1、 湖南涉外經濟學院20172018學年度第2學期傳熱學課程考核試題冊 學院：機械工程學院專業(yè)年級：能源動力 1601 考核方式：閉卷考試時量：100 分鐘試卷類型：A 題號 一 二 三 四 五 六 七 八 合計 應得分 20 20 30 30 100 一、選擇題（本大題共計 10 小題，每小題 2 分，共計 20 分） 1 .下列導熱過程傅立葉定律表述中，不正確的是（） A 熱流密度與傳熱面積成正比 B 導熱量與溫度梯度成正比 C 熱流密度與傳熱面積無關 D 導熱量與導熱距離成反比 2 .圓柱壁面雙層保溫材料敷設過程中，為了減少保溫材料用量或減少散熱量，應該采取措施是 （） A 熱導率較大的材

2、料在內層 B 熱導率較小的材料在內層 C 根據外部散熱條件確定 D 材料的不同布置對散熱量影響不明顯 3 .采用有限差分法進行導熱過程數值計算時，可以有多種離散格式方式，下列不適用的方法是 （） A 邊界節(jié)點，級數展開法 B 邊界節(jié)點，熱量守恒法 C 中心節(jié)點，級數展開法 D 中心節(jié)點，熱量守恒法 4 .表面溫度為 50oC 的管道穿過室內，為了減小管道向室內的散熱，最有效的措施是（） A 表面噴黑色的油漆 B 表面噴白色的油漆 C 表面纏繞鋁箔 D 表面外安裝鋁箔套筒 5,冷流體流經恒定壁溫為 tw的管道被加熱，壁溫與流體之間的對數平均溫差為tm,則管道中的流體平均溫度為（） Atw-Atm

3、Btw+Atm Ctw-Atm/2Dtw+Atm/2 6 .表面進行膜狀凝結換熱的過程中，影響凝結換熱作用最小的因素為（） A 蒸汽的壓力 B 蒸汽的流速 C 蒸汽的過熱度 D 蒸汽中的不凝性氣體 7 .在充分發(fā)展的管內單相流體受迫層流流動中，如果取同樣管徑及物性參數，則常壁溫 tw和常熱流q=c下，換熱系數關系為（ Ahq=c,二htw=c Chq=chtw=c 8 .根據普朗克定律， 黑體的單色輻射力與波長之間的關系是一個單峰函數，其峰值所對應的 波長（） A 與溫度無關 B 隨溫度升高而線性減小 C 隨溫度升高而增大 D 與絕對溫度成反比 9 .用套管溫度計測量容器內流體溫度時，為減少測

4、溫誤差，套管材料的導熱系數應選用 20水中，加熱后加熱元件表面溫度達到 609,則這 自然對流換熱 BD 沸騰和自然對流換熱 二、計算題（本大題共計 5 小題，每小題 4 分，共計 20 分，選擇正確的答案填在括號內，并要求寫出正確的計算過程，計算過程不正確不給分） 1 .某房間玻璃窗的高度為 1.5m、寬為 1.2m、厚度為 4mm 玻璃的導熱系數為 0.7W/（m，K）。 在某冬天夜間，室內外的空氣溫度分別為 15nC 和-5,C,若已知玻璃窗內外側對流傳熱的表 面?zhèn)鳠嵯禂捣謩e為 5W/（m2K）和 20W/（m2K）。計算通過該玻璃窗的熱損失為（），忽略 玻璃內外表面的輻射影響。 A14

5、0.8B281.6C178.6D89.6 2 .如附圖所示， 用裸露的熱電偶測量管道中氣體的溫度， 穩(wěn)定后， 熱電偶所指示的溫度為 170C。已知管道內壁溫度為 90C,高溫氣流與熱電偶結點的表面?zhèn)鳠嵯禂禐?50 W/（m2K）,熱電偶結點的表面發(fā)射率為 0.6。試求高溫氣體的真實溫度（）。 A186.0B181.4C178.4D184.2Bhq/=htw-c D 不確定 A 導熱系數大 C 導熱系數小 B 與導熱系數值無關 D 無法確定 10.將一個圓柱狀加熱元件豎直置于 種換熱方式為（） A 沸騰換熱 C 強迫流動換熱 3 .在水沸騰實驗中，對置于水中的不銹鋼管進行電加熱。已知，不銹鋼管外

