传热学模拟试题二一。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。热水到钢板的传热属于（ ），钢板到空气的传热属于（ ）。① 对流传热，辐射传热；②对流换热，辐射换热；③强制对流换热，自然对流换热；④强制对流传热，自然对流传热。4. 对于小尺度物体，如果它能够满足连续体假设，其导热过程的基本规律就可以采用（ ）。① 普朗特定律；②普朗克定律；③牛顿定律；④傅立叶定律。5. 导热是一种与原子、分子及自由电子等微观粒子的无序随机运动相联系的物理过程。所有的物质，不论固相、液相还是气相，均具有一定的传导热量的能力，尽管数值上相差非常悬殊。这说明导热是物质的—种（ ）。① 运动形式；②存在形式；③固有属性；④宏观位移。6. 导热微分方程式的建立依据是（ ）。① 微积分原理和牛顿运动定律；②能量守恒定律和傅立叶定律；③斯忒藩-波尔兹曼定律和基尔霍夫定律；④纳维-斯托克斯定律和傅立叶定律。7. 以下现象都存在肋片传热：（ ）。① 摩托车发动机散热、室内暖气片散热、空调换热器传热；②热处理炉外表面散热、室内暖气片散热、空调换热器传热；③汽车发动机散热、保温瓶散热、空调换热器传热；④摩托车发动机散热、室内暖气片散热、供热系统换热站中水-水换热器传热。8. 非稳态导热的非正规状况阶段：温度变化从边界面逐渐地深入到物体内，温度分布呈现出受初始温度控制的特性，物体的部分区域（ ）。① 温度先升高后降低；②温度先降低后升高；③保持原来的温度；④保持原来的热流量。9. 时间常数是非稳态导热体对周围（ ）的一个指标。① 流体流动速度快慢；②热量流动速度快慢；③温度变化所产生反应的快慢；④温度变化快慢。 10. 对物理问题进行数值求解的基本思路，是把原来在时间、空间坐标系中连续的物理量的场，用有限个（ ）上的值的集合来代替，通过求解按一定方法建立起来的关于这些值的代数方程，来获得（ ）上被求物理量的值。① 离散点；②正交点；③边界点；④映射点。11. 本课程中获得离散方程组的方法使用了三种，分别是（ ）。① 拉格朗日方法、泰勒级数展开法、原始方法；②拉格朗日方法、泰勒级数展开法、蒙特卡洛方法；③原始方法、泰勒级数展开法、热平衡方法；④欧拉方法、傅立叶级数展开法、热平衡方法。12. 无滑移条件是指（ ）。① 由于流体粘滞力的作用，使管子中部的一层流体处于不流动的状态；②流体中的物体，迎向来流一面正中位置挡住了来流流体，使之处于不流动的状态；③流体中的物体，背向来流一面正中位置流体处于不流动的状态；④由于流体粘滞力的作用，使紧贴在固体壁面上的一层流体处于不流动的状态。13. 由于流体流动的起因不同，对流换热过程分为（ ）。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。14. 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。15. 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 人工黑体模型；②灰体；③黑体；④透明体二。回答下列问题（每题 5 分，共 20 分）1. 简述重辐射面的概念，请举出工业中重辐射面（或近似于重辐射面）的一例，并简述应用重辐射面的意义。2. 试说明温室的工作原理。3. 其它条件完全相同的短管和长管，哪一个平均表面传热系数更大一些，为什么？4. Bi 数和 Nu 数的表达式相同，请指出二者的区别何在？三。计算题（共 50 分）1. 一长宽各为 10mm 的等温集成电路芯片安装在一块底板上，温度为 20℃的空气在风扇作用下冷却芯片。芯片最高允许温度为 85℃，芯片与冷却气流间的表面传热系数为175 W/(m2K)。芯片及底板置于一个封闭的机壳内，机壳的平均温度为 20℃，芯片的表面黑度为 0.9。试确定芯片最大允许功率时多少？芯片顶面高出底板的高度为 1mm。（15 分）2. 两块平行放置的钢板之间的距离与其长和宽相比，可以忽略不计。已知：它们的温度和黑度分别为 t1=527℃，t2=27℃，1=2=0.8。