传热学模拟试题四一。选择恰当的答案填入空格中（每题 2 分，共 30 分）1. 掌握传热学的目的是为了（ ）。① 强化传热；②削弱传热；③同时强化和削弱传热；④控制传热。2. 传热分三种方式，分别是（ ）。① 热传导、热对流、热辐射；②导热、对流换热、辐射换热；③热传递、热对流、热辐射；④热传导、热对流、热扩散。3. 采暖时，热量从 90℃的热水通过 1mm 厚的钢板传给 25℃的室内空气。水到钢板的传热、通过钢板的传热和钢板到空气的传热，三个环节传热的数量级应该是（ ）W/m2℃。① 数千、数万、数个；②数千、数万、数百；③数百、数千、数十；④数万、数千、数百。4. 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（ ），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。5. 导热微分方程式是描述导热体内（ ）的数学方程。① 速度场；②电磁场；③温度场；④涡量场。6. 数学物理方程的定解条件包括（ ）。① 充分条件、必要条件、初始条件和边界条件；②几何条件、充分条件、必要条件和边界条件；③几何条件、物性条件、初始条件和边界条件；④几何条件、物性条件、充分条件和必要条件。7. 拉普拉斯型导热微分方程是指（ ）。① 常物性、无内热源、稳态导热微分方程；②常物性、有内热源、稳态导热微分方程；③常物性、无内热源、非稳态导热微分方程；④变物性、无内热源、稳态导热微分方程。8. （ ）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。9. Bi 称为毕渥数，又称毕渥准则。其物理意义是（ ）。① 物体表面同周围环境进行换热的换热热阻（外热阻）与物体内部单位导热面积上的导热热阻（内热阻）之比；②物体内部单位导热面积上的导热热阻与传热过程总传热热阻之比；③物体内部单位导热面积上的导热热阻（内热阻）与物体表面同周围 环境进行换热的换热热阻（外热阻）之比；④物体表面单位传热面积上流体层流底层导热热阻与物体表面同周围环境进行换热的换热热阻之比。10. 对流换热过程中导热主要体现在（ ），无滑移层以外的流体内发生的是热对流。① 通过保温层的热量传递；②通过固体壁面的热量传递；③通过流体无滑移层的热量传递；④通过伸展到流体内部的肋片的热量传递。11. 形状、尺寸、换热表面与流体运动方向的相对位置以及换热表面的粗糙程度等等是影响对流换热的重要因素之一：换热表面的（ ）。① 流动因素；②几何因素；③物理因素；④相对因素。12. 对流换热问题研究的实验方法可以获得大量的实验数据，由此归纳的（ ）迄今仍是实际工程设计的主要依据。① 对流换热分析方法；②表面传热系数等参数的计算式；③导热体的热物理性质；④对流换热分类方法。13. 对流换热的表面传热系数关系式把对流换热表面传热系数与（ ）联系了起来。① 无滑移底层的导热；②壁面导热；③流体的温度场；④固体导热。14. 相似理论分析可以把所有的影响因素以某种合理的方式组合成少数几个（ ），并从整体上把它们看作综合变量。这样作不仅使问题的自变量数目大大减少，而且可以扩大实验结果的应用范围，并且用于对模型实验的合理性进行判断。① 无量纲特征数；②热物性参数；③随机数；④阿佛加德罗常数。15. 以 定理为基础，在已知相关物理量的前提下，即使不知道微分方程，可以通过（ ）得到无量纲量。① 傅立叶分析；②量纲分析；③相似分析；④辩证分析。二。回答下列问题（每题 5 分，共 20 分）1. 写出导热系数的定义式，并简述其物理意义。2. 有两个外形相同的保温杯 A 与 B，注入同样温度、同样体积的热水后不久，A 杯的外表面就可以感觉到热，而 B 杯的外表面则感觉不到温度的变化，试问哪个保温杯的质量较好？3. 什么是串联热阻叠加原则，它在什么前提下成立？以固体中的导热为例，试讨论有哪些情况可能使热量传递方向上不同截面的热流量不相等。4. 铝制的水壶烧开水时，尽管炉火很旺，但水壶仍然安然无恙。而一旦壶内的水烧干后，水壶很快就烧坏。试从传热学的观点分析这一现象。三。计算题（共 50 分）1. 淋浴器的喷头正常工作时的供水量一般为每分钟 1000cm3。冷水通过电热器从15℃被加热到 43℃。试问电热器的加热功率是多少？为了节省能源，有人提出可以将用过后的热水（温度为 38℃）送入一个换热器去加热进入淋浴器的冷水。如果该换热器能将冷 水加热到 27℃，试计算采用余热回收换热器后洗澡 15min 可以节省多少能源？（15 分）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 4.191 57.4 1.306 9.52 1306.020 998.2 4.183 59.9 1.006 7.02 100430 995.6 4.174 61.8 0.805 5.42 801.540 992.2 4.174 63.5 0.659 4.31 653.32. 