴在答题纸上相应位置。

3、考试限时：3 小时；总分：150 分。

一、简答题（60分）1、Nu准则数与Bi准则数在定义及物理意义上有何不同？（10分）2、若用加大流体流速的方法，使光滑直管内的平均换热系数加大为原来的3倍，若管径不变，流体物性已知并为定值，流动形态为紊流，试推算流体流速应加大为原来多少倍？（10分）3、对于附图所示的两种水平夹层，试分析冷、热表面间热量交换的方式有何不同？如果要通过实验来测定夹层中流体的导热系数，应采用哪一种布置？（10分）4、请解释为什么高效的隔热保温材料常常做成多孔结构？（10分）5、北方深秋季节的清晨，树叶叶面上常常结霜，试问树叶上、下表面的哪一面上容易结霜？为什么？（10分）6、试解释热水瓶的保温原理？（10分）二、计算与分析题（90分）1、试利用传热学知识设计一个测量气体热导率的装置，请说明设计过程中应考虑哪些因素，给出设计示意图与气体热导率计算公式，并估计采用你所设计装置计算热导率可能产生的误差。

（30分）2、两块平行大平板，发射率分别为0.5和0.8，现在往两大平板之间增加一块发射率为0.05的遮热板，试计算增加遮热板之后，两平板之间的换热量减少的百分率？（30分）3、一台逆流式换热器用来冷却11号润滑油，冷却水在管内流动，入口温度t 21=20℃，出口温度t 22=50℃，流量为3kg/s ；热油入口温度为t 11=100℃，出口温度为t 12=60℃，传热系数k=350w/(m 2·K)。

试计算热油的流量和换热器所需的换热面积。

（30分） 35℃时冷却水的比热取C p =4.174kJ/(kg ·K)80℃时热油的比热取C p =2.194 kJ/(kg ·K)。

零、基本概念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，称为外表对流传热，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，称为外表辐射传热，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。

11．温度场：某一瞬间物体内各点温度分布的总称。

一般来说，它是空间坐标和时间坐标的函数。

12．等温面(线)：由物体内温度相同的点所连成的面〔或线〕。

13．温度梯度：在等温面法线方向上最大温度变化率。

14．热导率：物性参数，热流密度矢量与温度降度的比值，数值上等于1 K／m的温度梯度作用下产生的热流密度。

热导率是材料固有的热物理性质，表示物质导热能力的大小。

①Nu准则数的表达式为（A ）②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③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④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⑤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⑥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℃⑦7．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⑧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⑨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／m3⑩格拉晓夫准则数的表达式为（D ）⑪.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⑪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⑪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⑪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⑪将保温瓶的双层玻璃中间抽成真空，其目的是( D )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⑪下列参数中属于物性参数的是( B )A.传热系数B.导热系数C.换热系数D.角系数⑪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°CB.124°CC.150°CD.225°C⑪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（ A ）A.复合换热、导热、对流换热B.导热、对流换热、复合换热C.对流换热、复合换热、导热D.复合换热、对流换热、导热⑪温度对辐射换热的影响（ D ）对对流换热的影响。

绪论思考题与习题（89P -）答案：1．冰雹落体后溶化所需热量主要是由以下途径得到： Q λ—— 与地面的导热量 f Q ——与空气的对流换热热量注：若直接暴露于阳光下可考虑辐射换热，否则可忽略不计。

