模拟试题一
一、填空题（共20分，每小题2分）
1.传热过程是由导热、A、B三种基本传热方式组合形成的。

2.导热微分方程式是根据热力学第一定律和 A定律所建立起来的
描写物体的温度随 B 变化的关系式。

3.对流换热过程是靠 A和 B 两种作用来完成热量传递的。

4.气体只能辐射和吸收某一定波长范围的能量，即气体的辐射和吸收
具有明显的A。

5.对服从兰贝特定律的物体，辐射力E与任意方向辐射强度I之间的
关系式为 A 。

6.热水瓶的双层玻璃中抽真空是为了 A 。

7.自然对流换热在 A 条件下发生关于特征长度的自模化现象。

8.有效辐射包括 A 和 B 两部分能。

9.不稳态导热采用有限差分方法求解温度场，节点的隐式差分方程是
采用 A 差分方法获得的，此差分方程 B 稳定性条件。

10.常物性流体管内受迫流动的充分发展段，沿管长流体的断面平均温
度在常壁温边界条件下呈 A 规律变化。

一、判断题，对的画√，错的画×（共10分，每小题2分）
1.流体外掠光滑管束换热时，第一排管子的平均表面传热系数最大。

（）
2.为减少保温瓶的辐射散热，将瓶胆的两层玻璃之间抽成真空。

（）
3.水在水平圆管内受迫流动，管外是空气自然对流，为强化传热应把肋
片安装在圆管外表面。

（）
4.由两种不同材料制成的大平壁紧密接触时进行稳态导热过程，若已知
121223,t t t t δδδ==->-，则 12<λλ 。

（ ） 5. 有一冷凝器，饱和蒸汽在管外凝结成饱和液体，冷却
水在管内流，则其平均温差m t ∆与流动方式无关。

（ ）
二、 解释名词与基本概念（20分，每小题4分）
1. 温度梯度
2. 努谢尔特准则及其物理本质
3. 肋片效率
4. 辐射强度
5. 传热过程
三、 简答及说明题（共40分，每小题8分）
1. 为什么潮湿的多孔材料的导热系数不但比干多孔材料的导热系数
大，而且还比水的导热系数大？
2. 流体在管内受迫流动换热的其它条件相同时，直管和弯管（如螺旋
管）何者换热强？为什么？
3. 试说明Bi 数的物理意义。

表面上看Bi 数与Nu 数的表达式相同，
其差别是什么？
4. 简述窗玻璃的温室效应现象。

5. 增强传热有哪些方法？说出3种方法。

最有效的措施应从何处入
手？为什么？
五、计算题（共60分）
1. 空气在壁温94o w t C =的大管道中流动，用热电偶测量空气温度，热
1δ2
δ1
t 2
t 3
t 1
λ2
λt
x
4题图
电偶结点表面的发射率（黑度）10.6ε=，空气与热电偶结点之间的表面传热系数（即对流换热系数）2142/()h W m K =⋅，设热电偶读数1177o t C =，试计算空气的真实温度。

（10分） 2. 某建筑物墙内有一厚10cm 、高2m 的空气层，如果空气层内侧面温度
为20℃，外侧面温度为37℃，试计算通过空气层的自然对流换热量。

（10分）
已知：空气在1
(2037)28.52
o C +=下的物性参数为：
313.3210,0.0262/()K W m K αλ--=⨯=⋅，
6215.6810/,Pr 0.71m s ν-=⨯=
夹层内（气体）自然对流换热的准则关联式为：
1
9
1
540.197(Pr)6000Pr 210e Gr Gr H λδλ⎛⎫=⋅⋅<⋅<⨯ ⎪⎝⎭
1
9
157
30.073(Pr)210Pr 1.110e Gr Gr H λδλ⎛⎫=⋅⋅⨯<⋅<⨯ ⎪⎝⎭
说明：α为热膨胀系数。

3. 已知两长管内受迫对流换热现象相似，测得第一管内的表面传热系数
（对流换热系数）21106/()h W m K =⋅，其内径为180d mm =，第二管内径250d mm =，实验采用同一种流体在同样的温度下进行。

