1、傳熱學試題庫第一章 概 論一、 名詞解釋1熱流量：單位時間內所傳遞的熱量2熱流密度：單位傳熱面上的熱流量3導熱：當物體內有溫度差或兩個不同溫度的物體接觸時，在物體各部分之間不發生相對位移的情況下，物質微粒(分子、原子或自由電子)的熱運動傳遞了熱量，這種現象被稱為熱傳導，簡稱導熱。 4對流傳熱：流體流過固體壁時的熱傳遞過程，就是熱對流和導熱聯合用的熱量傳遞過程，稱為表面對流傳熱，簡稱對流傳熱。5輻射傳熱：物體不斷向周圍空間發出熱輻射能，并被周圍物體吸收。同時，物體也不斷接收周圍物體輻射給它的熱能。這樣，物體發出和接收過程的綜合結果產生了物體間通過熱輻射而進行的熱量傳遞，稱為表面輻射傳熱，簡稱輻射

2、傳熱。6總傳熱過程：熱量從溫度較高的流體經過固體壁傳遞給另一側溫度較低流體的過程，稱為總傳熱過程，簡稱傳熱過程。 7對流傳熱系數：單位時間內單位傳熱面當流體溫度與壁面溫度差為1K是的對流傳熱量，單位為W(m2·K)。對流傳熱系數表示對流傳熱能力的大小。8輻射傳熱系數：單位時間內單位傳熱面當流體溫度與壁面溫度差為1K是的輻射傳熱量，單位為W(m2·K)。輻射傳熱系數表示輻射傳熱能力的大小。9復合傳熱系數：單位時間內單位傳熱面當流體溫度與壁面溫度差為1K是的復合傳熱量，單位為W(m2·K)。復合傳熱系數表示復合傳熱能力的大小。10總傳熱系數：總傳熱過程中熱量傳遞能力的

3、大小。數值上表示傳熱溫差為1K時，單位傳熱面積在單位時間內的傳熱量。二、 填空題1 熱量傳遞的三種基本方式為 、 、 。（熱傳導、熱對流、熱輻射）2 熱流量是指 ，單位是 。熱流密度是指 ，單位是 。（單位時間內所傳遞的熱量，W，單位傳熱面上的熱流量，W/m2）3 總傳熱過程是指 ，它的強烈程度用 來衡量。(熱量從溫度較高的流體經過固體壁傳遞給另一側溫度較低流體的過程，總傳熱系數)4 總傳熱系數是指 ，單位是 。（傳熱溫差為1K時，單位傳熱面積在單位時間內的傳熱量，W(m2·K)）5 導熱系數的單位是 ；對流傳熱系數的單位是 ；傳熱系數的單位是 。 （W(m·K)，W(m2

4、·K)，W(m2·K)）6 復合傳熱是指 ，復合傳熱系數等于 之和，單位是 。 （對流傳熱與輻射傳熱之和，對流傳熱系數與輻射傳熱系數之和，W(m2·K)）7 單位面積熱阻rt的單位是 ；總面積熱阻Rt的單位是 。 （m2·K/W，K/W）8 單位面積導熱熱阻的表達式為 。（/）9 單位面積對流傳熱熱阻的表達式為 。 （1/h）10 總傳熱系數K與單位面積傳熱熱阻rt的關系為 。 （rt=1/K）11 總傳熱系數K與總面積A的傳熱熱阻Rt的關系為 。 （Rt=1/KA）12 穩態傳熱過程是指 。（物體中各點溫度不隨時間而改變的熱量傳遞過程。）13 非穩態傳

5、熱過程是指 。（物體中各點溫度隨時間而改變的熱量傳遞過程。）14 某燃煤電站過熱器中，煙氣向管壁傳熱的輻射傳熱系數為30W/(m2.K)，對流傳熱系數為70W/(m2.K),其復合傳熱系數為 。 （100 W/(m2.K)）15由爐膛火焰向水冷壁傳熱的主要方式是 。 （熱輻射）16由煙氣向空氣預熱器傳熱的主要方式是 。 （熱對流）17已知一傳熱過程的熱阻為0.035K/W，溫壓為70，則其熱流量為 。 （2kW）18一大平壁傳熱過程的傳熱系數為100W/(m2.K)，熱流體側的傳熱系數為200W/(m2.K)，冷流體側的傳熱系數為250W(m2.K)，平壁的厚度為5mm，則該平壁的導熱系數為

6、，導熱熱阻為 。 （5 W/(m.K)，0.001(m2.K)/W）19總傳熱方程式可表示為 或q 。 （KAt，Kt）20已知平壁厚0.02m，熱阻為0.02m2.K/W，其導熱系數為 。 （1 W/(m·K)）三、選擇題1下列哪幾種傳熱過程不需要有物體的宏觀運動? (1)導熱 (2)對流 (3)輻射 (4)復合傳熱 2熱流密度q與熱流量的關系為（以下式子A為傳熱面積，為導熱系數，h為對流傳熱系數）： (1)qA (2)q/A (3)q= (4)qh3如果在水冷壁的管子里結了一層水垢，其他條件不變，管壁溫度與無水垢時相比將： (1)不變 (2)提高 (3)降低 (4)隨機改變4下列

