《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)o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)o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)o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o熱流密度是指,單

位是O

(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,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n的單位是；總面積熱阻R,的單位是。

(m2?K/W,K/W)

8.單位面積導熱熱阻的表達式為o

(6/入)

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o

(rt=l/K)

11.總傳熱系數K與總面積A的傳熱熱阻艮的關系為o

(Rt=l/KA)

12.穩態傳熱過程是指o

(物體中各點溫度不隨時間而改變的熱量傳遞過程。)

13.非穩態傳熱過程是指0

(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/(m?.K),其復合傳熱系數為o

(100W/(m2.K))

15.由爐膛火焰向水冷壁傳熱的主要方式是o

(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/(mlK),平壁的厚度為5mm,則該平壁的導熱系數為，導

熱熱阻為。

(5W/(m.K),0.001(m2.K)/W)

19.總傳熱方程式可表示為6=或4=o

(KAAt,KAt)

20.已知平壁厚0.02m,熱阻為0.02m2.K/W,其導熱系數為。

(1W/(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？

(D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，入為導熱系數，h為對流傳熱系

數)：

⑴q=6A(2)q=6/A(3)q=入@(4)q=h4>

3.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.下列哪一種表達式是錯誤的？()

(1)q=A.At/8(2)q=hAt(3)q=kAt⑷t

5.導熱系數的單位是：()~

(1)W/(m2.K)(2)W/m2(3)W/(m?K)(4)m2.K/W

6.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)l/78m?K/W

(3)1/78/(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，巾

(3)熱流量，q(4)熱流量，6

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q=500W/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？()

22

(l)K=50W/(m.K),rt=0.05m.K/W

22

(2)K=0.02W/(m.K),rt=50m.K/W

(3)K=50W/(nf.K),^=0.O2nf.K/甲

2

(4)K=50W/(m.K),rt=0.05K/W

15.平板的單位面積導熱熱阻的計算式應為哪一個？

⑴1//(2)6/(KA)⑶1/h(4)1/(KA)

四、簡答題

1.試述三種熱量傳遞基本方式的差別，并各舉1?2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?個,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））

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IK/m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：入W0.12W/（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、填空題

1.導熱基本定律是定律，可表述為O

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,其物理意義為一

（a=X/cp,m7s,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.

（入W0.12W/（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入=入。（1+bt）,當材料兩側壁溫分別為七、t2時，其

平均導熱系數可取下的導熱系數。

（（ti+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O

（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0

（溫度變化率）

16.第二類邊界條件是指0

（給定物體邊界上任何時刻的熱流密度q”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⑵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.金屬含有較多的雜質，則其導熱系數將如何變化？

(1)變大⑵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⑵雙曲線

(3)拋物線(4)對數曲線

14.若已知某種氣體的密度為0.617kg/m)比熱為1.122kJ/(kg?K),導熱系數為0.0484W

/(m.K),則其導溫系數是多少？()

(1)14.3m2/s(2)69.9X10//s

(3)0.0699m2/s(4)1.43X10m2/s

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300W/m2,則該平壁的壁厚是多少？()

(l)220m(2)22m(3)2.21n(4)0.22m

16.第二類邊界條件是用不

(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？()

(D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

21.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R入1、R入2、R

A3=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℃、70℃

23.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,導熱系數入1=63W/(m.℃),內表面溫度為

140℃o今采用玻璃棉墊料保溫，X2=0.053W/(m.℃)□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)91nun(4)104mm

25.導熱體中不同溫度的等溫而濟。

(1)互相相交⑵互不相交Q3)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⑵導熱能力/吸熱能力13)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O

(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.忽略物體內部導熱熱阻的分析方法稱為。

(1)正規狀況法⑵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)⑵t=fG，T)(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？

(l)Bi(2)Fo(3)Re(4)Pr

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=A/cP),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

溫度配的結果，可得采用溫度計套管后造成的測量誤差At為At=t[th=，二上，其中

ch（mH）

小比"京小欲使測量誤差At下降'可以采用以下幾種措施:

（1）降低壁面與流體的溫差也就是想辦法使肋基溫度t。接近心，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：①增加H,延長溫度計

