湖南涉外经济学院2017—2018学年度第 2 学期
《传热学》课程考核试题册
学院： 机械工程学院 专业年级：能源动力1601
考核方式：闭卷 考试时量： 100 分钟 试卷类型： A
题 号 一 二 三 四 五 六 七 八 合计 应得分 20 20 30 30 100 一、选择题（本大题共计10小题，每小题2分，共计20分） 1．下列导热过程傅立叶定律表述中，不正确的是（ ）
A热流密度与传热面积成正比 B导热量与温度梯度成正比 C热流密度与传热面积无关 D导热量与导热距离成反比
2．圆柱壁面双层保温材料敷设过程中，为了减少保温材料用量或减少散热量，应该采取措施是（ ）
A热导率较大的材料在内层 B热导率较小的材料在内层
C根据外部散热条件确定 D材料的不同布置对散热量影响不明显
3．采用有限差分法进行导热过程数值计算时，可以有多种离散格式方式，下列不适用的方法是（ ）
A边界节点，级数展开法 B边界节点，热量守恒法 C中心节点，级数展开法 D中心节点，热量守恒法
4.表面温度为50oC的管道穿过室内，为了减小管道向室内的散热，最有效的措施是（ ） A表面喷黑色的油漆 B表面喷白色的油漆 C表面缠绕铝箔 D表面外安装铝箔套筒
5．冷流体流经恒定壁温为tw的管道被加热，壁温与流体之间的对数平均温差为△tm，则管道中的流体平均温度为（ ）
A tw-△tm B tw+△tm C tw-△tm/2 D tw+△tm/2
6．表面进行膜状凝结换热的过程中，影响凝结换热作用最小的因素为（ ） A蒸汽的压力 B蒸汽的流速 C蒸汽的过热度 D蒸汽中的不凝性气体
7．在充分发展的管内单相流体受迫层流流动中，如果取同样管径及物性参数，则常壁温tw和常
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热流q?c下，换热系数关系为（ ）
A hq?c?htw?c B hq?c?htw?c
C hq?c?htw?c D 不确定
8．根据普朗克定律，黑体的单色辐射力与波长之间的关系是一个单峰函数，其峰值所对应的
波长（ ）
A与温度无关 B随温度升高而线性减小 C随温度升高而增大 D与绝对温度成反比
9．用套管温度计测量容器内流体温度时，为减少测温误差，套管材料的导热系数应选用（ ）
A导热系数大 B与导热系数值无关 C导热系数小 D无法确定
10．将一个圆柱状加热元件竖直置于20oC水中，加热后加热元件表面温度达到60oC，则这种换热方式为（ ）
A沸腾换热 B自然对流换热 C强迫流动换热 D沸腾和自然对流换热
二、计算题（本大题共计5小题，每小题4分，共计20分，选择正确的答案填在括号内，并要求写出正确的计算过程，计算过程不正确不给分）
1．某房间玻璃窗的高度为1.5m、宽为1.2m、厚度为4mm，玻璃的导热系数为0.7 W/(m?K)。在某冬天夜间，室内外的空气温度分别为15?C和- 5?C，若已知玻璃窗内外侧对流传热的表面传热系数分别为5 W/(m2?K)和20 W/(m2?K)。计算通过该玻璃窗的热损失为（ ），忽略玻璃内外表面的辐射影响。
A 140.8 B 281.6 C 178.6 D 89.6
2．如附图所示，用裸露的热电偶测量管道中气体的温度，稳定后，热电偶所指示的温度为170 ℃。已知管道内壁温度 为90℃，高温气流与热电偶 结点的表面传热系数为50 W/（m2·K），热电偶结点的 表面发射率为0.6。试求高温 气体的真实温度（ ）。 A 186.0 B 181.4 C 178.4 D 184.2
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3．在水沸腾实验中，对置于水中的不锈钢管进行电加热。已知，不锈钢管外径4mm，加热段长10cm，测得加热功率为50W，管子表面的平均温度为109℃，水的压力为1.013×105Pa。试计算该实验中沸腾传热的表面传热系数为（ ）。 A 5846 B 4423 C 1786 D 2896 4．设某表面的面积A=0.5㎡，表面温度t=400℃，?=0.8，反射比?=0.3，外界辐射到该表面上的能量为400W/m2，则它与外界的辐射换热量?为（ ）W。 A 3000 B 4412 C -3000 D 5000 5．圆球导热仪是测定粒状和粉末状材料导热系数的一种仪器，它的实验原理就是应用通过球壳稳定导热热流量的计算方法。