假定它们都是灰体，试求：两块钢板之间 的自身辐射、有效辐射和净辐射热流。（20 分）1. 为了说明冬天空气的温度以及风速对人体冷暖感觉的影响，欧美国家的天气预报中普遍采用风冷温度的概念（wind-chill temperature）。风冷温度是一个当量的环境温度，当人处于静止空气的风冷温度下时其散热量与人处于实际气温、实际风速下的散热量相同。从散热计算的角度可以将人体简化为直径为 25cm、高 175cm、表面温度为 30℃的圆柱体，试计算当表面传热系数为 15 W/(m2K)时人体在温度为 20℃的静止空气中的散热量。如果在一个有风的日子，表面传热系数增加到 50 W/(m2K)，人体的散热量又是多少？此时风冷温度是多少？（15 分） 传热学模拟试题二答案一。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。热水到钢板的传热属于（ ），钢板到空气的传热属于（ ）。① 对流传热，辐射传热；②对流换热，辐射换热；③强制对流换热，自然对流换热；④强制对流传热，自然对流传热。19. 对于小尺度物体，如果它能够满足连续体假设，其导热过程的基本规律就可以采用（ ）。① 普朗特定律；②普朗克定律；③牛顿定律；④傅立叶定律。20. 导热是一种与原子、分子及自由电子等微观粒子的无序随机运动相联系的物理过程。所有的物质，不论固相、液相还是气相，均具有一定的传导热量的能力，尽管数值上相差非常悬殊。这说明导热是物质的—种（ ）。① 运动形式；②存在形式；③固有属性；④宏观位移。21. 导热微分方程式的建立依据是（ ）。① 微积分原理和牛顿运动定律；②能量守恒定律和傅立叶定律；③斯忒藩-波尔兹曼定律和基尔霍夫定律；④纳维-斯托克斯定律和傅立叶定律。22. 以下现象都存在肋片传热：（ ）。① 摩托车发动机散热、室内暖气片散热、空调换热器传热；②热处理炉外表面散热、室内暖气片散热、空调换热器传热；③汽车发动机散热、保温瓶散热、空调换热器传热；④摩托车发动机散热、室内暖气片散热、供热系统换热站中水-水换热器传热。23. 非稳态导热的非正规状况阶段：温度变化从边界面逐渐地深入到物体内，温度分布呈现出受初始温度控制的特性，物体的部分区域（ ）。① 温度先升高后降低；②温度先降低后升高；③保持原来的温度；④保持原来的热流量。 24. 时间常数是非稳态导热体对周围（ ）的一个指标。① 流体流动速度快慢；②热量流动速度快慢；③温度变化所产生反应的快慢；④温度变化快慢。25. 对物理问题进行数值求解的基本思路，是把原来在时间、空间坐标系中连续的物理量的场，用有限个（ ）上的值的集合来代替，通过求解按一定方法建立起来的关于这些值的代数方程，来获得（ ）上被求物理量的值。① 离散点；②正交点；③边界点；④映射点。26. 本课程中获得离散方程组的方法使用了三种，分别是（ ）。① 拉格朗日方法、泰勒级数展开法、原始方法；②拉格朗日方法、泰勒级数展开法、蒙特卡洛方法；③原始方法、泰勒级数展开法、热平衡方法；④欧拉方法、傅立叶级数展开法、热平衡方法。27. 无滑移条件是指（ ）。① 由于流体粘滞力的作用，使管子中部的一层流体处于不流动的状态；②流体中的物体，迎向来流一面正中位置挡住了来流流体，使之处于不流动的状态；③流体中的物体，背向来流一面正中位置流体处于不流动的状态；④由于流体粘滞力的作用，使紧贴在固体壁面上的一层流体处于不流动的状态。28. 由于流体流动的起因不同，对流换热过程分为（ ）。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。29. 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。30. 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 人工黑体模型；②灰体；③黑体；④透明体二。回答下列问题（每题 5 分，共 20 分）5. 简述重辐射面的概念，请举出工业中重辐射面（或近似于重辐射面）的一例，并简述应用重辐射面的意义。答：重辐射面是指以绝热材料构成的固体壁的表面。