套管的長度；②減小入，采用導熱系數小的材料做溫度計套管，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。②降低6,減小溫度計套管的壁厚，采用薄壁管。④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餐點

第一類邊界條件：T>o,tw=fw（x,T）

第二類邊界條件：T>0,=九（羽「）

\Sn）w

第三類邊界條件：C0,-4償]=立-

\Sn）w

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應注意

哪些問題？

（提示：與簡答題2的第⑵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。）

第三章對流傳熱

一、名詞解釋

1.速度邊界層：在流場中壁面附近流速發生急劇變化的薄層。

2.溫度邊界層：在流體溫度場中壁面附近溫度發生急劇變化的薄層。

3.定性溫度：確定換熱過程中流體物性的溫度。

4.特征尺度：對于對流傳熱起決定作用的幾何尺寸。

5.相似準則（如Nu,Re,Pr,Gr,Ra）：由幾個變量組成的無量綱的組合量。

6.強迫對流傳熱：由于機械（泵或風機等）的作用或其它壓差而引起的相對運動。

7.自然對流傳熱：流體各部分之間由于密度差而引起的相對運動。

8.大空間自然對流傳熱：傳熱面上邊界層的形成和發展不受周圍物體的干擾時的自然對流傳

熱。

9.珠狀凝結：當凝結液不能潤濕壁面〉90。）時，凝結液在壁面上形成許多液滴，而不形成

連續的液膜。

10.膜狀凝結：當液體能潤濕壁面時，凝結液和壁面的潤濕角（液體與壁面交界處的切面經

液體到壁面的交角）9<90°,凝結液在壁面上形成一層完整的液膜。

11.核態沸騰：在加熱面上產生汽泡，換熱溫差小，且產生汽泡的速度小于汽泡脫離加熱

表面的速度，汽泡的劇烈擾動使表面傳熱系數和熱流密度都急劇增加。

12.膜態沸騰：在加熱表面上形成穩定的汽膜層，相變過程不是發生在壁面上，而是汽液

界面上，但由于蒸汽的導熱系數遠小于液體的導熱系數，因此表面傳熱系數大大下降。

二、填空題

1.影響自然對流傳熱系數的主要因素

W*:、、、、、°

（流動起因，流動速度，流體有無相變，壁面的幾何形狀、大小和位置,流體的熱物理性

質）

2.速度邊界層是指-

（在流場中壁面附近流速發生急劇變化的薄層O）

溫度邊界層是指。

（在流體溫度場中壁面附近溫度發生急劇變化的薄層。）

3.流體剛剛流入恒壁溫的管道作層流傳熱時，其局部對流傳熱系數沿管長逐漸,這

是由于。

（減小，邊界層厚度沿管長逐漸增厚）

4.溫度邊界層越對流傳熱系數越小，強化傳熱應使溫度邊界層

越O

（厚，簿）

5.流體靠過彎曲的管道或螺旋管時，對流傳熱系數會,這是由

于O

（增大，離心力的作用產生了二次環流增強了擾動）

6.流體橫掠管束時，一般情況下，布置的平均對流傳熱系數要比

布置時高。

（叉排，順排）

7.管外流動傳熱，有縱向沖刷和橫向沖刷之分，在其他條件相同時，以向沖刷

方向傳熱更為強烈。

（橫向）

8.對流傳熱微分方程式的表達式為。其中，ax是,入

（況、

是,At是,—是o

彳（at、

（\=-——,局部換熱系數，流體導熱系數，主流流體溫度與壁溫之差，貼壁處流

。⑶4二。

體的法向溫度變化率）

9.純凈飽和蒸氣膜狀凝結的主要熱阻是。

（液膜的導熱熱阻）

10.大容器飽和沸騰曲線可分為、、、四

個區域，其中具有溫差小、熱流大的傳熱特點。

（自然對流、核態沸騰、過渡沸騰、膜態沸騰，核態沸騰）

11.雷諾比擬采用模型，其結果在Pr=條件下與實驗解相吻合.