图所示该仪器实验原理图，导热仪的主体由两层同心的薄壁纯铜球壳组成，在球的内部安装有加热器， 被测材料填充在内、外表面的平均 温度分别为50℃ 和30℃，通电的 电压和电流分别为20V和0.3A。已 知圆球导热仪的内壳直径为80mm， 外壳直径为160mm。 计算该实验 材料的导热系数为（ ）。 A 0.3 B 0.6 C 0.8 D 0.36 三、简答题(本大题共计5小题，每小题6分，共计30分) 1．以等截面直肋为例，试用热阻的概念简要说明在什么条件下采用肋化表面可以得到强化换热的效果，何时则得不到强化换热的效果(仅考虑一侧壁面与流体间的换热)。 2．简要说明太阳能集热器采用的选择性表面应具备的性质和作用原理。 3．空气横掠垂直管束时，沿流动方向管排数越多，换热越强，而蒸汽在水平管束外凝结时，沿液膜流动方向管排数越多，换热强度降低，为什么？ 4.试分别指出下列两式的不同之处：对流换热微分方程h????t?t?yy?0与导热问题中的第三类边界条件表达式???t?nw?h?tw?tf?。 5．解释换热器效能ε的物理意义，写出其表达式。说明为什么逆流换热效能ε可以趋近于1，而顺流换热器则不可能。 第3页 共 4 页
四、综合题（本大题共计3小题，每小题10分，共计30分）
1．在低速风洞中用电加热圆管的方法来进行空气横掠水平放置圆管的对流换热试验。试验管置于风洞的两个侧壁上，暴露在空气中的部分长100mm，外径为12mm。试验测得来流的t??15℃，换热表面平均温度tw?125℃，功率P?40.5W。由于换热管表面的辐射及换热管两端通过风洞侧壁的导热，估计约有15%的功率损失掉，试计算此时对流传热的表面传热系数是多少？为了提高表面传热系数测定的精确度,应采用什么方法？试说明理由。
2．在一厚度为50mm的大平壁内有均匀的内热源??，平壁的导热系数为5W/(m?K)，在这些条件下，平壁内的温度分布为t?a?bx?cx2，在x?0处表面温度为120℃，并且与温度为
20℃的流体进行对流换热，表面传热系数为500W/(m2?K)，另一个边界绝热。（1）计算平壁
的内热源强度。（2）确定系数a、b、c
3．有一单流程蛇形管冷凝换热器，工质凝结温度为80℃，凝结传热表面传热系数为
104W/(m2?K)；冷凝管内径为20mm，壁厚为3mm，管壁导热系数为100W/(m?K)，管内
流冷却水，流速为2m/s，入口水温为20℃，出口水温为60℃，管内污垢热阻为
0.001m2?K/W，试计算换热器传热系数和所需管长。（已知管内紊流对流传热准则方程式
为
Nuf?0.023Re0.8.4fPr0f，不考虑流道弯曲和入口段修正；水的物性参数为
cp?4.171kJ/(kg?K)，??0.659?10?6m2/s，Pr?4.31，??0..635W/(m?K)，
??992.2kg/m3）
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一、选择题（本大题共计5小题，每小题2分,共计20分）
1．A；2．B；3．A；4．D；5．A；6．A；7．C ；8．D；9．C；10．B；
二、计算题（本大题共计5小题，每小题4分，共计20分） 1.正确答案是A b x
??A(tf1?tf2)1.5?1.2?(15?5)36???140.8W
1?110.00410.256????h1?h250.720答：正确答案是D。
2
h?tf?t1????0?T14?Tw4?tf?t1?
0.6?5.67??4.434?3.634?5044?C0??T1??Tw??????????170?h???100??100???
?170?14.4?184.4℃
3．正确答案是B
解：??hA(tw?tf)
4．正确答案是B
h??50??4423 W/(m.K)
A(tw?tf)3.14?0.004?0.1?(109?100)Eb??T4?5.67?10?8??273?400??11631.7
4J?E??G??Eb??G?0.8?5.67?10?8??273?400??0.3?4004?9425.4Eb?J11631.7?9425.4??4412.6 1??1?0.8?A0.8?0.54.正确答案是A ??
稳定情况下，通过被测材料导热的热流量即为电加热器的功率为 ??IU?0.3?20?6?W?
被测材料的导热系数为
???1/r1?1/r2?6??2/0.08?2/0.16?????0.3?W/m?K? 4??t1?t2?4?3.14??50?30?三、简答题(本大题共计5小题，每小题6分，共计30分）
传热学试卷A及答案