7、哪一種表達式是錯誤的? ( ) (1)qt/ (2)qht (3)qkt (4)qrtt5導熱系數的單位是： ( ) (1)W/(m2.K) (2)W/m2 (3)W/(m·K) (4)m2.K/W6在傳熱過程中，系統傳熱量與下列哪一個參數成反比? ( ) (1)傳熱面積 (2)流體溫差 (3)傳熱系數 (4)傳熱熱阻7. 在穩態傳熱過程中，傳熱溫差一定，如果希望系統傳熱量增大，則不能采用下述哪種手段? ( ) (1)增大系統熱阻 (2)增大傳熱面積 (3)增大傳熱系數 (4)增大對流傳熱系數8. 試判斷下述幾種傳熱過程中哪一種的傳熱系數最小? (1)從氣體到氣體傳熱 (2)從氣體到

8、水傳熱 (3)從油到水傳熱 (4)從凝結水蒸氣到水傳熱9若已知對流傳熱系數為78W(m2.K)，則其單位面積對流傳熱熱阻為多少?(1)78W/(m·K) (2)1/78m·K/W(3)1/78m2·K/W (4)78W(m2·K)10單位時間通過單位面積的熱量稱為什么?一般用什么符號表示? (1)熱流密度，q (2)熱流密度， (3)熱流量，q (4)熱流量，11太陽與地球間的熱量傳遞屬于下述哪種傳熱方式? (1)導熱 (2)熱對流 (3)熱輻射 (4)以上幾種都不是12熱流量與溫差成正比，與熱阻成反比，此規律稱為什么? (1)導熱基本定律 (2)熱路歐

9、姆定律 (3)牛頓冷卻公式 (4)傳熱方程式 13傳熱過程熱路圖的原理是什么? (1)傅里葉定律 (2)牛頓冷卻公式 (3)斯蒂芬-波爾茲曼定律 (4)熱路歐姆定律14某一傳熱過程的熱流密度q500W/m2，冷、熱流體間的溫差為10，其傳熱系數和單位面積的總傳熱熱阻各為多少？( ) (1)K50W/(m2.K)，rt0.05m2.K/W (2)K0.02W/(m2.K)，rt50m2.K/W (3)K50W/(m2.K)，rt0.02m2.K/W (4)K50W/(m2.K)，rt0.05K/W15平板的單位面積導熱熱阻的計算式應為哪一個? (1)/ (2)/(KA) (3)1h (4)1/(

10、KA)四、簡答題1試述三種熱量傳遞基本方式的差別，并各舉12個實際例子說明。（提示：從三種熱量傳遞基本方式的定義及特點來區分這三種熱傳遞方式）2請說明在傳熱設備中，水垢、灰垢的存在對傳熱過程會產生什么影響?如何防止? （提示：從傳熱過程各個環節的熱阻的角度，分析水垢、灰垢對換熱設備傳熱能力與壁面的影響情況）3. 試比較導熱系數、對流傳熱系數和總傳熱系數的差別，它們各自的單位是什么? （提示：寫出三個系數的定義并比較，單位分別為W/(m·K)，W/(m2·K)，W/(m2·K)）4在分析傳熱過程時引入熱阻的概念有何好處?引入熱路歐姆定律有何意義? （提示：分析熱阻與

11、溫壓的關系，熱路圖在傳熱過程分析中的作用。）5結合你的工作實踐，舉一個傳熱過程的實例，分析它是由哪些基本熱量傳遞方式組成的。（提示：學會分析實際傳熱問題，如水冷式內燃機等）6在空調房間內，夏季與冬季室內溫度都保持在22左右，夏季人們可以穿短袖襯衣，而冬季則要穿毛線衣。試用傳熱學知識解釋這一現象。 （提示：從分析不同季節時墻體的傳熱過程和壁溫，以及人體與墻表面的熱交換過程來解釋這一現象（主要是人體與墻面的輻射傳熱的不同）五 計算題1 有一大平壁，厚度為，材料的導熱系數為，平壁一側的對流傳熱系數為h1，流體溫度為tf1，另一側的復合傳熱系數為h2，環境溫度為tf2，對于通過平壁的傳熱過程，試分析下

12、列六種情形下壁溫tw1、tw2的情況：(1)/>0；(2)h1>；(3)h2>；(4)/0，h1h2；(5)/0，h12h2；(6)/0，h10.5h2。（1）tw1=tw2；（2）tw1=tf1；（3）tw2=tf2；（4）tw1=tw2=( tf1+ tf2)/2；（5）tw1=tw2=2/3 tf1-1/3 tf2；（6）tw1=tw2=1/3 tf1-2/3 tf2）2 有一測量板狀材料導熱系數的儀器，一側為加熱面，另一側為冷卻面，兩側溫度維持均勻、恒定，板狀材料的兩面與熱面和冷面接觸良好，無溫度降，并且四周絕熱良好，無散熱。已知熱面溫度為150，冷面溫度為80，熱流

