东 北 大 学 继 续 教 育 学 院传热学 复习题 一、 选择题1、 传热学是研究（ ② ）的科学。① 热量传导规律；②热量传递规律；③对流传热规律；④辐射传热规律。2、 （ ④ ）远远小于（ ）是肋片导热的必要条件，反过来的话肋片不仅不增大传热，反而削弱传热。① 肋片表面对流换热热阻、肋片内导热热阻；② 肋基接触热阻、肋片内导热热阻；③ 肋基导热热阻、肋片内导热热阻；④ 肋片内导热热阻、肋片表面对流换热热阻。3、 集总参数法使用条件是（ ④ ）。① 物体内部单位导热面积上的导热热阻远远小于传热过程总传热热阻；② 物体内部单位导热面积上的导热热阻远远大于传热过程总传热热阻；③ 物体内部单位导热面积上的导热热阻（内热阻）远远小于物体表面同周围环境进行换热的换热热阻（外热阻）；④ 物体内部单位导热面积上的导热热阻（内热阻）远远小于物体表面同周围环境进行换热的换热热阻（外热阻），即 Bi 很小（<0.1）。课程名称: 传热学 三层玻璃  78.0004.00244.0004.078.0004.00244.0004.078.0004.02020554433221121ttq=116.53 W/m课程名称: 传热学 4、 流体的流动状态是影响对流换热的重要因素之一：（ ② ）时流体微团沿着主流方向做有秩序的分层流动，而（ ）时流体各部分之间发生剧烈的掺混，导致在其它条件相同时后者有着比前者强烈的换热。① 逆流，顺流；②层流，湍流（紊流）；③对流，错流；④分流，混流。5、 努塞尔特数代表了壁面上流体的（ ② ），也代表了热量通过贴近壁面的无滑移层导热热阻与界面上对流换热热阻的比较。① 对流换热强度；② 无量纲温度梯度；③ 表面传热系数的大小；④ 对流换热的等级。6、 单位时间内离开表面的单位面积的总辐射能称为（ ② ），以 J 表示。包括自身辐射和反射辐射。① 自身辐射；②有效辐射；③投入辐射；④反射辐射。7、 （ ② ）给出了光谱辐射力最大处的波长m 随温度变化的规律。可通过在一定温度 T下对求关于的极值而得到。① 韦伯定理；②维恩位移定律；③维恩定律；④韦达定理。8、 导数（微商）是有限差分（有限差商）的步长趋近于（ ② ）的结果。所以，当步长（ ）时，用有限差分代替导数误差不会很大，这就是微分方程有限差分方法求解的起源。课程名称: 传热学 ① 足够小、无限小；② 无限小、足够小；③ 离散点、距离离散点很近；④ 映射点、距离映射点很近。9、 物体发生纯导热时物质内部一定不存在（ ④ ）。① 粒子运动；②电子移动；③晶格振动；④宏观位移。10、综合传热过程是指在工程中，热量从一种流体通过固体壁传递给另一侧的另一种流体。在用烟气的余热加热水时，（③）。 ① 烟气到水壶金属壁的传热强于通过金属壁的传热强于金属壁向水的传热；② 金属壁向水的传热强于通过金属壁的传热强于烟气到水壶金属壁的传热；③ 通过金属壁的传热强于金属壁向水的传热强于烟气到水壶金属壁的传热； ④ 通过金属壁的传热强于烟气到水壶金属壁的传热强于金属壁向水的传热。11、傅立叶定律中的负号表示热量传递的方向与温度梯度的方向（ ① ），即热量必须从高温处向低温处传递。① 相反； ②垂直； ③相交； ④相同。12、导热微分方程式的解就是温度场中（ ③ ）分布规律的表达式。① 速度； ②导热系数； ③温度； ④热流量。13、周期性的非稳态导热过程由于边界条件变化程度与周期不同，可能分为也可能不分（ ② ）等两个阶段。① 非稳态阶段和稳态阶段； ②非正规状况阶段和正规状况阶段；课程名称: 传热学 ③ 非周期性阶段和周期性阶段；④非定常阶段和定常阶段。14、由于流体流动的起因不同，对流换热过程分为（ ① ）① 强制对流换热，自然对流换热； ② 凝结换热，沸腾换热；③ 饱和沸腾换热，对流沸腾换热； ④ 珠状凝结换热，膜状凝结换热。15、流体的流动状态是影响对流换热的重要因素之一：（ ② ）时流体微团沿着主流方向做有秩序的分层流动，而（ ② ）时流体各部分之间发生剧烈的掺混，导致在其它条件相同时后者有着比前者强烈的换热。