用平底锅烧开水，与水相接触的锅底温度为 111℃，热流密度为 42400W/m2。使用一段时间后，锅底结了一层平均厚度为 3mm 的水垢。假设此时与水相接触的水垢的表面温度及热流密度分别等于原来的值，试计算水垢与金属锅底接触面的温度。水垢的导热系数取为 1W/(m K)。（10 分）3. 有一厚为 20mm 的平板墙，导热系数为 1.3W/(m·K)。为使每平方米墙的热损失不超过 1500W，在外表面上覆盖了一层导热系数为 0.12 W/(m·K)的保温材料。已知复合壁两侧的温度分别为 750℃及 55℃，试确定此时保温层的厚度。（10 分）4. 在两块平行放置的相距很近的大平板 1 与 2 中，插入一块很薄且两个表面黑度不等的第三块平板。已知：t1=300℃，t2=100℃， 1=0.5， 2=0.8。当板 3 的 A 面朝向表面1 时，板 3 的稳态温度为 176.4℃；当板 3 的 B 面朝向表面 1 时，稳态时板 3 的温度为 255.5℃。试确定表面 A、B 各自的黑度。（图 4-15）（15 分） t3 A B 1 2 第一种情况 第二种情况 B A t1 t4 t2 图 4-15 传热学模拟试题四答案一。选择恰当的答案填入空格中（每题 2 分，共 30 分）16. 掌握传热学的目的是为了（ ）。① 强化传热；②削弱传热；③同时强化和削弱传热；④控制传热。17. 传热分三种方式，分别是（ ）。① 热传导、热对流、热辐射；②导热、对流换热、辐射换热；③热传递、热对流、热辐射；④热传导、热对流、热扩散。18. 采暖时，热量从 90℃的热水通过 1mm 厚的钢板传给 25℃的室内空气。水到钢板的传热、通过钢板的传热和钢板到空气的传热，三个环节传热的数量级应该是（ ）W/m2℃。① 数千、数万、数个；②数千、数万、数百；③数百、数千、数十；④数万、数千、数百。19. 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（ ），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。20. 导热微分方程式是描述导热体内（ ）的数学方程。① 速度场；②电磁场；③温度场；④涡量场。21. 数学物理方程的定解条件包括（ ）。① 充分条件、必要条件、初始条件和边界条件；②几何条件、充分条件、必要条件和边界条件；③几何条件、物性条件、初始条件和边界条件；④几何条件、物性条件、充分条件和必要条件。22. 拉普拉斯型导热微分方程是指（ ）。① 常物性、无内热源、稳态导热微分方程；②常物性、有内热源、稳态导热微分方程；③常物性、无内热源、非稳态导热微分方程；④变物性、无内热源、稳态导热微分方程。23. （ ）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。24. Bi 称为毕渥数，又称毕渥准则。其物理意义是（ ）。① 物体表面同周围环境进行换热的换热热阻（外热阻）与物体内部单位导热面积上的导热热阻（内热阻）之比；②物体内部单位导热面积上的导热热阻与传热过程总传热热阻之比；③物体内部单位导热面积上的导热热阻（内热阻）与物体表面同周围 环境进行换热的换热热阻（外热阻）之比；④物体表面单位传热面积上流体层流底层导热热阻与物体表面同周围环境进行换热的换热热阻之比。25. 对流换热过程中导热主要体现在（ ），无滑移层以外的流体内发生的是热对流。① 通过保温层的热量传递；②通过固体壁面的热量传递；③通过流体无滑移层的热量传递；④通过伸展到流体内部的肋片的热量传递。26. 形状、尺寸、换热表面与流体运动方向的相对位置以及换热表面的粗糙程度等等是影响对流换热的重要因素之一：换热表面的（ ）。① 流动因素；②几何因素；③物理因素；④相对因素。27. 对流换热问题研究的实验方法可以获得大量的实验数据，由此归纳的（ ）迄今仍是实际工程设计的主要依据。① 对流换热分析方法；②表面传热系数等参数的计算式；③导热体的热物理性质；④对流换热分类方法。28. 对流换热的表面传热系数关系式把对流换热表面传热系数与（ ）联系了起来。① 无滑移底层的导热；②壁面导热；③流体的温度场；④固体导热。29. 相似理论分析可以把所有的影响因素以某种合理的方式组合成少数几个（ ），并从整体上把它们看作综合变量。这样作不仅使问题的自变量数目大大减少，而且可以扩大实验结果的应用范围，并且用于对模型实验的合理性进行判断。① 无量纲特征数；②热物性参数；③随机数；④阿佛加德罗常数。30. 以 定理为基础，在已知相关物理量的前提下，即使不知道微分方程，可以通过（ ）得到无量纲量。