13、量為58.2W，板狀材料厚為25mm，表面積為0.1m2。試確定板狀材料的導熱系數。（=0.2079 W/(m·K)）3 墻由耐火磚和保溫板組成，厚度分別為1200mm和2=80mm，導熱系數分別為1=08W(m.K)和20.11W/(m·K)，爐墻內、外兩側表面溫度分別為tw1600和tw250。試求爐墻單位面積的熱損失.(q=562.8W/m2)4 一暖房玻璃的表面積為10m2，內、外表面溫度分別為tw110和tw25，玻璃厚度為3.5mm，玻璃的導熱系數為1.4W/(m·K).試求通過玻璃的散熱量. (=20kW)5 一暖房玻璃的表面積為10m2，玻璃厚度為

14、3.5mm，玻璃的導熱系數為1.4 W/(m.K)，玻璃內側空氣溫度為tf118，對流傳熱系數h15W/(m2.K)，外側空氣溫度為tf22，對流傳熱系數h220W/(m2.K).試求通過玻璃的散熱量及內、外側玻璃表面的溫度。 (=633.7W， tw1= 5.33，tw2=5.17)6 有一根長度為500m、外徑(直徑)為300mm的熱力管道在室外，測得其外表面溫度為48.5，室外空氣溫度為25。已知管外壁與空氣的復合傳熱系數為11 W/(m2.K)，試計算該熱力管道的散熱量. (=121.75kW)7 平均溫度為120的過熱蒸汽在直徑(內徑)為60mm的管道內流動，已知管內單位長度的散熱熱

15、流密度為245W/m，蒸汽與管壁的對流傳熱系數為500W(m2.K)，試求管內壁面溫度。 (tw2=117.4)8 有一表面積為1.5 m2、表面黑度為1的散熱片在宇宙飛船的艙外向溫度為0K的宇宙空間散熱，已知散熱片的表面溫度為87，試求其散熱量。(=1428.5W)9 有一表面積為0.5m2、表面黑度為1的物體在壁溫為25的大型真空艙內，已知該物體的表面溫度為150，試分別求該物體向外發射的總輻射能及與真空艙壁面的凈輻射傳熱量。(=907.6W，凈=684.07W)10 有一表面積為2m2、表面黑度為l的平板型物體，一側表面(表面溫度為150)面向溫度恒為25的大型冷卻艙，已知該表面與冷卻艙

16、內空氣的對流傳熱系數為25 W/(m.K)，平板厚度為15mm，平板的導熱系數為1.15W/(m·K)，試求：(1)該平板面向冷卻艙一側表面的復合傳熱系數；(2)該平板另一側的表面溫度。 （h=35.95 W/(m2.K)，tw2=208.6）第二章 熱傳導一、名詞解釋1溫度場：某一瞬間物體內各點溫度分布的總稱。一般來說，它是空間坐標和時間坐標的函數。2等溫面(線)：由物體內溫度相同的點所連成的面（或線）。3溫度梯度：在等溫面法線方向上最大溫度變化率。4熱導率：物性參數，熱流密度矢量與溫度降度的比值，數值上等于1 Km的溫度梯度作用下產生的熱流密度。熱導率是材料固有的熱物理性質，表示

17、物質導熱能力的大小。5導溫系數：材料傳播溫度變化能力大小的指標。6穩態導熱：物體中各點溫度不隨時間而改變的導熱過程。7非穩態導熱：物體中各點溫度隨時間而改變的導熱過程。8傅里葉定律：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于該導熱面法向溫度變化率。9保溫(隔熱)材料：0.12 W/(m·K)(平均溫度不高于350時)的材料。10肋效率：肋片實際散熱量與肋片最大可能散熱量之比。11接觸熱阻：材料表面由于存在一定的粗糙度使相接觸的表面之間存在間隙，給導熱過程帶來額外熱阻。12定解條件(單值性條件)：使微分方程獲得適合某一特定問題解的附加條件，包括初始條件和邊界條件。二、填

18、空題1 導熱基本定律是_定律，可表述為 。（傅立葉，）2 非穩態導熱時，物體內的_場和熱流量隨_而變化。（溫度，時間）3 導溫系數的表達式為_，單位是_，其物理意義為_。（a=/c,m2/s,材料傳播溫度變化能力的指標）4 肋效率的定義為_。（肋片實際散熱量與肋片最大可能散熱量之比。）5 按照導熱機理，水的氣、液、固三種狀態中_態下的導熱系數最小。（氣）6 一般，材料的導熱系數與_和_有關。（種類，溫度）7 保溫材料是指_的材料.（0.12 W/(m·K)(平均溫度不高于350時)）8 已知材料的導熱系數與溫度的關系為0(1+bt)，當材料兩側壁溫分別為t1、t2時，其平均導熱系數可