① 逆流，顺流； ②层流，湍流（紊流）； ③ 对流，错流； ④分流，混流。16、选用穿透比 =0 而吸收比 0 的材料制造一个空腔，空腔壁上开一个小孔，设法使空腔保持一均匀的温度，这时从外边看小孔的视在面就具有黑体的性质，被称为（ ① ）。① 人工黑体模型； ②灰体； ③黑体； ④透明体。二、 简答题1、一般说来，金属的导热系数远大于非金属的导热系数，为什么？答：金属内部有大量的自由电子可以在金属原子组成的晶格间移动，像导电一样，从而有比较大的导热系数。非金属没有自由电子，仅依靠晶格上的粒子的振动来传递能量，故导热系数小。课程名称: 传热学 2、何为实际物体的黑度和吸收率，各自取决于哪些因素？答：实际物体的辐射力与同温度下黑体辐射力的比值称为实际物体的发射率（习惯上称为黑度）。物体表面的发射率（黑度）取决于物质的种类、表面温度和表面状况。只与发射辐射的物体本身有关，不涉及外界条件。吸收比：物体对投入辐射所吸收的百分数。影响实际物体吸收比的因素：一．吸收物体的本身情况（种类、表面温度和表面状况等）；二．投入辐射的特性（如波长、沿波长的能量分布等）。3、测量热力设备内高温气体的温度时，测温元件表面与周围物体表面间的辐射换热，会使温度计产生测温误差，试阐明误差形成的原因以及减少这一误差的办法。答：测温时，热电偶（测温元件）应与高温气体达到热平衡，但由于热力设备壁面往往温度较低，因而与热电偶之间产生净辐射热流量，导致热电偶温度下降，产生测量误差。给热电偶加遮热罩可有效减少热电偶与壁面之间的辐射换热，从而减少测温误差。4、试用简明的语言说明热边界层的概念。答：在壁面附近的一个薄层内，流体温度在壁面的法线方向上发生剧烈变化，而在此薄层之外，流体的温度梯度几乎为零，固体表面附近流体温度发生剧烈变化的这一薄层称为温度边界层或热边界层课程名称: 传热学 5、什么叫大空间自然对流换热？什么叫有限自然对流换热？这与强制对流中的外部流动和内部流动有什么异同？答：大空间作自然对流时，流体的冷却过程与加热过程互不影响，当其流动时形成的边界层相互干扰时，称为有限空间自然对流。这与外部流动和内部流动的划分有类似的地方，但流动的动因不同，一个由外在因素引起的流动，一个是由流体的温度不同而引起的流动。6、导热系数、表面传热系数及传热系数的单位各是什么？哪些是物性参数，哪些与过程有关？答：① 导热系数的单位是：W/(m.K)；② 表面传热系数的单位是：W/(m2.K)；③传热系数的单位是：W/(m2.K)。这三个参数中，只有导热系数是物性参数，其它均与过程有关。7、热处理炉用红外电加热管发热，炉膛内充满起保护作用的氮气，厚重的金属锻件在炉内从常温被加热到 500℃。问有哪几个传热环节，如何组成综合传热过程的？答：红外电加热管与金属锻件表面的辐射换热、红外电加热管与氮气的对流换热、氮气与金属锻件表面的对流换热、金属锻件表面向其内部的导热，两个对流换热环节是串联关系 、辐射换热环节与对流换热环节呈并联关系、并联的辐射换热与对流换热共同与金属锻件内部课程名称: 传热学 的导热成并联关系。（或以图形表示，如下图）三、 计算题1、水以 1.2m/s 的平均流速流过内径为 20mm 的长直管。如果（1）管子壁温为 75℃，水从20℃加热到 70℃，（2）管子壁温为 15℃，水从 70℃冷却到 20℃，试计算两种情形下的表面传热系数，并讨论造成差别的原因。水的物性参数表t ℃ (kg/m3)cp (kJ/(kg℃))102W/(m℃)106 (m2/s)Pr106 kg/(ms)10 999.7 4.183 59.9 1.306 9.52 1306.030 995.7 4.174 61.8 0.805 5.42 801.560 983.1 4.179 65.9 0.478 2.99 469.990 965.32 4.208 68.0 0.326 1.95 314.9解：(1) tf=20+702=45℃，tw–tf=75–45=30℃，最好加温度修正。查表可知，75℃时，w=314 . 