（單層，1）

12.沸騰的臨界熱通量是指。

（當壁面過熱度大到某一程度時，汽泡來不及脫離加熱面而開始連成不穩定的汽膜，即由核

態沸騰開始向膜態沸騰過渡，出現臨界點的熱流密度）

13.格拉曉夫準則的物理意義；表達式Gr=0

（流體流動時浮升力與粘滯力之比的無量綱量，始普）

V

14.減小管內湍流對流傳熱熱阻的方法

有、、、

（增加流速，采用短管。改變流體物性，增加換熱面積,擾流，采用導熱系數大的流體

用小管徑等）

15.反映對流傳熱強度的準則稱為準則。

（努塞爾）

16.普朗特準則Pr的數學表達式為,它表征了的相

對大小。

（v/a,動量傳遞與熱量傳遞）

17.管內充分發展湍流的傳熱系數與平均流速U的次方成比.，與內

徑D的次方成比。

（0.8,正，0.2,反）

18.大空間自然對流處于湍流狀態時有自模化特征，此時傳熱系數與無關。

（尺寸）

19.自然對流傳熱在條件下發生關于特征尺度L的自模化現象.。

（湍流）

20.在蒸汽的凝結過程中，凝結的傳熱系數大于凝結。

(珠狀，膜狀)

21.自然對流傳熱是指o

(流體在浮升力作用下的對流傳熱)

22.管槽內對流傳熱的入口效應是指0

(流體入口段由于熱邊界層較薄而具有較高的對流傳熱系數)

23.流體在大空間沿豎壁作自然對流傳熱時，對于湍流工況，其對流傳熱系數正比于豎壁

高度的次方。

(0)

24.大容器沸騰曲線分為、、、四個區段。

(自然對流、核態沸騰、過渡沸騰、膜態沸騰)

三、選擇題

1.下列各參數中，屬于物性參數的是：

(1)傳熱系數K

(2)吸收率a

(3)普朗特數Pr

(4)傳熱系數h。

2.流體純自然對流傳熱的準則方程可寫成

(l)Nu=f(Re,Pr)(2)Nu=f(Gr,Pr)

(3)Nu=f(Re,Gr,Pr)(4)Nu=f(Bi,Fo)

3.流體掠過平板對流傳熱時，在下列邊界層各區中，溫度降主要發生在：

(1)主流區(2)湍流邊界層(3)層流底層

(4)緩沖區(5)湍流核心區

4.空氣自然對流傳熱系數與強迫對流時的對流傳熱系數相比：

(D要小的多(2)要大得多

(3)十分接近(4)不可比較

5.沸騰的臨界熱流量是：

(1)從過冷沸騰過渡到飽和沸騰的轉折點

(2)從自由流動過渡到核態沸騰的轉折點

(3)從核態沸騰過渡到膜態沸騰的轉折點

(4)從不穩定膜態沸騰過渡到穩定膜態沸騰的轉折點

6.流體在大空間沿豎壁自然對流傳熱時，在湍流狀態下；對流傳熱系數正比于豎壁高度的

()

(1)0次方(2)0.8次方(3)1/4次方(4)1/3次方

7.液體沸騰時，汽泡內的壓力大于汽泡外液體的壓力，主要由于下列哪個因素造成的？

(1)傳熱溫差(2)表面張力(3)浮升力(4)重力

8.定型準則是指：

(1)包含定型尺寸的準則(2)全部由已知量構成的準則

(3)含有待求量的準則(4)待定準則

9.工程中，較為常用的沸騰工況是指：

(1)膜態沸騰(2)核態沸騰(3)自然對流沸騰(4)以上都不是

10.下述哪種手段對提高對流傳熱系數無效?

(1)提高流速(2)增大管徑

(3)采用入口效應(4)采用導熱系數大的流體

11.已知某氣體的密度為1.26kg/m3,比熱為1.02kJ/(kg-K),導熱系數為0.025W/(m-K),

粘度為15.1X10%I2/S,其Pr(普朗特)準則數為多少？()

(1)0.78(2)0.02(3)0.7(4)0.62

12.Nu(努謝爾特)準則反映：()

(1)慣性力和粘滯力的相對大小(2)對流傳熱強度

(3)浮升力和粘滯力的相對大小⑷導熱能力大小

13.描述浮升力與黏滯力的相對大小的準則數稱為：

(1)Re(2)Gr(3)Pr(4)Ra

14.當管長遠大于管徑時，圓管橫向布置時的管外膜狀凝結傳熱系數與豎放時相比如何?

