传热学计算题

传热学试题及答案

传热学试题及答案一、选择题1. 下列哪个不属于热传导的基本特征？A. 无需介质传递B. 可以发生在固体、液体和气体中C. 遵循热量自高温物体向低温物体的传递D. 传递的速度与介质的热容量无关答案：D2. 热传导的传热率与以下哪个因素有关？A. 温度差B. 介质厚度C. 介质面积D. 介质密度答案：A3. 热辐射是指物体通过哪种方式传递热量？A. 直接接触B. 气体流动C. 电磁波辐射D. 液体对流答案：C4. 以下哪个物理量可以描述热传递的方向？A. 热传导率B. 热传导模型C. 温度梯度D. 热量传递速率答案：C5. 哪个表达式可以用来计算热传导率？A. 热流密度/温度梯度B. 温度差/时间C. 热能/单位面积D. 质量/时间答案：A二、简答题1. 什么是传热学？传热学是研究热量在物质中的传递过程的科学，通过研究传热学可以了解热量如何从一个物体传递到另一个物体，以及传热的速度和特性。

2. 热传导、热辐射和热对流分别是什么？热传导是指通过物体内部的分子间碰撞传递热量的过程，热辐射是指物体通过电磁波辐射传递热量的过程，热对流是指通过流体的流动传递热量的过程。

3. 温度梯度对热传导有何影响？温度梯度是指物体温度变化在空间上的分布情况，温度梯度越大，热传导速率越快。

当温度梯度很大时，热量会迅速从高温区域传递到低温区域。

4. 热传导常用的计算方法有哪些？常用的热传导计算方法有傅里叶热传导定律和热传导方程等。

傅里叶热传导定律是热传导定律的基本方程，可以描述热量在固体中传递的规律。

热传导方程则是用来描述非稳态热传导过程的方程。

5. 影响热辐射强度的因素有哪些？影响热辐射强度的因素有物体的温度、表面性质和波长等。

温度越高，热辐射强度越大；物体表面的性质也会影响热辐射强度，比如表面的发射率；波长则是指热辐射的电磁波的波长，不同波长的热辐射具有不同的强度。

三、分析题1. 如果有两个物体，一个是金属，一个是木材，它们的表面积和温度差都相同，哪个物体的热传导更快？金属的热传导更快。

热工学-传热习题

1. 一大平板，高3m ，宽2m ，厚 0.02m ，导热系数为45 W/(m·K)，两侧表面温度分别为1001=t ℃、502=t ℃，试求该板的热阻、热流量、热流密度。

解：解：由傅立叶导热定律：热阻 0.027.407/3245R K W A λδλ==⨯⨯＝m 热流量 121005032456750000.02w w t t A W λδ-Φ=⨯⨯⨯=－＝热流密度 2675000112500 W/m 32q A Φ==⨯＝2. 空气在一根内径50mm ，长2.5m 的管子内流动并被加热，已知空气平均温度为80℃，管内对流换热的表面传热系数为h =70W/(m 2·K) ，热流密度为q =5000W/m 2，试求管壁温度及热流量。

解：由牛顿冷却公式：()f w t t h q -=得到 500080151.42C 70w f q t t h =+=+= 50000.05 2.51963.50 W qA q dlππΦ===⨯⨯⨯=3．炉墙由一层耐火砖和一层红砖构成，厚度都为250 mm ，热导率分别为0.6 W/(m ⋅K)和0.4 W/(m ⋅K)，炉墙内外壁面温度分别维持700 ︒C 和80 ︒C 不变。

（1）试求通过炉墙的热流密度；（2）如果用热导率为0.076 W/(m ⋅K)的珍珠岩混凝土保温层代替红砖层并保持通过炉墙的热流密度及其它条件不变，试确定该保温层的厚度。

解：多层平壁的导热量计算:122121270080595.2W/m 0.2500.2500.60.4w w t t q δδλλ--==＝＋＋又122212170080595.20.2500.60.076w w t t q δδδλλ--==''＝+＋得到：247.5 mm δ=4．热电厂有一外径为100 mm 的过热蒸汽管道（钢管），用热导率为04.0=λ W/(m ⋅K)的玻璃绵保温。