试确定第二管内的表面传热系数（对流换热系数）h 2的值。

（10分） 4. 直径为2mm 、温度为90℃的电线被20℃的空气流所冷却，电线表面
和空气流之间的表面传热系数（对流换热系数）h 1=25W/(m 2·K)。

为了电绝缘和增强散热，拟将电线包一层厚5mm 、导热系数
0.17/()W m K λ=⋅的橡胶，设包橡胶后其外表面与空气间的表面传热
系数（对流换热系数）2212/()h W m K =⋅。

1） 试问此法能否达到增强散热的目的？
2） 如果电线内的电流保持不变，试计算包绝缘后电线表面的温度。

（15分）
5. 以传热面积为1.25m 2的逆流式换热器，初运行时，热水质量流量为
0.12kg/s ，进、出口温度分别为95℃和55℃，冷水进出口温度分别为30℃和70℃。

在水质量流量及进口水温不变的情况下，经过一段时间运行后发现热水出口温度为65℃，试计算这时换热器的实际传热量及污垢热阻。

（水的比热容可取4.18 kJ/(kg.K)）(15分)
模拟试题二
一 简答题（42分，每小题6分）
1．图1为一扇形区域中的二维、稳态、无内热源的导热问题，其一侧平直表面维持均匀恒定温度t r r w i ,=的表面绝热，其余表面与温度为t ∞的环境换热，表面传热系数为h ，为用数值法确定区域中的温度分布，在径向和周向分别用定步长∆r 和∆ϕ划分计算区域，节点布置如图1所示。

假定区域的物性参数已知且为常数，试用热平衡法建立节点1和7的离散方程（有限差分方程式）。

（不要求整理）
图1
2．试述N u 数和B i 数的区别。

3．试根据速度边界层和热边界层的概念，用量级分析的方法，从对流换热的能量微分方程导出二维稳态、常物性、不可压缩流体外掠平板层流边界层流动时的边界层能量微分方程。

4．直径为d 、单位长度电阻为R 、发射率为ε的金属棒，初始时与温度为T ∞的环境处于热平衡状态，后通过电流I ，已知棒与环境的表面传热系数为h 。

试导出通电流期间金属棒温度随时间变化的规律，并写出处于新的热平衡状态的条件。

（不用求解）
5．饱和水在水平加热表面上沸腾（壁面温度可控）时，随着壁面过热度的增加，沸腾换热表面传热系数是否也增加?为什么？
6．何谓漫-灰表面？将实际表面视为漫-灰表面有何实际意义？
7．空调和制冷用的冷却器，其管外装的肋片往往制成百叶窗式肋片，见图2。

试问肋片做成这种形式的意义？
图2
一、 计算题（58分）
1．（18分）直径为01. m m ，长度为1m 的电阻丝水平地置于30℃的静止空气中，试问在不计辐射换热的情况下它每米长度上能承受的最大散热量是多少？如果考虑辐射换热，这一最大散热量朝哪个方向变化？该电阻丝的熔点为970℃。

附注：
(1)空气在水平圆柱体外自然对流换热的准则式
1/61/3m m m 0.360.3630.091 4=++Nu Gr Gr ，613m 10~1.310-=⨯Gr
(2)500℃空气的物性参数
λ=⋅00574. W /(m K )
，ν=⨯-7938106. m /s 2
2．（20分）两个直径为04. m 的平行同轴圆盘相距01. m ，两盘置于墙壁温度T 3300= K 大房间内，一圆盘T 1500= K 、ε106=
.，另一圆盘绝
热。

若两圆盘的背面均不参与换热，求绝热盘之温度。

已知同轴圆盘之
间的角系数X 12062,.=。

3．（20分）质量流量为2000 k g h
的变压器油在螺旋盘管中流过，油温从'=t 180 ℃被冷却至''=t 1
30 ℃，其比定压热容c p 1 k J k g K )=⋅2093.(。

进口温度为'=t 2
20℃的冷水在盘管外流动用来冷却变压器油。

出口处水温''=t 2
25℃，水的比定压热容c p 2=4174. k J k g K )(⋅。

水侧表面传热系数为580 W m K )2(⋅，油侧表面传热系数为150 W m K )2
(⋅。

钢盘管的导热系数为40 W m K ()
⋅，污垢热阻总共为00007. m K W 2⋅。

若盘管的直径为04. m
，管的外径⨯壁厚为5735 m m m m ⨯.。

求螺旋盘管的最小长度、盘数与水的质量流量。