2．略 3．略 4．略 5．略6．夏季：在维持20℃的室内，人体通过与空气的对流换热失去热量，但同时又与外界和内墙面通过辐射换热得到热量，最终的总失热量减少。

（T T 〉外内）冬季：在与夏季相似的条件下，一方面人体通过对流换热失去部分热量，另一方面又与外界和内墙通过辐射换热失去部分热量，最终的总失热量增加。

（T T 〈外内）挂上窗帘布阻断了与外界的辐射换热，减少了人体的失热量。

7．热对流不等于对流换热，对流换热 = 热对流 + 热传导 热对流为基本传热方式，对流换热为非基本传热方式 8．门窗、墙壁、楼板等等。

以热传导和热对流的方式。

9．因内、外两间为真空，故其间无导热和对流传热，热量仅能通过胆壁传到外界，但夹层两侧均镀锌，其间的系统辐射系数降低，故能较长时间地保持热水的温度。

当真空被破坏掉后，1、2两侧将存在对流换热，使其保温性能变得很差。

10．t R R A λλ=⇒ 1t R R A λλ==2218.331012m --=⨯11．q t λσ=∆ const λ=→直线 const λ≠ 而为λλ=（t ）时→曲线 12、略13．解：1211t q h h σλ∆=++＝18(10)45.9210.361870.61124--=++2W m111()f w q h t t =-⇒ 11137.541817.5787w f q t t h =-=-=℃ 222()w f q h t t =-⇒ 22237.54109.7124w f q t t h =+=-+=-℃ 45.92 2.83385.73q A W φ=⨯=⨯⨯= 14. 解：40.27.407104532t K R W A HL λσσλλ-====⨯⨯⨯30.24.4441045t R λσλ-===⨯2m K W • 3232851501030.44.44410t KW q m R λ--∆-==⨯=⨯ 3428515010182.37.40710t t KW R λφ--∆-==⨯=⨯ 15．()i w f q h t h t t =∆=-⇒i w f qt t h=+51108515573=+=℃0.05 2.551102006.7i Aq d lq W φππ===⨯⨯=16.解：12441.2 1.2()()100100w w t t q c ⎡⎤=-⎢⎥⎣⎦44227350273203.96()()139.2100100W m ++⎡⎤=⨯-=⎢⎥⎣⎦12''441.21.2()()100100w w t t qc ⎡⎤=-⎢⎥⎢⎥⎣⎦442273200273203.96()()1690.3100100W m ++⎡⎤=⨯-=⎢⎥⎣⎦'21.2 1.2 1.21690.3139.21551.1Wq q q m ∆=-=-=17．已知：224A m =、215000()Wh m K =•、2285()Wh m K =•、145t =℃2500t =℃、'2285()Wk h m K ==•、1mm σ=、398λ=()W m K •求：k 、φ、∆解：由于管壁相对直径而言较小，故可将此圆管壁近似为平壁 即：12111k h h σλ=++＝3183.5611101500039085-=⨯++2()W m k • 383.5624(50045)10912.5kA t KW φ-=∆=⨯⨯-⨯= 若k ≈2h'100k k k -∆=⨯％8583.561.7283.56-==％ 因为：1211h h ，21h σλ 即：水侧对流换热热阻及管壁导热热阻远小于燃气侧对流换热热阻，此时前两个热阻均可以忽略不记。

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 ( )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。

传热学习题及答案在传热学的学习中，理解并掌握传热的基本方式和计算方法是非常重要的。

传热学是研究热量传递规律的科学，它包括导热、对流和辐射三种基本方式。

以下是一些传热的习题及答案，供学习参考。

习题1：导热问题某固体材料的导热系数为50 W/(m·K)，其厚度为2厘米，两侧温差为10摄氏度。

求通过该材料的热流量。

答案：首先计算单位面积的热流量（Q）：\[ Q = \frac{\Delta T}{d} \times k \]其中，\(\Delta T\) 是温差，\(d\) 是材料的厚度，\(k\) 是导热系数。

代入数值：\[ Q = \frac{10^\circ C}{0.02m} \times 50 W/(m\cdot K) = 2500 W/m^2 \]习题2：对流换热问题一个散热器的表面温度为80摄氏度，周围空气温度为20摄氏度，散热器的对流换热系数为10 W/(m²·K)。

如果散热器的面积为1平方米，求散热器的散热量。

答案：散热器的散热量（Q）可以通过以下公式计算：\[ Q = h \times A \times \Delta T \]其中，\(h\) 是对流换热系数，\(A\) 是散热器的面积，\(\Delta T\) 是温差。