1、用简捷方法确定附图中的角系数X 12。

2、一直径为4cm 的小铜球，初始温度为500℃，突然放置于10℃的空气中，假设铜球表面与周围环境的对流换热系数为30W/(m 2.K)，试计算铜球冷却到200℃所需要的时间。

已知铜球的比热c p =0.377KJ/(Kg.K)，ρ=8440Kg/m 3，λ=109W/(m.K)。

3、水以1.5m /s 的速度流过内径为25mm 的加热管。

管的内壁温度保持100℃，水的进口温度为15℃。

若要使水的出口温度达到85℃，求单位管长换热量（不考虑修正）。

已知50℃的水λf =0.648 W/(m.K)，νf =0.566×10-6m 2/s ，Pr =3.54解答1、（1）11,21,222,11==X X A X A ，则5.02/4221,2122,1===R R X A A X ππ （2）同上125.02/44/221,2122,1===R R X A A X ππ 2、首先检验是否可以采用集总参数法。

()M A V h Bi v 1.000183.01093/02.030/<=⨯==λ（其中M=1/3）可以采用集总参数法，)/1(1014.143/02.0437*******.0430433s V c hA P -⨯=⨯⨯⨯⨯⨯=ππρ ()τ⨯⨯-=--=---∞∞401014.14ex p 1050010200t t t t 可得：hour s 186.0670==τ3、定性温度50285152=+=+=out in f t t t （℃） 446101074.610556.0025.05.1Re >⨯=⨯⨯==-f f v ud 流动为紊流。

3.278Pr Re 023.04.08.0==f f Nu则单位管长换热量()()28311501007213025.014.3=-⨯⨯⨯=-=f w l t t dh q π（W/m ）。

传热学习题——精选推荐

传热学习题传热学课习题第1章习题4. 面积为l m2、厚度为25mm的聚氨酯泡沫塑料平板，其两表面的温差为5℃，导热系数为0.032W/(m·K)，试计算单位时间通过该平板的热量。

8. 面积为3×4m2的一面墙壁，表面温度维持60℃，环境空气温度维持20℃，空气与壁面的对流换热系数为10W/(m2·K)，试计算这面墙壁的散热量。

9. 一块黑度为0.8的钢板，温度为27℃，试计算单位面积上每小时内钢板所发射的辐射能。

10. 冬季室内空气温度tf1=20℃，室外空气温温度tf2=-25℃。

室内、外空气对墙壁的对流换热系数分别为?1=10 W/(m2·K)和?2= 20 W/(m2·K)，墙壁厚度为?= 360mm，导热系数?=0.5W/(m·K)，其面积F=15m2。