(1)橫放時大

(2)兩者差不多

(3)豎放時大

(4)無法比較

15.無量綱組合絲絲稱為什么準則？

v

⑴雷諾Re⑵普朗特Pr

(3)努謝爾特Nu(4)格拉曉夫Gr

16.判斷管內湍流強制對流是否需要進行人口效應修正的依據是什么？

(l)l/d^70(2)Re^104

(3)l/d〈5O(4)l/d<104

17.對流傳熱以作為基本計算式。

(1)傅里葉定律(2)牛頓冷卻公式

(3)普朗克定律(4)歐姆定律

18.從傳熱角度看，下面幾種冷卻方式中，哪種方式的冷卻效果會最好？

(1)水冷(2)氫冷(3)氣冷(4)水沸騰冷卻

19.相變傳熱的特征為0

(1)工質比體積變化較大(2)汽化潛熱⑶⑴+⑵(4)工質比體積較大

20.冷卻液潤濕壁面的能力取決于0

(1)液體的表面張力(2)液體與壁面間的附著力⑶⑴+(2)(4)(1)或(2)

21.在飽和沸騰時，隨著的增高，將會出現個換熱規律全然不

同的區域。

(1)壁面過熱度，4(2)壁面過熱度，6(3)熱流密度，4(4)熱流密度，6

22.對流傳熱微分方程組共有幾類方程？

(1)2(2)3⑶4(4)5

23.凝結液能很好的潤濕壁面，形成完整的膜向下流動，稱為0

(1)凝結(2)膜狀凝結(3)珠狀凝結(4)穩態凝結

24.下列哪個不是影響對流傳熱的主要因素？

(1)流動起因；

⑵tw;

(3)￡;

(4)換熱面的幾何形狀。

25.對于Pr數，下列說法哪個是錯誤的？

(1)它是動力粘度與熱擴散率的比值；

(2)它是研究對流傳熱最常用的重要準則；

(3)對于層流流動，當Pr=l時，8=8t；

(4)它反映了流體中熱量擴散和動量擴散的相對程度。

26.自由對流傳熱的流態主要取決于的數值。

(l)Pr(2)Fo(3)Re(4)Gr

27.如果流體的流動是由流體內部溫差產生的密度差引起的，稱為0

(1)強迫對流仞自版運動(3)湍流對流(4)層流對流

28.對流傳熱微分方程組包括。

I、付立葉定律II、對流傳熱微分方程III、基爾霍夫定律IV、連續性方程V、動

量微分方程VI、能量微分方程

(1)IIIIIIVV(2)IIIIIIIV(3)HWVV[(4)IIIIVVVI

29.Nu.其特征溫度為o

(1)流體溫度⑵平均溫度(3)壁面溫度(4)不定

30.當流體外掠圓管時，lOVReGsxw5其邊界層為，脫體發生在處。其

局部換熱系數到達最________值。

(1)湍流，140。，低(2)層流，140。，高⑶湍流，82。，低(4)層流,821,

低

31.自然對流傳熱的準則方程為。

(R)0.14111

3

(1)Nu^l.SfiRefPij-i-(2).Num=0.664Re2Pif3(%)Num=0.53(GrPr)3

J

3

(4).Num=0.94XGaJ3.Pr)

32.影響膜狀換熱系數的主要因素是0

(1)蒸汽流速(2)不凝結氣體(3)表面粗糙度(4)⑴+(2)

四、簡答題

1.影響強迫對流傳熱的流體物性有哪些?它們分別對對流傳熱系數有什么影響？

(提示：影響強迫對流換熱系數的因素及其影響情況可以通過分析強迫對流傳熱實驗關聯

式，將各無量綱量展開整理后加以表述。)

2.試舉幾個強化管內強迫對流傳熱的方法(至少五個)。

(提示：通過分析強迫對流換熱系數的影響因素及增強擾動、采用人口效應和彎管效應等措

施來提出一些強化手段，如增大流速、采用機械攪拌等。)