19、取 下的導熱系數。(（t1+t2）/2)9 發電機水冷、氫冷、空冷三種方式中，以 方式的效果最好， 方式的效果最差。(水冷、空冷)10 第三類邊界條件是指已知 。(物體邊界與周圍流體間的表面傳熱系數h及周圍流體的溫度tf)11 及其單值性條件可以完整地描述一個具體的導熱問題。(導熱微分方程)12 第一類邊界條件是 。（給定物體邊界上任何時刻的溫度分布）13 初始條件是指 。 （如以某時刻作為時間的起算點，在該時刻導熱物體內的溫度分布）14 通過長圓筒壁導熱時，圓筒壁內的溫度呈 分布規律. （對數曲線）15 溫度梯度表示溫度場內的某一地點等溫面法線方向的 。 （溫度變化率）16 第二類邊界條件是

20、指 。 （給定物體邊界上任何時刻的熱流密度q w分布）三、選擇題1 當采用加肋片的方法增強傳熱時，最有效的辦法是將肋片加在哪一側? ( )(1)傳熱系數較大的一側 （2）傳熱系數較小的一側(3)流體溫度較高的一側 （4）流體溫度較低的一側2 下列各參數中，屬于物性參數的是：(1)肋化系數 (2)導熱系數 （3）導溫系數 （4）傳熱系數3 導溫系數的物理意義是什么?（1） 表明材料導熱能力的強弱（2） 反映了材料的儲熱能力（3） 反映材料傳播溫度變化的能力（4） 表明導熱系數大的材料一定是導溫系數大的材料4 常溫下，下列物質中哪一種材料的導熱系數較大?(1)純銅 (2)碳鋼(3)不銹鋼 (4)黃

21、銅5 溫度梯度表示溫度場內的某一點等溫面上什么方向的溫度變化率? (1)切線方向 (2)法線方向(3)任意方向 (4)溫度降低方向6 接觸熱阻的存在使相接觸的兩個導熱壁面之間產生什么影響?(1)出現溫差 (2)出現臨界熱流(3)促進傳熱 (4)沒有影響7 下述哪一點不是熱力設備與冷凍設備加保溫材料的目的?(1)防止熱量(或冷量)損失 (2)提高熱負荷(3)防止燙傷(或凍傷) (4)保持流體溫度8 某熱力管道采用兩種導熱系數不同的保溫材料進行保溫，為了達到較好的保溫效果，應將哪種材料放在內層?(1)導熱系數較大的材料 (2)導熱系數較小的材料(3)任選一種均可 (4)無法確定9 金屬含有較多的雜

22、質，則其導熱系數將如何變化?（1）變大 （2）變小（3）不變 （4）可能變大，也可能變小10 下列材料中，導熱材料較差的材料是什么？(1)鋁合金 (2)鑄鐵(3)不銹鋼 (4)普通玻璃 11 物體之間發生熱傳導的動力是什么?(1)溫度場 (2)溫差(3)等溫面 (4)微觀粒子運動 12 下面哪種物質材料具有較大的導熱系數?（1）水 （2）空氣（3）水蒸氣 （4）冰塊13 通過大平壁導熱時，大平壁內的溫度分布規律是下述哪一種？(1)直線 (2)雙曲線(3)拋物線 (4)對數曲線14 若已知某種氣體的密度為0.617kgm3，比熱為1.122 kJ(kg·K)，導熱系數為0.0484W(

23、m.K)，則其導溫系數是多少? ( )(1)14.3m2s (2)69.9×10-6m2s(3)0.0699m2s (4)1.43×104m2s 15 已知某一導熱平壁的兩側壁面溫差是30，材料的導熱系數是22W(m.K)，通過的熱流密度是300Wm2，則該平壁的壁厚是多少? ( )(1)220m (2)22m （3）2.2m (4)0.22m16 第二類邊界條件是什么?（1） 已知物體邊界上的溫度分布。（2） 已知物體表面與周圍介質之間的傳熱情況。（3） 已知物體邊界上的熱流密度。（4） 已知物體邊界上流體的溫度與流速。17 冬天用手分別觸摸置于同一環境中的木塊和鐵塊，感

24、到鐵塊很涼，這是什么原因?(1)因為鐵塊的溫度比木塊低 (2)因為鐵塊摸上去比木塊硬(3)因為鐵塊的導熱系數比木塊大 (4)因為鐵塊的導溫系數比木塊大18 什么情況下圓筒壁導熱可以按平壁處理? (1)當其長度大于其外半徑的10倍時 (2)當其長度是其壁厚的10倍時(3)當其外徑大于2倍的內徑時 (4)當其外徑大于其壁厚的4倍時19 溫度升高時，氣體的導熱系數一般隨溫度會發生怎樣的變化? ( )(1)增大 (2)減小(3)不變 (4)可能增大也可能減小20 一般情況下，對于材料的導熱系數，下述哪種說法是錯誤的?（1）合金小于純金屬 (2)氣體小于固體(3)液體小于固體 (4)導電體小于非導電體2

25、1下列那種情況內燃機汽缸溫度場不會隨時間發生變化？(1)內燃機啟動過程 (2)內燃機停機 （3）內燃機變工況運行 (4)內燃機定速運行22在穩態導熱中，已知三層平壁的內外表面溫度差為120，三層熱阻之比R1 、R2、 R3=1：2：3，則各層的溫度降為 。(1)60、40、20 (2)70、40、10 （3）20、40、60 (4)10、40、7023材料的導熱能力與吸熱能力之比稱為 。(1)放熱系數 (2)傳熱系數 （3）導熱系數 (4)導溫系數24蒸汽管道的內外直徑分別為68mm和100mm，導熱系數1=63W/（m. ），內表面溫度為140。今采用玻璃棉墊料保溫，2=0.053W/（m.