代入数值：\[ Q = 10 W/(m^2\cdot K) \times 1 m^2 \times (80^\circ C -20^\circ C) = 600 W \]习题3：辐射换热问题一个表面温度为500摄氏度的黑体，其辐射面积为0.5平方米。

求其单位时间内辐射出的热量。

答案：黑体的辐射热量（Q）可以通过斯特藩-玻尔兹曼定律计算：\[ Q = \sigma \times A \times T^4 \]其中，\(\sigma\) 是斯特藩-玻尔兹曼常数（约为5.67 × 10⁻⁸W/(m²·K⁴)），\(A\) 是辐射面积，\(T\) 是绝对温度（开尔文）。

传热学复习题及其答案（Ⅰ部分）一、 概念题1、试分析室内暖气片的散热过程，各个环节有哪些热量传递方式？以暖气片管内走热水为例。

答：有以下换热环节及传热方式：（1） 由热水到暖气片管道内壁，热传递方式为强制对流换热；（2） 由暖气片管道内壁到外壁，热传递方式为固体导热；（3） 由暖气片管道外壁到室内空气，热传递方式有自然对流换热和辐射换热。

2、试分析冬季建筑室内空气与室外空气通过墙壁的换热过程，各个环节有哪些热量传递方式？答：有以下换热环节及传热方式：（1） 室内空气到墙体内壁，热传递方式为自然对流换热和辐射换热；（2） 墙的内壁到外壁，热传递方式为固体导热；（3） 墙的外壁到室外空气，热传递方式有对流换热和辐射换热。

3、何谓非稳态导热的正规阶段？写出其主要特点。

答：物体在加热或冷却过程中，物体内各处温度随时间的变化率具有一定的规律，物体初始温度分布的影响逐渐消失，这个阶段称为非稳态导热的正规阶段。

4、分别写出N u 、R e 、P r 、B i 数的表达式，并说明其物理意义。

答：（1）努塞尔(Nusselt)数，λlh Nu =，它表示表面上无量纲温度梯度的大小。

（2）雷诺(Reynolds)数，νl u ∞=Re ，它表示惯性力和粘性力的相对大小。

（3）普朗特数，a ν=Pr ，它表示动量扩散厚度和能量扩散厚度的相对大小。

（4）毕渥数，λlh B i =，它表示导热体内部热阻与外部热阻的相对大小。

5、竖壁倾斜后其凝结换热表面传热系数是增加还是减小？为什么？。

答：竖壁倾斜后，使液膜顺壁面流动的力不再是重力而是重力的一部分，液膜流 动变慢，从而热阻增加，表面传热系数减小。

另外，从表面传热系数公式知，公式中的g 亦要换成θsin g ，从而h 减小。

6、按照导热机理，水的气、液、固三种状态中那种状态的导热系数最大？ 答：根据导热机理可知，固体导热系数大于液体导热系数；液体导热系数大于气体导热系数。

传热学试题及答案### 传热学试题及答案#### 一、选择题（每题2分，共20分）1. 传热的基本方式有三种，分别是：- A. 导热、对流、辐射- B. 热传导、热对流、热辐射- C. 热传递、热交换、热辐射- D. 热对流、热辐射、热交换答案：B2. 稳态导热的基本定律是：- A. 牛顿冷却定律- B. 傅里叶定律- C. 斯特藩-玻尔兹曼定律- D. 狄利克雷定律答案：B3. 以下哪种情况下，导热系数会改变：- A. 材料的厚度- B. 材料的温度- C. 材料的密度- D. 材料的导热面积答案：B4. 对流换热与以下哪一项无关：- A. 流体的流动状态- B. 流体的物性参数- C. 流体的体积- D. 流体的流速答案：C5. 辐射换热的特点包括：- A. 需要介质传播- B. 具有方向性- C. 可以在真空中进行- D. 与物体的表面状态无关答案：C#### 二、简答题（每题10分，共30分）1. 简述傅里叶定律的物理意义及其表达式。