① 傅立叶分析；②量纲分析；③相似分析；④辩证分析。二。回答下列问题（每题 5 分，共 20 分）5. 写出导热系数的定义式，并简述其物理意义。答： 。导热系数是表征材料导热性能优劣的物性参数，数值上，它等于在单位温度梯度作用下物体内部所产生的热流密度。6. 有两个外形相同的保温杯 A 与 B，注入同样温度、同样体积的热水后不久，A 杯的外表面就可以感觉到热，而 B 杯的外表面则感觉不到温度的变化，试问哪个保温杯的质量较好？答：Ｂ杯子的保温质量好。因为保温好的杯子热量从杯子内部传出的热量少，经外部散热以后，温度变化很小，因此几乎感觉不到热。7. 什么是串联热阻叠加原则，它在什么前提下成立？以固体中的导热为例，试讨论有哪些情况可能使热量传递方向上不同截面的热流量不相等。 答：在一个串联的热量传递过程中，如果通过每个环节的热流量都相同，则各串联环节的总热阻等于各串联环节热阻的和。例如：三块无限大平板叠加构成的平壁。例如通过圆筒壁，对于各个传热环节的传热面积不相等，可能造成热量传递方向上不同截面的热流量不相等。8. 铝制的水壶烧开水时，尽管炉火很旺，但水壶仍然安然无恙。而一旦壶内的水烧干后，水壶很快就烧坏。试从传热学的观点分析这一现象。答：当壶内有水时，可以对壶底进行很好的冷却（水对壶底的对流换热系数大），壶底的热量被很快传走而不至于温度升得很高；当没有水时，和壶底发生对流换热的是气体因为气体发生对流换热的表面换热系数小，壶底的热量不能很快被传走，故此壶底升温很快，容易被烧坏。三。计算题（共 50 分）5. 淋浴器的喷头正常工作时的供水量一般为每分钟 1000cm3。冷水通过电热器从15℃被加热到 43℃。试问电热器的加热功率是多少？为了节省能源，有人提出可以将用过后的热水（温度为 38℃）送入一个换热器去加热进入淋浴器的冷水。如果该换热器能将冷水加热到 27℃，试计算采用余热回收换热器后洗澡 15min 可以节省多少能源？（15 分）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 4.191 57.4 1.306 9.52 1306.020 998.2 4.183 59.9 1.006 7.02 100430 995.6 4.174 61.8 0.805 5.42 801.540 992.2 4.174 63.5 0.659 4.31 653.3解：冷水从 15℃被加热到 43℃的平均温度 ℃。查得： kg/m3 kJ/(kg℃)电热器的加热功率：P=qmmcpmt=1000cm3/min995.86 kg/m34.1749 kJ/(kg℃)(43-15) ℃=1.940kW冷水从 15℃被加热到 27℃的平均温度 ℃。查得： kg/m3 kJ/(kg℃)回收热的功率： P1=qm1m1cpm1t=1000cm3/min997.94 kg/m34.1821 kJ/(kg℃)(27-15) ℃=0.835kW15min 可以节省能源：E= P1=0.8351560=751.22kJ6. 用平底锅烧开水，与水相接触的锅底温度为 111℃，热流密度为 42400W/m2。使用一段时间后，锅底结了一层平均厚度为 3mm 的水垢。假设此时与水相接触的水垢的表面温度及热流密度分别等于原来的值，试计算水垢与金属锅底接触面的温度。水垢的导热系数取为 1W/(m K)。（10 分）解：由题意得w/m2所以 tw=238.2℃7. 有一厚为 20mm 的平板墙，导热系数为 1.3W/(m·K)。为使每平方米墙的热损失不超过 1500W，在外表面上覆盖了一层导热系数为 0.12 W/(m·K)的保温材料。已知复合壁两侧的温度分别为 750℃及 55℃，试确定此时保温层的厚度。（10 分）解：依据题意，有，解得：20.05375 m8. 在两块平行放置的相距很近的大平板 1 与 2 中，插入一块很薄且两个表面黑度不等的第三块平板。已知：t1=300℃，t2=100℃， 1=0.5， 2=0.8。当板 3 的 A 面朝向表面1 时，板 3 的稳态温度为 176.4℃；当板 3 的 B 面朝向表面 1 时，稳态时板 3 的温度为 255.5℃。试确定表面 A、B 各自的黑度。（图 4-15）（15 分）解：第一种情况：q= （1）第二种情况：q= （2）Eb1=T14=5.6710-85734=6112.256W/m2 Eb2=T24=5.6710-83734=1097.535W/m2 Eb3=T34=5.6710-8(273+176.4)4=2312.679W/m2 t3 A B 1 2 第一种情况 第二种情况 B A t1 t4 t2 图 4-15 题图 Eb4=T44=5.6710-8(273+255.5)4=4423.46W/m2 代入式（1）和（2），解得：A=0.20; B=0.60