26、 ）。若要求保溫層外表面的溫度不超過50，且蒸汽管道允許的熱損失ql=50W/m，則玻璃棉墊料保溫層的厚度至少為 。(1)41mm (2)54mm （3）91mm (4) 104mm 25 導熱體中不同溫度的等溫面將 。(1)互相相交 (2) 互不相交（3）互相相切 (4)不定26 材料的導溫系數是材料 和 的比值。(1)吸熱能力/導熱能力 (2) 導熱能力/吸熱能力（3）比熱容/導熱系數 (4)導熱系數/比熱容27 固體壁面上敷設肋片后，其實際散熱量與假設整個肋表面處于肋基溫度下的散熱量的比值為 。(1)肋壁效率 (2) 肋化系數 （3）肋片效率 (4)無明確的專用名稱28 忽略物體內部導熱

27、熱阻的分析方法稱為 。(1)正規狀況法(2)數學分析法 （3）數值解法 (4)集總參數法29 下列哪個是非穩態導熱的表達式？ (1)t=f（x，y，z） (2)t=f（y，） （3）t=f（x，y） (4)t=f（z，x）30 下列那個表示非穩態導熱過程的無因次時間？ (1)Bi (2)Fo （3）e (4)r四、簡答題1 試解釋材料的導熱系數與導溫系數之間有什么區別和聯系。 （提示：從兩者的概念、物理意義、表達式方面加以闡述，如從表達式看，導溫系數與導熱系數成正比關系(a=/c)，但導溫系數不但與材料的導熱系數有關，還與材料的熱容量(或儲熱能力)也有關；從物理意義看，導熱系數表征材料導熱能力

28、的強弱，導溫系數表征材料傳播溫度變化的能力的大小，兩者都是物性參數。）2 試用所學的傳熱學知識說明用溫度計套管測量流體溫度時如何提高測溫精度。 （提示：溫度計套管可以看作是一根吸熱的管狀肋(等截面直肋)，利用等截面直肋計算肋端溫度th的結果，可得采用溫度計套管后造成的測量誤差t為t=tf-th=，其中，欲使測量誤差t下降，可以采用以下幾種措施： (1)降低壁面與流體的溫差(tf-t0)，也就是想辦法使肋基溫度t0接近tf，可以通過對流體通道的外表面采取保溫措施來實現。 (2)增大(mH)值，使分母ch(mH)增大。具體可以用以下手段實現：增加H，延長溫度計套管的長度；減小，采用導熱系數小的材料

29、做溫度計套管，如采用不銹鋼管，不要用銅管。因為不銹鋼的導熱系數比銅和碳鋼小。降低，減小溫度計套管的壁厚，采用薄壁管。提高h增強溫度計套管與流體之間的熱交換。)3 試寫出直角坐標系中，一維非穩態無內熱源常導熱系數導熱問題的導熱微分方程表達式；并請說明導熱問題常見的三類邊界條件。 ( 提示：直角坐標系下一維非穩態無內熱源導熱問題的導熱微分方程式第一類邊界條件：>0,tw=fw(x, )第二類邊界條件：>0,第三類邊界條件：>0,4 在一根蒸汽管道上需要加裝一根測溫套管，有三種材料可選：銅、鋁、不銹鋼。問選用哪種材料所引起的測溫誤差最小，為什么?為減小測量誤差，在套管尺寸的選擇上還

30、應注意哪些問題?（提示：與簡答題2的第(2)點類似，套管材料應選用不銹鋼，因給出的三種材料中，不銹鋼的導熱系數最小）5 什么是接觸熱阻?減少固體壁面之間的接觸熱阻有哪些方法? （提示：材料表面由于存在一定的粗糙度使相接觸的表面之間存在間隙，給導熱過程帶來額外熱阻稱為接觸熱阻，接觸熱阻的存在使相鄰的兩個表面產生溫降(溫度不連續)。接觸熱阻主要與表面粗糙度、表面所受壓力、材料硬度、溫度及周圍介質的物性等有關，因此可以從這些方面考慮減少接觸熱阻的方法，此外，也可在固體接觸面之間襯以導熱系數大的銅箔或鋁箔等以減少接觸熱阻。）6. 管外包兩種不同導熱系數材料以減少熱損失，若，試問如何布置合理？7. 某一

31、維導熱平板，平板兩側表面溫度分別為和，厚度為。在這個溫度范圍內導熱系數與溫度的關系為，求平板內的溫度分布？8. 有人認為，傅里葉定律并不顯含時間，因此不能用來計算非穩態導熱的熱量。你認為對嗎？9. 導熱是由于微觀粒子的擴散作用形成的。迄今為止，描述物質內部導熱機理的物理模型有哪些？用它們可以分別描述哪些物質內部的導熱過程？10. 用穩定法平板導熱儀對某廠提供的保溫試材的導熱系數進行測定，試驗時從低溫開始，依次在6個不同溫度下測得6個導熱系數值。這些數據表明該材料的導熱系數隨溫度升高而下降，這一規律與絕熱保溫材料的導熱機理不符，經檢查未發現實驗裝置有問題，試分析問題可能出在哪里？11. 在超低溫