9−469 .990−60（75–60）+469.9=392.410-6 kg/(ms)45℃时，f=469 . 9−801. 560−30（45–30）+801.5=635.5510-6 kg/(ms)45℃时，f=469 . 9−801. 560−30（45–30）+801.5=635.5510-6 kg/(ms)=983 .1−995 .760−30（45–30）+995.7=989.4kg/m3，课程名称: 传热学 红外电加热管氮气金属锻件表面 金属锻件内部辐射换热对流换热对流换热 导 热 =65 . 9−61 .860−30（45–30）+61.8=63.8510-2W/(mK)，=0. 478−0 .80560−30（45–30）+0.805=0.641510-6 m2/scp=4179−417460−30（45–30）+4174=4.1765kJ/(kgK)，Pr=2 . 99−5 . 4260−30（45–30）+5.42=4.205长直管意味着不需入口修正和螺旋管修正Re=udν=1 .2×0 .020 .6415×10−6=37412.3>10000，为旺盛湍流。液体被加热时， ct=(μfμw)0. 11=(635. 55×10−6392. 4×10−6)0 . 11=1.054Nu=0.023Re0.8Pr0.4ct=0.02337412.30.84.2050.41.054=196.19h=Nu λd=196 . 19×63 . 85× 10−20 . 02=6263.44W/(m2K)(2) tf=20+702=45℃，tf–tw=45–15=30℃，最好加温度修正。查表可知，15℃时，w=801. 5−1306 .030−20（15–10）+1306.0=1179.87510-6 kg/(ms)液体被冷却时， ct=(μfμw)0. 25=(635 .55×10−61179. 875×10−6)0. 25=0.8567Nu=0.023Re0.8Pr0.3ct=0.02337412.30.84.2050.30.8567=159.39h=Nu λd=159 . 39×63 . 85×10−20 . 02=5088.68W/(m2K)后者的表面传热系数比前者小。原因：i）Pr 的幂次小；ii）温差修正不一样。机理：前者壁面温度高，近壁处流体粘度小，湍流掺混强烈，换热剧烈；后者壁面温度低，近壁处流体粘度大，湍流掺混受到粘性的抑制而比较弱，换热不如前者强烈。课程名称: 传热学 2、在两个平行辐射板 1 和 2 间，插入一块薄金属板 3 作为遮热板。辐射板和遮热板的温度、吸收比（即吸收率）已标注于图中，设三者均为灰体，且1=2=3=，求稳态条件下的辐射热流密度 q1,2，并简述遮热板的作用。 答:在两个平行辐射板 1 和 2 间，插入一块薄金属板 3 作为遮热板。辐射板和遮热板的温度、吸收比（即吸收率）已标注于图 4-11 中，设三者均为灰体，且1=2=3=，求稳态条件下的辐射热流密度 q1,2，并简述遮热板的作用。3、新建住宅楼的双层玻璃窗系由两层厚为 4mm 的玻璃及其间的空气隙所组成，空气隙厚度为 4mm。假设面向室内的玻璃表面温度与室外的玻璃表面温度分别为 20℃及-20℃，试确定该双层玻璃窗的热损失。如果采用单层玻璃窗，其他条件不变，其热损失是双层玻璃的多少倍？如果是三层呢？玻璃窗的尺寸为 60cm×120cm。不考虑空气间隙中的自然对流。玻璃的导热系数为 0.78 W/(mK)。（20 分）解：传热过程由内侧玻璃导热、间隙空气导热和外侧玻璃导热三个环节组成 229.6378.0004.00244.0004.078.0004.0202033221121ttq W/m2单层玻璃  780078.0004.020201121单层ttq W/m2=Aq=0.61.2229.63=165.34 W所以 33.9763.2297800 单层qq 倍课程名称: 传热学 1 3 3T1 T3 T21 3 2遮热板示意图