平頂山工學院2007—2008學年第一學期期末考試
《傳熱學》試題（a卷）
供熱能與動力工程專業 07140501/2/3/4，0712071 班使用 2023年元月
本套試卷共 3 頁
一、填空（每空1分，共20分）
1、溫度場中同一瞬間同溫度各點連成的面稱為等溫面 。
2、就引起流動的原因而論，對流換熱可區分為自然對流與強制對流兩大類。
3、輻射測量用探測儀所測到的灰表面的輻射能，實際上是有效輻射，定義為灰體表面的本身輻射和反射輻射之和 。
4、熱電偶的時間常數是說明熱電偶對流體溫度變動響應快慢的指標。
5、所謂同類物理現象，指那些用相同形式並具有相同內容的微分方程序所描寫的現象。
6、強化傳熱的方法之一是提高k值。要提高k值,則應改善對流換熱表面傳熱系數較小的一側的傳熱條件（對流換熱表面傳熱系數小的還是大的）
7、蒸汽與低於飽和溫度的壁面接觸時有兩種不同的凝結形式，分別為膜狀凝結和珠狀凝結 ，工程設計的依據是膜狀凝結 。
8、由多層等厚度平壁構成的傳熱壁面, 若某層所用材料的導熱係數越大，則該壁面的熱阻就越小 ,其兩側的溫度差越小 。
9、傅利葉定律中的負號表示熱流方向與溫度梯度方向相反 。
10、溫度邊界層越厚 ，則對流換熱係數越小，為了強化傳熱，應使溫度邊界層越薄越好。
11、內部流動與外部流動的區別主要在於換熱壁面上的流體邊界層是否可以自由發展 。
12、影響核態沸騰的主要因素是壁面過熱度和汽化核心數 。
二、選擇題（每題2分，共10分）
1、對流傳熱過程僅發生在（ c ）中。
a. 固體 b. 靜止的流體 c. 流動的流體
2、有乙個由四個平面組成的四邊形長通道，其內表面分別以1、2、3、4表示，已知角係數x1，2=0.4,x1，4=0.25，則x1，3為( d )。
a.0.5b.0.65c.0.15d.0.35
3、溫度對輻射換熱的影響（ b ）對對流換熱的影響。
a.等於； b.大於； c.小於d.可能大於、小於
4、雷諾準則反映了（ b ）的對比關係。
a.重力和慣性力； b.慣性力和粘性力； c.重力和粘性力 ； d.浮公升力和粘性力
5、一金屬塊的表面黑度為0.4，溫度為227℃，它的輻射力是( a )；若表面氧化後，黑度變為0.9，其輻射力將( a )。
a.1417.5w/m2，將增大b.1417.5w/m2，將減小
c.60.22w/m2，將增大d.60.22w/m2，將減小
三、簡答題（每題4分，共20分）
1、對於附圖所示的兩種水平夾層，試分析冷、熱表面間熱量交換的方式有何不同？如果要通過實驗來測定夾層中流體的導熱係數，應採用哪一種布置？
解：（a）中熱量交換的方式主要有熱傳導和熱輻射（2分）。（b）熱量交換的方式主要有熱傳導，自然對流和熱輻射（2分）。
所以如果要通過實驗來測定夾層中流體的導熱係數，應採用（a）布置。（1分）
2、冬天，在相同的室外溫度條件下，為什麼有風比無風時感到更冷些?
解假定人體表而溫度相同時，人體的散熱在有風時相當於強制對流換熱（1分），而在無風時屬自然對流換熱(不考慮熱輻射或假定輻射換熱量相同時) （1分）。而空氣的強制對流換熱強度要比自然對流強烈。因而在有風時從入體帶走的熱量更多，所以感到更冷一些（3分）。
3、北方深秋季節的清晨，樹葉葉面上常常結霜。試問樹葉上、下表面的哪一面上容易結霜？為什麼？
答：霜會容易結在樹葉的上表面（2分）。因為樹葉上表面朝向太空，而太空表面的溫度會低於攝氏零度（1分）；下表面朝向地面，而地球表面的溫度一般在零度以上（1分）。
相對於下表面來說，樹葉上表面向外輻射熱量較多，溫度下降的快，一旦低於零度時便會結霜
4、為什麼工業換熱器中冷、熱流體的相對流向大多採用逆流操作?