32、工程中要使用導熱系數很低的超級保溫材料。如果要你去研制一種這樣的新保溫材料，試從導熱機理出發設計一種超級保溫材料，列出你為降低導熱系數采取了哪些措施？并解釋其物理原因？12. 試對比分析在氣體中由分子熱運動產生的熱量遷移與在金屬中自由電子熱運動產生的能量遷移這兩個物理模型的共同點和差異之處。13. 在任意直角坐標系下，對于以下兩種關于第三類邊界條件的表達形式，你認為哪個對，哪個不對，或者無法判別？陳述你的判斷和理由。 14. 一維常物性穩態導熱中，溫度分布與導熱系數無關的條件有哪些？15. 發生在一個短圓柱中的導熱問題，在哪些情況下可以按一維導熱問題來處理？16. 擴展表面中的導熱問題可以按一

33、維處理的條件什么？有人認為，只要擴展表面細長，就可以按一維問題處理，你同意這種觀點嗎？17. 某材料導熱系數與溫度的關系為，式中為常數，若用這種材料制成平板，試求其單位面積的熱阻表達式。18. 對于如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系數，應采用哪一種布置？熱面 冷面 (a) 夾層冷面在下 (b) 夾層熱面在下19. 在測量金屬導熱系數的實驗中，為什么通常把試件制作成細而長的棒？20. 高溫下氣體導熱系數的測定有何困難？在實際中能否用常溫下的數據來替代？21. 肋化系數，肋效率和肋壁效率是如何定義的？在選用和設計肋片時它們有何用

34、途？22. 有兩根材料不同，厚度均為2的等截面直肋A和B，處于相同的換熱環境中，肋基溫度均為，肋端絕熱，它們的表面均被溫度為、對流換熱系數h為常數的流體所冷卻，且。現測得材料A和B內的溫度分布如圖所示，試分析材料A和B導熱系數的大小。T T T0 T0 B A Tf Tf x x23. 為測量管道內流體的溫度，可采用溫度計套管。實用中常常布置成如圖所示的斜插形式，試從傳熱學的角度解釋其合理性。24. 覆蓋熱絕緣層是否在任何情況下都能減少熱損失？保溫層是否越厚越好？25. 對室內冷凍管道和熱力管道的保溫層設計有何不同？26. 在管道內部貼上一層保溫材料，是否存在某一臨界絕熱直徑？為什么？27.

35、非穩態導熱的正規狀況階段或充分發展階段在物理過程及數學處理上有什么特點？28. 有人認為，當非穩態導熱過程經歷時間很長時，采用諾模圖計算所得到的結果是錯誤的。理由是：這個圖表明，物體中各點的過余溫度與中心截面過余溫度的比值僅與幾何位置和畢渥數有關，而與時間無關。但當時間趨于無限大時，物體中各點的溫度應趨于流體溫度，所以兩者是有矛盾的。你如何看待這一問題？ 29. 有人這樣分析：在一維無限大平板中心溫度的諾模圖中，當l越小時，越小，此時其他參數不變時，越小，即表明越小，平板中心溫度就越接近于流體溫度。這說明物體被流體加熱時，其l越小（一定）反而溫升越快，與事實不符。請指出上述分析錯誤在什么地方？

36、 30. 試分析當Fo<0.2時，能否用諾模圖求解有關的非穩態導熱問題？五、 計算題1 某爐墻由耐火磚和紅磚組成，厚度分別為200mm和80mm，導熱系數分別為0.8W (m·K)和0.5W(m·K)，內層為耐火磚，爐墻內外側壁面溫度分別為600和50，試計算： 1) 該爐墻單位面積的熱損失；2) 耐火磚與紅磚之間的溫差。假設紅磚與耐火磚接觸緊密。3) 若以導熱系數為01lW(m·K)的保溫板代替紅磚，其他條件不變，若要爐墻單位面積熱損失不高于800Wm2，保溫板的厚度最少要多厚?（提示：這是一個一維穩態通過雙層平壁的導熱問題。答案：q13415Wm2；tw

37、m=2646，0048m。）2 外徑為250mm的鋼管，若在其外表面包以6.5mm石棉(10.166W(m·K)，再在其外包以25mm的玻璃纖維(20.043W(m·K)，玻璃纖維外表面溫度為38，鋼管溫度為315，求單位長度鋼管的熱損失和兩保溫層界面的溫度。(提示：這是一個一維通過雙層圓筒壁的導熱問題。 答案：ql=3998Wm，twm=2956。由于鋼管的管徑比較大，保溫層厚度相對較薄，可忽略管徑曲率的影響，若用平壁公式計算，則答案為ql3948Wm，twm=2975，熱流密度的誤差為-125，壁溫的誤差為+00064，由此可見，用平壁公式計算圓筒壁的導熱問題，要求管徑