答案：傅里叶定律描述了稳态条件下导热的基本规律，即热量的传递量与温度梯度成正比，与导热面积和材料的导热系数有关。

其表达式为：\[ Q = -k \cdot A \cdot \frac{\Delta T}{\Delta x} \]，其中\( Q \) 为热量，\( k \) 为导热系数，\( A \) 为面积，\( \Delta T \) 为温差，\( \Delta x \) 为厚度。

2. 什么是自然对流换热？其与强制对流换热有何不同？答案：自然对流换热是由于流体密度差异引起的流体自然上升或下沉，形成对流循环的过程。

与强制对流换热不同，自然对流换热不依赖于外部力（如泵或风扇）来驱动流体流动，而是依赖于流体内部的温度差异。

3. 描述斯特藩-玻尔兹曼定律的主要内容。

答案：斯特藩-玻尔兹曼定律表明，一个黑体单位面积在单位时间内辐射出的总辐射能量与该黑体的绝对温度的四次方成正比。

传热学试题及答案一、单选题（共56题，每题1分，共56分）1.NPSHr表示离心泵( )。

A、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B、吸入口管路进入泵进口处的最小流量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：A2.当固定床反应器操作过程中发生超压现象，需要紧急处理时，应按以下哪种方式操作( )A、降低反应温度B、通入惰性气体C、打开出口放空阀放空D、打开入口放空阀放空正确答案：C3.冷、热流体在换热器中进行无相变逆流传热，换热器用久后形成污垢层，在同样的操作条件下，与无垢层相比，结垢后的换热器的K( )A、不确定B、变小C、变大D、不变正确答案：B4.离心泵的安装高度有一定限制的原因主要是( )A、受泵的扬程的限制B、受泵的功率的限制C、防止产生“气缚”现象D、防止产生汽蚀正确答案：D5.有一冷藏室需用一块厚度为100mm的软木板作隔热层。

现有两块面积厚度和材质相同的软木板，但一块含水较多，另一块干燥，从隔热效果来看，宜选用( )A、含水较多的那块B、不能判断C、干燥的那块D、两块效果相同正确答案：C6.要降低汽油中的烯烃含量，以下措施正确的是( )A、提高反应深度，降低活性B、降低反应深度和提高催化剂活性C、提高反应深度和催化剂活性D、降低反应深度和活性正确答案：B7.下列方法中，( )不可能用来制取乙烯。

A、催化裂解B、甲烷氧气高温反应C、管式炉裂解D、乙醇脱水正确答案：B8.碱洗塔水洗段的主要作用是( )A、涤裂解气中夹带的碱液B、洗涤裂解气中的硫化氢C、洗涤裂解气中的苯D、洗涤裂解气中二氧化碳正确答案：A9.二级反应2A → B 当A的初始浓度为0.200 mol•L-1时半衰期为40s，则该反应的速度常数是( )A、8B、0.125s-1•L•mol-1C、40D、40正确答案：B10.以下种类的泵具有自吸能力的是( )。

A、往复泵B、齿轮泵和漩涡泵C、离心泵D、漩涡泵正确答案：A11.低压法羰基合成醋酸的原料是( )A、乙烯和一氧化碳B、乙醇和一氧化碳C、甲醇和一氧化碳正确答案：C12.在使用往复泵时，发现流量不足，其产生的原因是( )A、进出口滑阀不严、弹簧损坏B、过滤器堵塞或缸内有气体C、往复次数减少D、以上三种原因正确答案：D13.离心泵轴封的作用是： ( )A、减少高压液体漏回吸入管B、减少高压液体漏回泵的吸入口C、减少高压液体漏入排出管D、减少高压液体漏出泵外正确答案：D14.在以下换热器中，( )不易泄露。