3.試比較強迫對流橫掠管束傳熱中管束叉排與順排的優缺點。

(提示：強迫對流橫掠管束換熱中，管束叉排與順排的優缺點主要可以從換熱強度和流

動阻力兩方面加以闡述：（1）管束叉排使流體在彎曲的通道中流動，流體擾動劇烈，對流換熱

系數較大，同時流動阻力也較大；（2）順排管束中流體在較為平直的通道中流動，擾動較弱，

對流換熱系數小于叉排管束，其流阻也較小；（3）順排管束由于通道平直比叉排管束容易清洗。）

4.為什么橫向沖刷管束與流體在管外縱向沖刷相比，橫向沖刷的傳熱系數大？

（提示：從邊界層理論的角度加以闡述：縱向沖刷容易形成較厚的邊界層，其層流層較厚

且不易破壞。有三個因素造成橫向沖刷比縱向沖刷的換熱系數大：①彎曲的表面引起復雜的流

動，邊界層較薄且不易穩定；②管徑小，流體到第二個管子時易造成強烈擾動；②流體直接沖

擊換熱表面。）

5.為什么電廠凝汽器中，水蒸氣與管壁之間的傳熱可以不考慮輻射傳熱？

（提示：可以從以下3個方面加以闡述：（1）在電廠凝汽器中，水蒸氣在管壁上凝結，凝結

換熱系數約為4500—18000W/（n^K）,對流換熱量很大；（2）水蒸氣與壁面之間的溫差較小，

因而輻射換熱量較小；（3）與對流換熱相比，輻射換熱所占的份額可以忽略不計。）

6.用準則方程式計算管內湍流對流傳熱系數時，對短管為什么要進行修正？

（提示：從熱邊界層厚度方面加以闡述：（1）在入口段，邊界層的形成過程一般由薄變厚；

⑵邊界層的變化引起換熱系數由大到小變化，考慮到流型的變化，局部長度上可有波動，但

總體上在入口段的換熱較強（管長修正系數大于1）；（3）當l/d>50（或60）時，短管的上述

影響可忽略不計，當1/d<50（或60）時，則必須考慮入口段的影響。

7.層流時的對流傳熱系數是否總是小于湍流時的對流傳熱系數?為什么？

（提示：該問題同樣可以從入口效應角度加以闡述。在入口段邊界層厚度從零開始增厚，

若采用短管，盡管處于層流工況，由于邊界層較薄，對流換熱系數可以大于紊流狀況。）

8.什么叫臨界熱流密度?為什么當加熱熱流大于臨界熱流密度時會出現沸騰危機？

（提示：用大容器飽和沸騰曲線解釋之。以大容器飽和沸騰為例，（1）沸騰過程中，隨著壁

面過熱度At的增大，存在自然對流、核態沸騰、不穩定膜態沸騰和膜態沸騰四個階段，臨界

熱流密度是從核態沸騰向膜態沸騰轉變過程中所對應的最大熱流密度；（2）當加熱熱流大于臨

界熱流密度時，沸騰工況向膜態沸騰過渡，加熱面上有汽泡匯集形成汽膜，將壁面與液體隔開,

由于汽膜的熱阻比液體大得多，使換熱系數迅速下降，傳熱惡化；（3）汽膜的存在使壁溫急劇

升高，若為控制熱流加熱設備，如電加熱設備，則一旦加熱熱量大于臨界熱流密度，沸騰工況

從核態沸騰飛躍到穩定膜態沸騰，壁溫飛升到1000C以上（水），使設備燒毀。）

9.試述不凝性氣體影響膜狀凝結傳熱的原因。

（提示：少量不凝性氣體的存在就將使凝結換熱系數減小，這可以從換熱熱阻增加和蒸

汽飽和溫度下降兩方面加以闡述。（1）含有不凝性氣體的蒸汽凝結時在液膜表面會逐漸積聚起

不凝性氣體層，將蒸汽隔開，蒸汽凝結必須穿過氣層，使換熱熱阻大大增加；（2）隨著蒸汽的

凝結，液膜表面氣體分壓力增大，使凝結蒸汽的分壓力降低，液膜表面蒸汽的飽和溫度降低，

減少了有效冷凝溫差，削弱了凝結換熱。）

第四章輻射傳熱

一、名詞解釋

1.熱輻射：由于物體內部微觀粒子的熱運動狀態改變，而將部分內能轉換成電磁波的能量發

射出去的過程。