答案：當冷熱流體的進出口溫度都一定時，逆流的溫差比其他流動形式的大（3分）。因此，在相同傳熱系數的條件下，為了完成同樣的熱負荷，採用逆流操作，可以節省傳熱面積（1分）；或在傳熱面積相同時，採用逆流操作可以提高熱流量。
（1分）
四、分析題（每題5分，共20分）
1、簡述熱輻射與其它兩種熱量傳遞方式的區別。
⑴導熱、對流這兩種熱量傳遞方式只在有物質存在的條件下才能實現，而熱輻射可以在真空中傳遞，而且實際上在真空中輻射能的傳遞最有效（2分）；
⑵輻射換熱區別於導熱、對流換熱的另乙個特點是，它不僅產生能量的轉移，而且還伴隨著能量形式的轉換，即發射時從熱能轉換為輻射能，而被吸收時又從輻射能轉換為熱能。（2分）
2、什麼是物體表面的吸收比（率）？它與哪些因素有關？
答：物體對投入輻射所吸收的百分數稱為該物體的吸收比（率）。（2分）
物體的吸收比（率）只取決於物體的表面特性（物體的種類、表面狀況和溫度），對於全波長的特性還與投射能量的波長分布有關關。（2分）
3、寫出時間常數的表示式。時間常數是從什麼導熱問題中定義出來的？它與哪些因素有關？
答：時間常數的表示式為（2分），是從非穩態導熱問題中定義出來的（1分），它不僅取決於幾何引數和物性引數，還取決於換熱條件h（1分）。
4、分別寫出nu、bi數的表示式，並說明其物理意義。
答：努塞爾數，，它表示表面上無量綱溫度梯度的大小。（2分）
畢渥數，，它表示導熱體內部熱阻與外部熱阻的相對大小。（2分）
5、為什麼珠狀凝結表面換熱係數比膜狀凝結表面換熱係數大？
答：膜狀凝結換熱時
沿整個壁面形成一層液膜，並且在重力的作用下流動，凝結放出的汽化潛熱必須通過液膜，因此，液膜厚度直接影響了熱量傳遞。（2分）
珠狀凝結換熱時，
凝結液體不能很好的浸潤壁面，僅在壁面上形成許多小液珠，此時壁面的部分表面與蒸汽直接接觸，因此，換熱速率遠大於膜狀凝結換熱。（2分）
五、計算題（每題10分，共30分）
1、一雙層玻璃窗，寬1.1m，高1.2m，厚3mm，導熱係數為1.
05w/(m·k)；中間空氣層厚5mm，設空氣隙僅起導熱作用，導熱係數為0.026w/(m·k)。室內空氣溫度為25℃。
表面傳熱系數為20w/(m2·k)；室外空氣溫度為-10℃，表面傳熱系數為15 w/(m2·k)。試計算通過雙層玻璃窗的散熱量，並與單層玻璃窗相比較。假定在兩種情況下室內、外空氣溫度及表面傳熱系數相同。
（10分）
解：(1)雙層玻璃窗情形，由傳熱過程計算式：
（4分）
(2)單層玻璃窗情形：
（4分）
顯然，單層玻璃的散熱量是雙層玻璃窗的2.6倍。（2分）因此，北方的冬天常常採用雙層玻璃窗使室內保溫。
2、溫度tf=50℃的空氣平行掠過一表面溫度為tw=100℃的平板表面，
故熱電偶的直徑：
驗證bi數是否滿足集總引數法：
說明上述假設是正確的。
5、空氣以10m/s速度外掠0.8m的長平板，平板下表面絕熱。平板沿流動方向的長度為0.
2m，寬度為0.1m。此時按平板長度計算的雷諾數re=6×104。
試確定：（1）平板表面與空氣間的平均表面傳熱系數和傳熱量；（2）如果空氣的流速增大為原來的10倍時，其它條件不變，平板表面與空氣間的平均表面傳熱系數。（10分）
（層流時平板表面平均努塞爾數，湍流時平板表面平均努塞爾數，已知空氣75℃時的物性引數為：
，）。解：(1)空氣的定性溫度，此時的物性引數為：，（1分）
由於，屬層流流態。（1分）
（2分）
換熱量（1分）
（2）若流速增加10倍，，，屬湍流流態（2分）。
（2分）
（1分）。
3、用一裸露的熱電偶測試圓管中氣流的溫度，熱電偶的指示值t1=170℃。已知管壁溫度tw=90℃，氣流對熱接點的對流換熱係數為h= 50w/ (m2·k)，熱接點的表面發射率ε=0.6。
試確定氣流的真實溫度及測溫誤差，並簡要說明如何減小誤差。（10分）
解：由於熱電偶工作端為凸表面，它的表面積相對於圓管的面積很小，即。因此他們之間的輻射換熱可按式計算。
熱電偶的輻射換熱和對流換熱的能量平衡式為：（4分）
由此求得實際溫度為：
（2分）
測溫絕對誤差為14.4℃，相對誤差為8.5%。誤差產生的原因是由於熱電偶與管道外壁的輻射換熱，使t1明顯低於tf。（2分）
可採用遮熱罩來減小輻射換熱。（2分）
傳熱學實驗
傳熱學b 實驗指導書 楊晚生廣東工業大學土木與交通工程學院 二 一 年六月印刷 實驗指導書 實驗專案名稱 建築材料恆定熱源法熱擴散率及導熱係數的測試 實驗專案性質 綜合性實驗 所屬課程名稱 傳熱學b 實驗計畫學時 4.0 一 實驗目的 通過利用恆定熱源法及熱箱檢測裝置，對建築牆體材料的熱擴散率及導熱...
傳熱學教案
第四章導熱問題的數值解法 1.重點內容 掌握導熱問題數值解法的基本思路 利用熱平衡法和泰勒級數展開法建立節點的離散方程。2.掌握內容 數值解法的實質。3.了解內容 了解非穩態導熱問題的兩種差分格式及其穩定性。由前述可知，求解導熱問題實際上就是對導熱微分方程在定解條件下的積分求解，從而獲得分析解。但是...
傳熱學複習彙總
15 導溫係數 材料傳播溫度變化能力大小的指標。16 穩態導熱 物體中各點溫度不隨時間而改變的導熱過程。17 非穩態導熱 物體中各點溫度隨時間而改變的導熱過程。18 傅利葉定律 在各向同性均質的導熱物體中，通過某導熱面積的熱流密度正比於該導熱面法向溫度變化率。19 保溫 隔熱 材料 0.12 w m...