2025年考研傳熱學(xué)對流換熱易錯題精練試卷（含相似準(zhǔn)則公式）一、選擇題（每題2分，共10分）1.在對流傳熱中，Nu-Re關(guān)系式中的Re表示：A.流體動力粘度B.流體密度C.物理相似準(zhǔn)則數(shù)D.比熱容2.對流傳熱中，Prandtl數(shù)的定義是：A.動力粘度與熱擴散率的比值B.熱擴散率與比熱容的比值C.密度與動力粘度的比值D.密度與熱擴散率的比值3.在充分發(fā)展的層流管內(nèi)，對流傳熱系數(shù)隨管徑的增大而：A.增大B.減小C.保持不變D.先增大后減小4.對流傳熱中，熱流密度q與對流傳熱系數(shù)h的關(guān)系為：A.q∝hB.q∝h^2C.q∝h^3D.q∝h^45.在充分發(fā)展的層流管內(nèi)，對流傳熱系數(shù)h與管徑d的關(guān)系為：A.h∝dB.h∝d^2C.h∝d^3D.h∝d^46.對流傳熱中，Prandtl數(shù)Pr的值在1左右時，流體流動為：A.層流B.湍流C.兩者都可能D.兩者都不可能二、填空題（每題2分，共10分）1.對流傳熱系數(shù)h的單位是__________。2.在充分發(fā)展的層流管內(nèi)，對流傳熱系數(shù)h與雷諾數(shù)Re的關(guān)系為__________。3.在充分發(fā)展的湍流管內(nèi)，對流傳熱系數(shù)h與管徑d的關(guān)系為__________。4.對流傳熱中，Nu-Re關(guān)系式中的Nu表示__________。5.對流傳熱中，Prandtl數(shù)的值在1左右時，流體流動為__________。三、簡答題（每題5分，共10分）1.簡述對流傳熱中，Nu-Re關(guān)系式的物理意義。2.簡述對流傳熱中，Prandtl數(shù)的作用。四、計算題（每題10分，共20分）1.已知一圓形管道，直徑為0.1m，內(nèi)壁溫度為300K，外壁溫度為250K。流體為空氣，密度為1.2kg/m3，運動粘度為1.5×10??m2/s，比熱容為1000J/(kg·K)。求該管道內(nèi)的對流傳熱系數(shù)h。2.一平板，長1m，寬0.2m，厚度為0.01m。平板一側(cè)面溫度為100℃，另一側(cè)面溫度為20℃。平板兩側(cè)面的對流換熱系數(shù)分別為100W/(m2·K)和2000W/(m2·K)。求平板兩側(cè)面的對流傳熱速率。五、應(yīng)用題（每題10分，共20分）1.一熱交換器中的管內(nèi)流體為水，流速為2m/s，管徑為0.02m。水的進(jìn)口溫度為20℃，出口溫度為80℃。已知管壁溫度為120℃。求對流傳熱系數(shù)h。2.一熱交換器中的板式換熱器，板厚為0.01m，板間距為0.02m。板兩側(cè)的對流傳熱系數(shù)分別為1000W/(m2·K)和1500W/(m2·K)。板一側(cè)的溫度為80℃，另一側(cè)的溫度為30℃。求板式換熱器兩側(cè)的對流傳熱速率。六、論述題（每題10分，共10分）1.論述對流傳熱中，Nu-Re關(guān)系式的適用范圍及其局限性。本次試卷答案如下：一、選擇題答案：1.C2.A3.A4.A5.B6.A二、填空題答案：1.W/(m2·K)2.Nu∝Re^0.83.h∝1/d4.傳熱努塞爾數(shù)5.層流三、簡答題答案：1.Nu-Re關(guān)系式表示的是對流傳熱系數(shù)h與雷諾數(shù)Re之間的關(guān)系。Nu是一個無量綱數(shù)，它反映了流動和傳熱之間的相互作用。該關(guān)系式適用于描述流體在管內(nèi)或平板上的對流傳熱情況，是傳熱學(xué)中的一個重要公式。2.Prandtl數(shù)Pr是表征流體中動量擴散和熱量擴散之間相對快慢的一個無量綱數(shù)。它等于流體的動力粘度與熱擴散率的比值。Prandtl數(shù)的大小可以影響流體的流動狀態(tài)和對流傳熱特性。當(dāng)Pr接近1時，流體的動量擴散和熱量擴散速度相近，流動可能為層流；當(dāng)Pr遠(yuǎn)離1時，熱量擴散速度遠(yuǎn)大于動量擴散速度，流動可能為湍流。四、計算題答案：1.h=528.9W/(m2·K)2.側(cè)1：q1=8.89×10?W；側(cè)2：q2=2.22×10?W解析思路：1.使用Nu-Re關(guān)系式Nu=0.023Re^0.8Pr^0.4，代入已知條件Re=(ρvd)/μ，得到Nu=0.023(Re)^0.8(Pr)^0.4。2.代入ρ=1.2kg/m3，μ=1.5×10??m2/s，v=2m/s，d=0.1m，Pr=0.71（空氣的Pr數(shù)約為0.71），計算得到Re≈2.04×10?。3.將Re和Pr代入Nu-Re關(guān)系式，得到Nu≈35.8。4.使用對流傳熱系數(shù)公式h=k/Nu(d/8)，代入k=0.026W/(m·K)（空氣的導(dǎo)熱系數(shù)），得到h≈528.9W/(m2·K)。2.根據(jù)對流傳熱速率公式q=hAΔT，代入A=0.2m×0.01m=0.002m2，ΔT=100℃-20℃=80℃，h分別為100W/(m2·K)和2000W/(m2·K)，得到q1=8.89×10?W和q2=2.22×10?W。五、應(yīng)用題答案：1.h=632.4W/(m2·K)2.q=3.56×10?W解析思路：1.使用Nu-Re關(guān)系式Nu=0.023Re^0.8Pr^0.4，代入已知條件Re=(ρvd)/μ，得到Nu=0.023(Re)^0.8(Pr)^0.4。2.代入ρ=998kg/m3（水的密度），μ=1.85×10??m2/s（水的運動粘度），v=2m/s，d=0.02m，Pr=7（水的Pr數(shù)約為7），計算得到Re≈3.27×10?。3.將Re和Pr代入Nu-Re關(guān)系式，得到Nu≈44.9。4.使用對流傳熱系數(shù)公式h=k/Nu(d/8)，代入k=0.6W/(m·K)（水的導(dǎo)熱系數(shù)），得到h≈632.4W/(m2·K)。2.使用對流傳熱速率公式q=hAΔT，代入A=1m×0.01m=0.01m2，ΔT=80℃-30℃=50℃，h分別為1000W/(m2·K)和1500W/(m2·K)，得到q=3.56×10?W。六、論述題答案：1.Nu-Re關(guān)系式適用于描述流體在管內(nèi)或平板上的對流傳熱情況，它基于流體力學(xué)和傳熱學(xué)的理論，通過實驗數(shù)據(jù)得到了廣泛的應(yīng)用。然而，該關(guān)系式也有一些局限性：a.Nu-Re關(guān)系式主要適用于充分發(fā)展的流動，對于入口段或過渡段的流動，該關(guān)系式可能不適用。b.Nu-Re關(guān)系式