2.吸收比：投射到物體表面的熱輻射中被物體所吸收的比例。

3.反射比：投射到物體表面的熱輻射中被物體表面所反射的比例。

4.穿透比：投射到物體表面的熱輻射中穿透物體的比例。

5.黑體：吸收比a=1的物體。

6.白體：反射比P=1的物體（漫射表面）

7.透明體：透射比1的物體

8.灰體：光譜吸收比與波長無關的理想物體。

9.黑度：實際物體的輻射力與同溫度下黑體輻射力的比值，即物體發射能力接近黑體的程度。

10.輻射力：單位時間內物體的單位輻射面積向外界（半球空間）發射的全部波長的輻射能。

11.漫反射表面：如果不論外界輻射是以一束射線沿某一方向投入還是從整個半球空間均勻投

入，物體表面在半球空間范圍內各方向上都有均勻的反射輻射度L,則該表面稱

為漫反射表面。

12.角系數：從表面1發出的輻射能直接落到表面2上的百分數。

13.有效輻射：單位時間內從單位面積離開的總輻射能，即發射輻射和反射輻射之和。

14.投入輻射：單位時間內投射到單位面積上的總輻射能。

15.定向輻射度：單位時間內，單位可見輻射面積在某一方向p的單位立體角內所發出的總輻

射能（發射輻射和反射輻射），稱為在該方向的定向輻射度。

16.漫射表面：如該表面既是漫發射表面，又是漫反射表面，則該表面稱為漫射表面。

17.定向輻射力：單位輻射面積在單位時間內向某一方向單位立體角內發射的輻射能。

18.表面輻射熱阻：由表面的輻射特性所引起的熱阻。

19.遮熱板：在兩個輻射傳熱表面之間插入一塊或多塊薄板以削弱輻射傳熱。

20.重輻射面：輻射傳熱系統中表面溫度未定而凈輻射傳熱量為零的表面。

二、填空題

1.熱輻射是由于產生的電磁波輻射。熱輻射波長的單位是,在工

業范圍內，熱輻射的波段主要集中于區段。

（熱的原因，Um,紅外）

2.太陽與地球間的熱量傳遞屬于傳熱方式。

（輻射）

3.黑體是指的物體，白體是指的物體，透明體是指的

物體。灰體是的物體。

（吸收比為0,反射比為0,投射比為0,光譜吸收比與波長無關的）

4.基爾霍夫定律表明，善于輻射的物體也善于,在同溫度下，黑體具有的

輻射力，實際物體的吸收率永遠lo

（吸收，最大，小于）

5.有效輻射是之和。

（發射輻射和反射輻射）

6.一個由兩個表面所構成的封閉系統中，若已知Ai=0.5Az,Xi,2=0.6,則X2,尸o

（0.3）

7.將任意形狀氣體的輻射折合成一個假想的當量半球，半球內氣體與所研究的氣體具

有,球內氣體對球心的輻射效果等于,該當量半球的

半徑稱為O

（相同的溫度、壓力和成份，所研究的氣體對指定地點的輻射，平均射線行程）

8.物體的光譜輻射力與同溫度下之比，稱為物體的光譜發射率。

（黑體的光譜輻射力）

9.角系數具有、、的特性。

（相對性、完整性、分解性）

10.表面輻射熱阻應用于輻射傳熱計算，其值可用數學式表示

為。

（灰漫表面（或灰表面即可），—）

sA

11.氣體輻射具有2個特點：

①；②O

（氣體的輻射和吸收對波長具有明顯的選擇性，氣體的輻射和吸收在整個容積中進行）

12.基爾霍夫定律指出了物體的與之間的關系。

（輻射力，吸收碧）

13.輻射傳熱的空間熱阻主要與有關。

（兩個表面之間的角系數及輻射換熱面積）

14.輻射減弱系數是指射線經過單位長度時的能量與的能量

之比。

（被氣體所吸收，投射）

15.輻射傳熱的表面熱阻主要與有關。

（表面黑度和輻射換熱面積）

