东北大学14年6月考试《传热学》考核作业

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       __传  热  学      试 卷（作业考核 线下） B 卷（共   8  页）         
8 Y: p& H# e  X) y  R8 P0 w& k总分        题号        一        二        三        四        五        六        七        八        九        十
        得分                                                                               
一。选择恰当的资料填入空格中（每题1分，共30分）
3 `  c, d; L) d1.        传热学是研究（      ）的科学。
①热量传导规律；   ②热量传递规律；   ③对流传热规律；   ④辐射传热规律。
2.        采暖时，热量从90℃的热水通过1mm厚的钢板传给25℃的室内空气。在这个综合传热过程中，（                                   ）。
  o, I6 I; J* E$ [  s/ ~①水到钢板的传热强于通过钢板的传热强于钢板到空气的传热；
②钢板到空气的传热强于通过钢板的传热强于水到钢板的传热；
: H1 a. \6 ?7 |, n- s* z  W6 L③钢板到空气的传热弱于水到钢板的传热弱于通过钢板的传热；
④钢板到空气的传热强于水到钢板的传热强于通过钢板的传热。
3.        傅立叶定律中的负号表示热量传递的方向与温度梯度的方向（          ），即热量必须从高温处向低温处传递。
, @& W+ ?# R2 |8 k①相反；   ②垂直；    ③相交；   ④相同。
4.        工程材料在使用时表现出来的导热系数还常常与材料内部结构有关，是一种综合导热系数，不再单纯是（          ）。
) }! f/ z' ?. H3 ]) z( X! N2 Z" h①物性参数；   ②过程参数；   ③几何参数；   ④边界条件。
% t2 }4 d' j0 j- W7 F5 P5.        导热问题（导热数学模型）的三类边界条件分别是（          ）。
①        速度边界条件、流量边界条件和温度边界条件；
( l) x8 }3 ~7 y) @% j②        温度边界条件、热流量边界条件和对流边界条件；
, m/ c" C0 L$ j; @- P& I# F4 e③        克希霍夫边界条件、基尔霍夫边界条件和霍金边界条件；
  A4 n. o% T6 Y④导热边界条件、辐射边界条件和对流边界条件。（          ）。
6 a+ E0 m' Z5 C9 W+ Z5 ]& R- Y5 d- o8 X6.        （          ）远远小于（          ）是肋片导热的必要条件，反过来的话肋片不仅不增大传热，反而削弱传热。
①        片表面对流换热热阻、肋片内导热热阻； ②肋基接触热阻、肋片内导热热阻；
③ 基导热热阻、肋片内导热热阻；  ④肋片内导热热阻、肋片表面对流换热热阻。
) Q, w. [! p; y9 L3 {2 N% r& t7.        周期性的非稳态导热过程由于边界条件变化程度与周期不同，可能分为也可能不分（          ）等两个阶段。
4 y) ]: d+ c. h( z5 Q5 z①        非稳态阶段和稳态阶段；   ②非正规状况阶段和正规状况阶段；
③非周期性阶段和周期性阶段；④非定常阶段和定常阶段。
+ n( g: v7 f4 |# T, V; {0 k! R8.        集总参数法使用条件是（                                      ）。
①        物体内部单位导热面积上的导热热阻远远小于传热过程总传热热阻；
0 o1 |* V7 R# Z& S3 B7 e② 物体内部单位导热面积上的导热热阻远远大于传热过程总传热热阻；