38、足夠大或d外d內2。當然，在一般的工程計算中，該誤差是可以接受的。3 有一厚為25mm的平面紅磚墻，導熱系數為0.5 W(m.K)，在其外表面上覆蓋了一層導熱系數為0.2W(m·K)、厚為3mm的抹面材料，為使墻面的散熱損失小于200Wm2，在磚墻內側再加一層導熱系數為0.l W(m·K)的保溫材料，墻體與環境接觸的兩個表面溫度分別為25和-10.問： 1) 內層所加保溫材料應為多厚才能達到要求?2) 若將外表面的抹面材料厚度從3mm增加到5mm，其他條件不變，則單位面積散熱量為多少? 3) 若墻體總面積為1500m2，通過墻面將損失多少熱量?(提示：這是一個一維穩態通過三

39、層平壁的導熱問題。 答案：0011m，q1892W/m2；2838kW。) 4 某熱力管道的外徑(直徑)為100mm，壁溫為350，在管道外包有一層50mm厚、導熱系數為0.05 W(m·K)的微孔硅酸鈣制品作為保溫材料，現測得保溫材料的外表面溫度為70，問1000m長的管道每小時的熱損失是多少?若折合成標煤(發熱量7000kcalkg)，每年將損失多少標煤?(提示：這是一個一維穩態通過單層圓筒壁的導熱問題。 答案：457×105kJh，熱損失折合標煤1366噸年。)5 外徑(直徑)為100mm、壁溫為350的某熱力管道，為了降低其散熱損失，需要重新進行保溫設計，設計要求保

40、溫層外表面溫度不超過50，散熱量按標煤(發熱量7000kcalkg)計算，每公里長管道熱損失不超過每年100噸標煤的發熱量，保溫材料采用導熱系數為0.048W(m·K)的微孔硅酸鈣制品，問需要保溫層的厚度是多少?(提示：這是一個一維穩態通過單層圓筒壁的導熱問題。答案：保溫層厚度至少824mm。6 對于某一大平壁，有三種保溫方案可以選擇：采用三層材料保溫：50mm厚的膨脹珍珠巖，導熱系數為0.08 W(m·K)，20mm厚的粉煤灰磚，導熱系數0.22 W(m.K)，5mm厚的水泥，導熱系數為0.8W(m·K)；采用兩層材料保溫：60mm厚的礦渣棉，導熱系數為0.06

41、W(m·K)，15mm厚的混凝土板，導熱系數為0.79 W(m.K)；三層材料保溫：25mm的輕質耐火磚，導熱系數為0.3 W(m.K)，30mm厚的玻璃棉氈，導熱系數0.04W(m.K)，20mm厚的紅磚，導熱系數為0.49 W(m.K)。問單純從減少熱損失的角度分析，采用哪種方案最好? (提示：這是一個計算多層平壁導熱熱阻的問題，導熱熱阻越大，其熱損失越小。 答案：這三種方案中，采用第二種方案的散熱損失最少。)7 一外徑為25mm的碳鋼管外裝有高為12.5mm、厚1mm的等厚度環肋(碳鋼制，導熱系數取45 W(m·K)，肋片間距為5mm，肋片與管外流體的對流傳熱系數為5

42、5W(m2.K)，問：1) 環肋的肋效率為多少?2) 若管長為1m，相當于整根管子肋側傳熱面積，其總面積肋效率又為多少?3) 加肋前后傳熱面積增大了幾倍?(提示：這是一個計算等厚度環肋的肋效率的問題，可通過查肋效率圖得到肋片效率，再計算相對于總換熱面積的總面積肋效率(等于肋片換熱面積乘肋片效率加上肋基光壁面積，除以管子的總換熱面積)。 答案：(1)f76，(2) 0782；(3)加肋前后換熱面積增大了87倍。)8 已知外徑為25mm的碳鋼管外裝有高為12.5mm、厚1mm、肋效率為76%的等厚度環肋，肋片間距為5mm，肋片與管外流體的對流傳熱系數為55W/(m2.)，管壁溫度為150，管外流體

43、溫度為300，問：1) 每米長管子的傳熱量為多少?2) 與光管相比傳熱量增大了幾倍?(提示：這是一個計算等厚度環肋肋管總換熱量的問題，可以將肋片換熱量與肋基光壁的換熱量分別計算相加得到總換熱量，也可通過計算總面積肋效率后得到總換熱量，這兩種方法的結果是一樣的，后者常用于計算通過肋壁的傳熱中。答案：(1)4405kWm；(2)換熱量與末加肋前相比增大了68倍。)9. 外直徑為50mm的蒸汽管道外表面溫度為400，其外包裹有厚度為40 mm，導熱系數為0.11W/(mK)的礦渣棉，礦渣棉外又包有厚為45mm的煤灰泡沫磚，其導熱系數與磚層平均溫度的關系為：。煤灰泡沫磚外表面溫度為50，已知煤灰泡沫磚