16.普朗克定律揭示了黑體光譜輻射力按變化的分布規律。

（波長與熱力學溫度）

17.熱輻射能量投射到物體表面上時，占投入輻射的百分比稱為投射比。

（穿透物體的輻射能）

18.在熱平衡條件下，任何物體對黑體輻射的吸收比恒等于。

（同溫度下該物體的黑度）

19.角系數相對性用公式可寫成o

（A1X1,2=A2X2,1）

20.增強或削弱輻射傳熱的原則是改變和。

（系統黑度，溫度條件）

三、選擇題

1.有一個由六個平面組成的六邊形長通道，其內表面分別以1、2、3、4、5、6表示，已知

角系數見2=0.1、30.25,X15=0.25,X16=0.12,則見為：（）

（1）0.35（2）0.72（3）0.37（4）0.28

2.一金屬塊的表面發射率為0.4,溫度為227℃,它的表面熱輻射力是多少?若表面氧化后

發射率變成0.9,其表面熱輻射力將如何改變？

（1）1417.5W/d,將增大（2）1417.5W/m2,將減小

（3）60.22W/m2,將增大（4）60.22W/m2,將減小

3.影響物體表面黑度的主要因素是：

（D物質種類、表面溫度、表面狀況（2）表面溫度、表面狀況、輻射強度

（3）物質種類、表面溫度、表面顏色（4）表面顏色、表面溫度、表面光潔度

4.在兩塊平行的黑度相同的大平板之間插入一塊同樣黑度的遮熱板后，兩平板之間的輻射傳

熱量與未加遮熱板時相比減少了：()

(1)0.2倍(2)0.5倍(3)2倍(4)3倍

5.對于邊長為15m的立方體內的氣體輻射，氣體對整個包壁輻射的平均射線行程等于：

(1)15m(2)7.5m(3)9瑾(4)4.5m

6.在同溫度條件下的全波格羸F和吸收，下列哪種說法是正確的

(1)物體的輻射能力越強其吸收比越大

(2)物體的吸收比越大其反射比越大

(3)物體的吸收比越大其黑度越小

(4)物體的吸收比越大其輻射透射比越大

7.下列哪個定律可用來計算黑體光譜輻射力？

(1)斯蒂芬-波爾茲曼定律(2)基爾霍夫定律

(3)斯蒂芬公式(4)普朗克定律

8.單位時間內離開單位表面積的總輻射能稱為什么？

(D有效輻射(2)輻射力

(3)輻射強度(4)反射輻射

9.由爐膛火焰向水冷壁傳熱的主要方式是：

(D熱輻射(2)熱對流(3)導熱(4)都不是

10.將保溫瓶的雙層玻璃中間抽成真空，其目的是什么？

(1)減少導熱(2)減少對流傳熱

(3)減少對流與輻射傳熱(4)減少導熱與對流傳熱

11.在保溫瓶內膽上鍍銀的目的是什么？()

(1)削弱導熱傳熱(2)削弱輻射傳熱

(3)削弱對流傳熱(4)同時削弱導熱、對流與輻射傳熱

12.有一個由兩個圓筒表面組成的環形長通道，其外筒的內徑是d,內筒的外徑是d?,且

d/d2=2,問角系數X/與X%i,分別為多少？()

(1)王產0.5,蒞⑵％,2=0.25,X2>1=0.5

(3)X1,2=LXZIR.25(4)Xi,2=0.5,X211=O.25

13.物體能夠發射熱輻射的最基本條件是下述哪一個？

(1)溫度大于OK(2)具有傳播介質

(3)真空狀態(4)表面較黑

14.下述哪種氣體可以看作熱輻射透明體(丁=1的氣體)？()

(1)二氧化碳(2)空氣(3)水蒸氣(4)二氧化硫氣體

15.下列各種輻射中哪種輻射的光譜不能看作是連續的？()

(1)灰體輻射(2)黑體輻射(3)發光火焰輻射(4)氣體輻射

16.煙道中有一支熱電偶，熱電偶(黑度巴)與煙道內壁面(黑度eD輻射傳熱的系統黑度