8 M* D- ^# u% T③物体内部单位导热面积上的导热热阻（内热阻）远远小于物体表面同周围环境进行换热的换热热阻（外热阻）；
④物体内部单位导热面积上的导热热阻（内热阻）远远小于物体表面同周围环境进行换热的换热热阻（外热阻），即Bi很小（<0.1）。
9.        热平衡法建立差分方程组没有使用导热微分方程，但导热微分方程的推导也是基于热平衡，两者对同一物理现象采用同样方法，所以是本质相同的。所以热平衡方法具有坚实的（         ）。
' A' y* e7 s0 Z①数学逻辑性；②物理学原理为依据；③工程实践基础；④实验验证基础。
10.        无滑移条件是指（         ）。
① 由于流体粘滞力的作用，使管子中部的一层流体处于不流动的状态；
②        体中的物体，迎向来流一面正中位置挡住了来流流体，使之处于不流动的状态；
③        流体中的物体，背向来流一面正中位置流体处于不流动的状态；
1 [4 }0 N* o' f$ j% _7 J1 v④        由于流体粘滞力的作用，使紧贴在固体壁面上的一层流体处于不流动的状态。
11.由于流体流动的起因不同，对流换热过程分为（         ）。
$ E& m2 j* W& I- T$ v. N& U4 c①        强制对流换热，自然对流换热；     ② 凝结换热，沸腾换热；
③ 饱和沸腾换热，对流沸腾换热；     ④ 珠状凝结换热，膜状凝结换热。
12.        实际上，导热问题的数值解法可以使用算盘、算筹、手摇计算机乃至笔算求解，只不过在求解有实际意义的导热问题时，计算速度（         ）。
; ?5 I: z9 X6 l; v# m" s& Z①太慢而没有价值；  ②太快而反应不过来；   ③忽快忽慢不稳定；  ④难以掌控。
( l# v( H. _- P. B9 D5 J& H13.        对流换热过程是热对流与导热的综合作用的结果，这种说法是（         ）。
) F& F0 b3 S* \  t* g3 V3 y①错误的；   ②正确的；    ③不完善的；   ④否正确，视实际情况而定。
14.        流体的流动状态是影响对流换热的重要因素之一：（         ）时流体微团沿着主流方向做有秩序的分层流动，而（         ）时流体各部分之间发生剧烈的掺混，导致在其它条件相同时后者有着比前者强烈的换热。
①逆流，顺流；   ②层流，湍流（紊流）；   ③对流，错流；   ④分流，混流。
15.        在（         ）指导下的实验研究是目前获得表面传热系数关系式的主要途径，也是本科生传热学课程教学中对流换热部分的重点。
①牛顿理论；  ②对流换热分析理论；   ③纳维-斯托克司理论；  ④相似理论。
16.        努塞尔特数代表了壁面上流体的（          ），也代表了热量通过贴近壁面的无滑移层导热热阻与界面上对流换热热阻的比较。
/ ?! r  f, c% I/ D* q  p& X①        对流换热强度； ②无量纲温度梯度；③ 表面传热系数的大小；④对流换热的等级。
# `7 G8 F+ ?) j; o  {% V; q17.        由于热的原因而产生的电磁波辐射称为热辐射。热辐射的电磁波是物体内部微观粒子的（        ）时激发出来的。
①        热运动状态改变；      ② 通过电磁振荡电路；
③ 发生电容电感效应；    ④ 遭受其它粒子轰击。
18.        两壁面之间只有接触的地方才直接导热，在不接触处存在空隙，热量是通过充满空隙的流体的导热、对流和辐射的方式传递的，因而存在传热阻力，称为（        ）。
①接触热阻；    ②流动热阻；   ③折合面积热阻；    ④辐射热阻。
' y) D2 ~) I" ]. p" H# f5 c3 S  b+ J19.        单位时间内离开表面的单位面积的总辐射能称为（        ），以J表示。包括自身辐射和反射辐射。
①自身辐射；   ②有效辐射；   ③投入辐射；   ④反射辐射。
20.        电学的基尔霍夫定律的实质就是（        ）：以节点为系统，节点作为一个点不能蓄热，不会有内部储存能量的增量，也没有对外作功，只有进入系统的总热流量等于0。