6、徑 4mm,加熱段長 10cm,測得加熱功率為 50W,管子表面的平均溫度為 109C,水的壓力為 1.013105Pa。試計算該實驗中沸騰傳熱的表面?zhèn)鳠嵯禂禐椋ǎ?A5846B4423C1786D2896 4 .設某表面的面積 A=0.5m2,表面溫度 t=400C,8=0.8,反射比 P=0.3,外界輻射到該表面 上的能量為 400W/m2 則它與外界的輻射換熱量為（）W A3000B4412C-3000D5000 5 .圓球導熱儀是測定粒狀和粉末狀材料導熱系數的一種儀器， 它的實驗原理就是應用通過球殼穩(wěn)定導熱熱流量的計算方法。圖所示該儀器實驗原理圖，導熱儀的主體由兩層同心的薄壁純銅球殼

7、組成，在球的內部安裝有加熱器，被測材料填充在內、外表面的平均溫度分別為 50C和 30C,通電的電壓和電流分別為 20V和 0.3A。已知圓球導熱儀的內殼直徑為 80mm,外殼直徑為160mm。計算該實驗材料的導熱系數為（）。 A0.3B0.6C0.8D 三、簡答題（本大題共計 5 小題，每小題 6 分，共計 30 分） 1 .以等截面直肋為例，試用熱阻的概念簡要說明在什么條件下采用肋化表面可以得到強化換熱的效果，何時則得不到強化換熱的效果（僅考慮一側壁面與流體間的換熱）。 2 .簡要說明太陽能集熱器采用的選擇性表面應具備的性質和作用原理。 3 .空氣橫掠垂直管束時，沿流動方向管排數越多，換熱

8、越強，而蒸汽在水平管束外凝結時，沿液膜流動方向管排數越多，換熱強度降低，為什么？ ,二 t 4 .試分別指出下列兩式的不同之處：對流換熱微分方程 h=-yi 與導熱問題中的第三類邊 ：t；:y 界條件表達式-九且w=h（tw-tf）0二 n 5 .解釋換熱器效能 e 的物理意義，寫出其表達式。說明為什么逆流換熱效能 e 可以趨近于 1, 而順流換熱器則不可能。 四、綜合題（本大題共計 3 小題，每小題 10 分，共計 30 分） 1 .在低速風洞中用電加熱圓管的方法來進行空氣橫掠水平放置圓管的對流換熱試驗。試驗管置于風洞的兩個側壁上，暴露在空氣中的部分長 100mm,外徑為 12mm。試驗測得

9、來流 的 t=15C,換熱表面平均溫度tw=125C,功率=40.乳。由于換熱管表面的輻射及換熱管兩端通過風洞側壁的導熱，估計約有 15%的功率損失掉，試計算此時對流傳熱的表面 傳熱系數是多少？為了提高表面?zhèn)鳠嵯禂禍y定的精確度，應采用什么方法？試說明理由。 2 .在一厚度為 50mm 的大平壁內有均勻的內熱源 6,平壁的導熱系數為5W/（m,K）,在這些 一一一 2 條件下，平壁內的溫度分布為t=a+bx+cx,在 x=0 處表面溫度為 120C,并且與溫度為 2 20c 的流體進行對流換熱，表面?zhèn)鳠嵯禂禐?500W/（m，K）,另一個邊界絕熱。（1）計算平壁的內熱源強度。（2）確定系數 a、

10、b、c 3 .有一單流程蛇形管冷凝換熱器，工質凝結溫度為80,凝結傳熱表面?zhèn)鳠嵯禂禐?4 2 10W/（mK）；冷凝管內徑為 20mm,壁厚為 3mm,管壁導熱系數為100W/（mK）,管內 流冷卻水，流速為 2m/s,入口水溫為20C,出口水溫為60C,管內污垢熱阻為 2 0.001mK/W,試計算換熱器傳熱系數和所需管長。（已知管內紊流對流傳熱準則方程式 0.80.4 為Nuf=0.023RefPrf,不考慮流道彎曲和入口段修正；水的物性參數為 Cp=41710/（kgK）v=0.659M10.m2/sPr=4.310=0.635W/（mK） P=992.2kg/m3） 5 小題，每小題

11、2 分，共計 20 分) D;5.A;6.A;7.C;8.D;9.C;10.B; 0.720 答：正確答案是Do =17014.4=184.4C =；T4=5.671032734004=11631.7 J=E：G=Eb：G=0.85.6710,27340040.3400=9425.4 =IU=0.320=6W 被測材料的導熱系數為 1/r-1/r262/0.08-2/0.161 ,=1=0.3W/mK 4二t1-t243.1450-30 三、簡答題（本大題共計 5 小題，每小題 6 分，共計 30 分）、計算題（本大題共計 1.正確答案是 A 5 小題，每小題 4 分，共計 20 分） x A