由于绝热而没有导出热流，=0，=0，重辐射面的投入辐射等于有效辐射，与其它换热表面之间无净辐射热量交换。虽然重辐射面与换热表面之间无净辐射热量交换，但它的重辐射作用却影响到其他换热表面间的辐射换热。6. 试说明温室的工作原理。答：玻璃或塑料薄膜对可见光和波长小于 2.5m 的红外线的光谱吸收比很小，光谱穿透比很高，基本上可以认为是透明体。而对紫外线和波长大于 3m 的红外线其光谱吸收比 又接近于 1，表现了几乎不透明的性质。太阳辐射的可见光和较短波长的红外线绝大部分穿过玻璃或塑料薄膜进入温室，而温室内物体在常温下发射出的较长波长的红外线却不能透过玻璃或塑料薄膜到达外部环境。从而保持温室内的温度高于室外。7. 其它条件完全相同的短管和长管，哪一个平均表面传热系数更大一些，为什么？答：短管的平均换热系数（表面传热系数）大一些。因为入口段相对长度较长，故入口段效应的影响也就更重一些。入口段效应是指入口段边界层还没有充分发展，比较薄，局部对流换热系数（表面传热系数）较大。8. Bi 数和 Nu 数的表达式相同，请指出二者的区别何在？答：Bi 数是物体内部单位导热面积上的导热热阻（内热阻）与物体表面同周围流体进行对流换热的换热热阻（外热阻）之比，其中为固体的导热系数。 Nu 数表示对流换热过程中壁面上流体的无量纲温度梯度，它反映了实际热量传递与导热分子扩散热量传递的比较，其中为流体的导热系数。三。计算题（共 50 分）3. 一长宽各为 10mm 的等温集成电路芯片安装在一块底板上，温度为 20℃的空气在风扇作用下冷却芯片。芯片最高允许温度为 85℃，芯片与冷却气流间的表面传热系数为175 W/(m2K)。芯片及底板置于一个封闭的机壳内，机壳的平均温度为 20℃，芯片的表面黑度为 0.9。试确定芯片最大允许功率时多少？芯片顶面高出底板的高度为 1mm。（15 分）解：对流=Aht=175 W/(m2K)[0.010.01+4(0.010.01)](85℃-20℃) ＝1.5925W辐射=A(T14–T24)=0.95.6710-8[(85+273)4–(20+273)4]0.00014=0.0647 W (对流+辐射) ＝1.5925W+0.0647 W＝1.657W4. 两块平行放置的钢板之间的距离与其长和宽相比，可以忽略不计。已知：它们的温度和黑度分别为 t1=527℃，t2=27℃，1=2=0.8。假定它们都是灰体，试求：两块钢板之间的自身辐射、有效辐射和净辐射热流。（20 分）解：E1=1Eb1=0.85.6710-88004=0.823224.32=18579.456W/m2E2=2Eb2=0.85.6710-83004=0.8459.26625=367.416W/m2q12= =15176.7W/m2J1= Eb1–q12=5.6710-88004–15176.7 =19430.145 W/m2J2= q12+Eb2=15176.7 +5.6710-83004= 3839.535W/m22. 为了说明冬天空气的温度以及风速对人体冷暖感觉的影响，欧美国家的天气预报 中普遍采用风冷温度的概念（wind-chill temperature）。风冷温度是一个当量的环境温度，当人处于静止空气的风冷温度下时其散热量与人处于实际气温、实际风速下的散热量相同。从散热计算的角度可以将人体简化为直径为 25cm、高 175cm、表面温度为 30℃的圆柱体，试计算当表面传热系数为 15 W/(m2K)时人体在温度为 20℃的静止空气中的散热量。如果在一个有风的日子，表面传热系数增加到 50 W/(m2K)，人体的散热量又是多少？此时风冷温度是多少？（15 分）解：散热面为圆柱体的侧面和顶面，A=(0.252/4+0.251.75) =1.4235m2sta=Ahstat=15 W/(m2K) 1.4235m2(30℃–20℃)= 213.53 Wwin=Ahwint=50 W/(m2K) 1.4235m2(30℃–20℃)= 711.77 W按风冷温度计算，有：win=Ahstatwct=15W/(m2K) 1.4235m2(30℃–twct)= 711.77 W∴ 风冷温度为 =–3.3333℃