①质量守恒定律；   ②能量守恒定律；   ③傅立叶定律；   ④动量守恒定律。
21.        （        ）给出了光谱辐射力最大处的波长&#61548;m随温度变化的规律。可通过在一定温度T下对求关于&#61548;的极值而得到。
7 T  {; Y) t- ]1 K6 U+ Y9 z①韦伯定理；     ②维恩位移定律；     ③维恩定律；     ④韦达定理。
+ J7 [  X/ \' i% i2 d3 H* g22.        选用穿透比&#61556; =0而吸收比&#61537; &#61625;0的材料制造一个空腔，空腔壁上开一个小孔，设法使空腔保持一均匀的温度，这时从外边看小孔的视在面就具有黑体的性质，被称为（         ）。
+ a7 s5 `+ r% ]9 s7 d- I  |. b①人工黑体模型；   ②灰体；    ③黑体；   ④透明体
& K0 q  i1 G* ~23.        膜状凝结时，微量的（        ）会积聚在液膜表面，蒸汽必须依靠质量扩散（传质）通过气膜层才能到达液膜并凝结，从而大幅度提高了传热热阻。
①过热蒸汽；    ②不凝结气体；    ③过冷蒸汽；    ④可溶盐。
24.        管槽内流体流动时，（        ）。
/ Q9 d# Y& d. K2 W; X①        层流，Re<2300，湍流，Re>10000；   ②层流，Re<23000，湍流，Re>100000；
: c. c) G1 Z" j6 J8 A! A9 O③ 层流，Re<230，湍流，Re>1000；      ④层流，Re<23，湍流，Re>100。
25.        雷诺准则表示了流体流动过程中（          ）的比较。
1 z" a: L  \0 u/ o. g3 k①        离心力与向心力；       ② 稳定流动力与非稳定流动力；
2 L2 r" Q" `& d③ 惯性力与粘性力；       ④ 惯性力与彻体力（体积力）。
  W, M  e* t& }% O. y# k26.        判断两个同类物理现象相似的条件包括：(1) 同名的已定特征数相等（同名准则相等）；(2) 单值性条件相似。其中单值性条件相似包括（          ）。
①充分条件和必要条件；      ②充分条件；
: K' U/ B- f- `5 ~: v6 ?1 F8 t③必要条件；   ④初始条件、边界条件、几何条件和物理（性质）条件（或称物性条件）。
27.        导数（微商）是有限差分（有限差商）的步长趋近于（         ）的结果。所以，当步长（         ）时，用有限差分代替导数误差不会很大，这就是微分方程有限差分方法求解的起源。
4 O) m4 v3 X2 ^/ o& p$ ^4 n①足够小、无限小；            ②无限小、足够小；
③离散点、距离离散点很近；    ④映射点、距离映射点很近。
2 r1 [3 o: V: R7 _28.        傅立叶准则是（       ）与使边界上发生的有限大小的热扰动穿过一定厚度的固体层扩散到l2的面积上所需要的时间之比。
3 Y1 ^" r+ F  t5 o: D. \①        时间常数；
②        从边界上开始发生热扰动的时刻起到所计算时刻为止的时间间隔；
; z+ i/ W! _: {& N% o+ ]# i③        使边界上发生的有限大小的热扰动穿过整个导热体所需要的时间；
④  从边界上开始发生热扰动的时刻起到完成非稳态导热的时刻为止的时间间隔。
29.        导热微分方程式的解就是温度场中（          ）分布规律的表达式。
4 ~' s2 s7 W+ V' a! t①速度；    ②导热系数；    ③温度；    ④热流量。
30.        物体发生纯导热时物质内部一定不存在（          ）。
①        子运动；    ②电子移动；    ③晶格振动；   ④宏观位移。
; I5 \) e2 M* a3 S2 W# K1 k
1 p$ i/ \! u, k二。回答下列问题（每题4分，共20分）
1.        比较顺流式与逆流式换热器的优缺点，并列出纯顺流或纯逆流式换热器对数平均温差计算式。