44、最高耐溫為300，試檢查煤灰泡沫磚的溫度有無超過最高溫度？并求單位管長的熱損失。10. 輸電的導線可以看作為有內熱源的無限長圓柱體。假設圓柱體壁面有均勻恒定的溫度，內熱源和導熱系數為常數，圓柱體半徑為。試求在穩態條件下圓柱體內的溫度分布。11. 一根圓截面的不銹鋼肋片，導熱系數=20W/(mK)，直徑為20mm，長度為100 mm，肋基溫度為300，周圍流體溫度為50，對流換熱系數為，肋尖端面是絕熱的。試求：肋片的傳熱量，肋端溫度，不用肋片時肋基壁面的傳熱量，用導熱系數為無限大的假想肋片代替不銹鋼肋片時的傳熱量。12. 噴氣渦輪發動機最后幾個透平級中之一的一個靜止葉片，葉片高75mm，橫截面積

45、A為160mm2，周長P為50mm。除葉片的底表面，即葉片和透平連接的葉片根部外，葉片整個表面上流過540的氣體。氣體和葉片表面之間的平均對流換熱系數約為460W/m2K，葉片材料的導熱系數為170W/mK。假設允許作準一維分析，要使葉片端部溫度不超過480，試計算葉片根部必須保持的溫度。13. 外徑40mm的管道，壁溫為120，外裝縱肋12片，肋厚0.8mm，高20mm，肋的導熱系數為95W/mK，周圍介質溫度為20，對流換熱系數為20W/m2K，求每米管長散熱量。14. 如圖所示是平板式太陽能熱水器的一種簡單的吸熱板結構，吸熱板面向太陽的一面涂有一層對太陽輻射吸收率很高的材料，吸熱板的背面

46、設置了一組平行的管子，其內通以冷卻水以吸收太陽輻射，管子之間則充滿絕熱材料。吸熱板的正面在接受太陽輻射的同時受到環境的冷卻。設凈吸收的太陽輻射為，表面對流換熱系數為h，空氣溫度為，管子與吸熱板結合處的溫度為，試寫出確定吸熱板中溫度分布的數學描寫并求解之。分析：(1) 簡化，兩根管子的溫度一致，取s/2吸熱平板作為研究對象T0 s/2(2) 吸熱板背面絕熱，相當于對稱面2dT0吸熱板示意圖(3) 建立數學模型沖擊管15. 在模擬渦輪葉片前緣沖擊冷卻試驗中，用溫度為20的冷空氣沖擊300的鋁制模型試件。試件幾何尺寸如圖所示：沖擊表面積為，體積為，冷吹風1分鐘后，試件溫度為60，試問對流換熱系數為多

47、少? 已知鋁的導熱系數=200W/(mK)；比熱容=0.9KJ/(KgK)；密度=2700Kg/m3。 16. 有一電烙鐵通電之后，加在電阻絲上的功率為，一方面使烙鐵頭的內能增加，另一方面通過烙鐵頭表面向外對流換熱。如果烙鐵頭可看成是一個集總熱容體，其物性參數為已知，環境溫度及對流換熱系數為常數，試分析烙鐵頭的溫度隨時間變化的函數關系。17. 直徑12cm的鐵球（=52W/(mK)；）在對流換熱系數的油池內冷卻42分鐘，若對直徑為30cm的不銹鋼球（=14W/(mK)；）實現相似冷卻過程需多少時間？對流換熱系數為多少?18. 一臺輸出功率為750W用于水中工作的電阻加熱器，總的暴露面積為0.1

48、m2，在水中的表面對流換熱系數為，水溫為37。試確定(1)在設計工況下加熱器的表面溫度；(2)如果放置在37的空氣中，表面對流換熱系數變為，此時的穩態表面溫度如何變化。解： 取整個加熱器作為控制體，由于處于穩定狀態，故控制體內儲存能量的變化為零。i.(1) (2) 討論 本例題得到的是一個代數方程式。運用控制體的概念來進行數學建模在以后的學習中可以進一步領會。19. 一根外徑為0.3m，壁厚為3mm，長為10m的圓管，入口溫度為80的水以0.1m/s的平均速度在管內流動，管道外部橫向流過溫度為20的空氣，實驗測得管道外壁面的平均溫度為75，水的出口溫度為78。已知水的定壓比熱為4187J/(k

49、gK)，密度為980kg/m3，試確定空氣與管道之間的對流換熱系數。解： 根據熱量傳遞過程中能量守恒的定理，管內水的散熱量必然等于管道外壁與空氣之間的對流換熱量管內水的散熱量為 式中為管道流通截面積，a)(2) 管道外壁與空氣之間的對流換熱量為b)(3) 管內水的散熱量等于管道外壁與空氣之間的對流換熱量a)b)20. 10cm厚的平板兩側面分別保持為100和0，導熱系數按照關系隨溫度變化。在T=0時，=50W/(mK)，T=100時，=100W/(mK)，求熱流密度和溫度分布。解： 由題意知，=0時，=50W/(mK)； =100時，=50W/(mK)可以解出，50 W/(mK)，0.01/由導熱微分方程 積分兩次， ， 即 T 引用邊界條件可確定，=-75000，=150 最終解得， ，只有取“+”才符合題意。 0 討論 上述溫度分布結果定