12、(tfi-tf2) 1.51.2(155) 1、.1 10.004 36 140.8W 0.256 中-Eb-J 11631.7-9425.4 1-； A 4.正確答案是 A 1-0.8 0.80.5 =4412.6 穩(wěn)定情況下, 通過被測材料導熱的熱流量即為電加熱器的功率為 一、選擇題（本大題共計 1.A;2,B;3,A;4. tf=t1 h|1100J1100J 0.65.67 =170 50 4.434-3.634 3. 正確答案是 B 解：O=hA(tw -tf) 4. h= A(tw-tf) 50 3.140.0040.1(109-100) =4423W/(m.K) 正確答案是 B

13、Eb 1 .在基礎表面上增加肋片能否強化換熱的效果，取決于加肋后總的傳熱阻力是增加還是減小；加肋加大了對流傳熱面積，有利于減小對流傳熱總面積熱阻。 但是加肋片后增加了通過壁面的導熱熱阻。因此加肋是否強化換熱取決于肋片的導熱阻力）與表面對流傳熱阻力 1 1 之比（即這一比值構成的無量綱數 h- 2 分 對等截面直肋，當 BiBiE0.25 時（6 6 為肋片的半厚），加肋總能強化換熱。但 BiBi 較大時（當 BiBi 1 1）, ,則得不到強化換熱的效果。2 2 .吸熱板需對太陽輻射的大范圍的波長有較大的吸收率，用來吸收太陽的輻射能； 2 分 而向陽側需覆蓋一層對太陽大部分主要輻射可見光等短波

14、有強穿透率，但對較低溫物體表面輻射的長波有較強反射率的覆蓋材料，用來形成一個溫室，這不僅利用了溫室效應，而且也減少了表面的對 流散熱損失，2 分 要進一步減小自然對流散熱損失可以在吸熱表面與玻璃蓋板之間堆放一些對太陽光透明的材料，例如玻璃管，以抑制夾層中的自然對流。2 分 3.答：空氣橫掠垂直管束時，沿流動方向管排數越多，氣流擾動越強，換熱越強， 3 分 而蒸汽在水平管束外凝結時，沿液膜流動方向管排數越多，凝結液膜越厚，凝結換熱熱阻越大，換熱強度降低。3 分 4 .對流換熱微分方程式中 h 是未知量，而第三類邊界條件中 h 是已知量 2 分 對流換熱微分方程式中人是流體導熱系數，而第三類邊界條

15、件中人是固體導熱系數 2 分 對流換熱微分方程式中 h 為局部表面?zhèn)鳠嵯禂担谌愡?界條件中 h 一般是指平均表面?zhèn)鳠嵯禂怠? 分 t-t 5 .表示換熱器的實際換熱量與理想換熱量的比值。w=一瞥 t122 分 對逆流換熱器，當qmiCiqm2c2熱流體的出口溫度將會降低到接近于冷流體的入口溫度。當qmiCiqm2c2冷流體的出口溫度將會升高到接近于熱流體的入口溫度。這樣，逆流換熱效能e可以趨近于 1 2 分 而順流換熱器熱流體的出口溫度將不會降低到接近于冷流體的入口溫度，至多接近冷流體的出口溫度, 四、綜合題（本大題共計 3 小題，每小題 10 分，共計 30 分）=0.85P=0.85

16、40.5W=34.43W ,34.43W h二二 3.76810m2(125-15)C 為了提高表面?zhèn)鳠嵯禂禍y定的精確度，在本試驗中盡量降低換熱管的輻射與兩端導熱損失。為了減少輻射傳熱，可在換熱管表面鍍銘，這可使表面發(fā)射率下降到 0.10.05。為了減少兩端導熱損失, 在換熱管穿過風洞壁面處應該用絕熱材料隔開。在進行自然對流實驗時，減少輻射與端部導熱損失對提高測試結果的準確度具有重要意義 5 分 2.解：（1）在x x= =0 0處，邊界對流傳熱的熱流密度為2 分 Bi 的大小） 分 e e 不可能趨近于 1 2 =83.1W/(m K) q=hx(t-tj=500 x(120-20)=5x1

17、04W/m22 分 平壁為穩(wěn)態(tài)問題，一側絕熱，另一側有熱流流出，因此，平壁內一定有內熱源 1 分 可得平壁的內熱源強度 4 =-q=1.0106W/m32 分 A0.05 由在 x=0 處表面溫度為 120c 的條件，可得 a=120o1 分 由在 x=0 處，邊界對流傳熱的條件得 -Z(b+2cx)=-q,b=q/人=10000。2 分 由在x=&處，表面絕熱的條件得 b=-2c6,c=1乂1052 分 Ref在1041.2父105范圍 Pr=4.31 在 120 范圍 =0.023Ref8Prf0.4=0.02360698 64.310.4=2761 =1.1181043.411010m2K/W =1.5810“m2K/W K=633W/(m2K)Ref ud22010 3.