7 m' h6 Y- D" O- \' D7 f
) D; z8 M2 @: e9 C  U2 Y
2.        什么叫大空间自然对流换热？什么叫有限自然对流换热？这与强制对流中的外部流动和内部流动有什么异同？


5 ?  |  k5 u3 o/ {' [& Y
3.        一般说来，金属的导热系数远大于非金属的导热系数，为什么？
" X2 m7 W! P$ w1 [3 `7 Z7 X
$ I3 a# C1 Z8 p! z# e* l
% O3 W3 U# n: N6 n9 g8 T! I
1 K% K/ Y$ t! S$ R5 V
6 C7 i! G! y' {7 ]) N) b2 e4.        导热系数、表面传热系数及传热系数的单位各是什么？哪些是物性参数，哪些与过程有关？
9 P2 d7 z# K  p: m% V& v% |6 h7 C5 Z
3 B! W+ ~2 n( ~, T8 m

$ H3 D7 Q. E( ^* W, l
4 ~# c4 M' p: @6 r5.        用高斯－塞德尔迭代法求解代数方程时是否一定可以得到收敛的解？不能得出收敛的解时是否因为初场的假设不合适而造成？
& M0 L3 `9 d& r6 b" O0 K0 `
& I  X* k8 U+ G! o7 }) M8 O+ [
2 Q7 b+ `# {: ~! z! O2 z
. F4 j4 W. B; e5 e8 v
  L2 M/ d. e- T5 M7 \
2 r9 a$ i: r7 @" h4 o  W
' ^7 c+ r" ~7 ^- \( Q  G9 O) f三。计算题（共50分）
1.        水以1.2m/s的平均流速流过内径为20mm的长直管。如果（1）管子壁温为75℃，水从20℃加热到70℃，（2）管子壁温为15℃，水从70℃冷却到20℃，试计算两种情形下的表面传热系数，并讨论造成差别的原因。（15分）
水的物性参数表
: p: ~- U- N% J5 ?7 O- F( Yt ℃        &#61554; (kg/m3)        cp (kJ/(kg&#61655;℃))        &#61548;&#61620;102
, h" v; N) B! K  DW/(m&#61655;℃)        &#61550;&#61620;106
(m2/s)        Pr        &#61549;&#61620;106
kg/(m&#61655;s)
10        999.7        4.183        59.9        1.306        9.52        1306.0
/ v8 ]% J# f  K% p9 r7 I30        995.7        4.174        61.8        0.805        5.42        801.5
60        983.1        4.179        65.9        0.478        2.99        469.9
90        965.32        4.208        68.0        0.326        1.95        314.9
+ I) p4 {9 p) ^6 d- ^1 d) p" Z7 M

0 ?0 Q8 h+ K5 |' \3 G+ h

& C) |; K6 B) K: X3 c# \2.        半径为0.5 m的球状航天器在太空中飞行，其表面发射率为0.8。航天器内电子元件的散热总共为175W。假设航天器没有从宇宙空间接受任何辐射能量，试估算其表面的平均温度。（10分）
% M! {7 C( x/ c) R7 L6 m6 w" f$ F$ u
5 t$ \1 d1 \8 i- C8 m, S
$ {1 p& H2 W9 s" E) F
; X& Y% z2 k# o
# O6 B  z" n, G7 [$ A2 w3.        内半径r1，外半径为r2，长l的管子（l&#61502;&#61502;r2）（导热系数K1），其外层包着厚（r3–r2）的保温层（导热系数K2）见图1。管内为流体（温度t1），其间的传热系数h1，保温层外面也是流体（温度t2），其间的传热系数为h2时，试求：单位时间内管内流体放给管外流体的热量Q，再研究Q与r3的函数关系。（15分）

4 B; F( [- P* R4 H4 `" Q5 y
2 Y1 A0 m+ ^: H1 }& M) }
$ h2 i% X9 |+ p& M' H7 u
4.        设有如图2所示的几何体，半球表面是绝热的，底部表面被一直径分为1、2两部分。球半径R=0.1m。表面1为灰体，T1=550K，&#61541;1=0.35，表面2为黑体，T2=330K。试计算表面1的净辐射热损失及表面3的温度。（10分）
6 s  Q6 E! z% T
. x. n" e0 u4 k: F$ \5 b% U; j9 U) X3 i
7 R2 f# \+ r; O: Y1 i8 H
* G; U/ p- D1 ?( L4 T& F