试计算通过墙壁的热量损失。

第2章习题4. 试用傅里叶定律直接积分的方法，求平壁、长圆筒壁及球壁稳态导热下的热流量表达式及各壁内的温度分布。

5. 一铝板将热水和冷水隔开，铝板两侧面的温度分别维持90℃和70℃不变，板厚10mm，并可认为是无限大平壁。

0℃时铝板的导热系数λ=35.5 W/(m·K)，100℃时λ=34.3 W/(m·K)，并假定在此温度范围内导热系数是温度的线性函数。

试计算热流密度，板两侧的温度为50℃和30℃时，热流密度是否有变化？6. 厚度为20mm的平面墙的导热系数为1.3 W/(m·K)。

为使通过该墙的热流密度q不超过1830W/m2，在外侧敷一层导热系数为0.25 W/(m·K)的保温材料。

当复合壁的内、外壁温度分别为1300℃和50℃时，试确定保温层的厚度。

9. 某大平壁厚为25mm，面积为0.1m2，一侧面温度保持38℃，另一侧面保持94℃。

通过材料的热流量为1 kW时，材料中心面的温度为60℃。

试求出材料的导热系数随温度变化的线性函数关系式。

传热学试题大全

传热学试题大全一、填空题(每空1分，共20分)1、某物体温度分布的表达式为t=f(x,y,τ),此温度场为二维（几维）、非稳态（稳态或非稳态）温度场。

2、当等温线图上每两条相连等温线的温度间隔相同时，等温线的浓淡可以直观地充分反映出来相同区域热传导热流密度的相对大小。

3、热传导微分方程式就是根据能量守恒定律和傅里叶定律创建出来的热传导物体中的温度场应满足用户的数学表达式。

4、工程上常使用肋片去加强热传导。

5、换热器传热计算的两种方法是平均温差法和效能-传热单元数法。

6、由于流动起因的相同，对流成套可以区别为强制性对流成套与自然对流成套。

7、固体表面附近流体温度发生剧烈变化的薄层称为温度边界层或热边界层，其厚度定义为以过余温度为来流过余温度的99%处。

8、判断两个现象相似的条件是：同名的已定特征数相等；单值性条件相似。

9、凝固存有珠状凝固和膜状凝固两种形式，其中珠状凝固存有很大的成套强度，工程上常用的就是膜状凝固。

10、遵从兰贝特定律的电磁辐射，数值上其辐射力等同于定向辐射强度的π倍。

11、单位时间内投射到表面的单位面积上总辐射能为投入辐射，单位时间内离开表面单位面积的总辐射能为该表面的有效辐射，后者包括表面的自身辐射和投入辐射被反射的部分。

二、选择题（每题2分，共16分）1、以下观点不恰当的就是（d）a、辐射换热不依赖物体的接触而进行热量传递；b、辐射换热过程伴随着能量形式的两次转化；c、一切物体只要其温度t＞0k，都会不断地发射热射线；d、辐射换热的大小与物体温度差的四次方成正比。

2、小平板使用集总参数法的辨别条件就是（c）a．bi>0.1b．bi=1c．bi<0.1d．bi=0.13．已知边界周围流体温度和边界面与流体之间的表面传热系数的称为(c)a.第一类边界条件b.第二类边界条件c.第三类边界条件d.初始条件4、在热辐射分析中，把光谱吸收比与波长无关的物体称为（c）a、黑体；b、透明体；c、灰体；d、绝对白体。

传热学期末考试题及答案

传热学期末考试题及答案一、选择题（每题4分，共20分）1. 热量传递的基本方式有哪几种？A. 热传导B. 热对流C. 热辐射D. A、B、C答案：D2. 以下哪种材料的导热系数最低？A. 铜B. 铝C. 木材D. 玻璃答案：C3. 根据牛顿冷却定律，物体表面温度与周围环境温度之差越大，冷却速率：A. 越快B. 越慢C. 无关D. 先快后慢答案：A4. 以下哪种情况下的热辐射是黑体辐射？A. 表面是完美反射体B. 表面是完美吸收体C. 表面是透明体D. 表面是半透明体答案：B5. 传热的基本方程式是：A. Q = mcΔTB. Q = kA(ΔT/L)C. Q = hA(ΔT)D. Q = mcΔP答案：B二、填空题（每题5分，共20分）1. 在稳态导热中，热流密度与温度梯度的比值称为_______。

答案：导热系数2. 热对流的驱动力是_______。

答案：温度差3. 根据斯特藩-玻尔兹曼定律，黑体辐射的总辐射功率与其绝对温度的四次方成正比，其比例系数为_______。

答案：斯特藩-玻尔兹曼常数4. 热交换器中，流体的流动方式有并流、逆流和_______。

答案：交叉流三、简答题（每题10分，共30分）1. 简述热传导的基本原理。

答案：热传导是指热量通过物质内部分子、原子或自由电子的碰撞和振动传递的过程，不需要物质的宏观位移。

2. 描述热对流与热传导在传热过程中的主要区别。

答案：热对流是指流体内部温度不同的各部分之间发生相对运动时，热量伴随流体的宏观位移而传递的过程。

热传导则不涉及流体的宏观位移，仅通过分子间的相互作用进行热量传递。

3. 什么是热辐射？它与热传导和热对流有何不同？答案：热辐射是物体因温度而发射电磁波的过程，不需要介质即可传递热量。

与热传导和热对流不同，热辐射可以在真空中进行。

四、计算题（每题15分，共30分）1. 一个长为2米的铜棒，其横截面积为0.01平方米，两端温度分别为100°C和20°C。

传热习题

7.用冷却水将一定量的热流体由100℃冷却到40℃，冷却水初温为15℃，在设计列管式换热器时，采用两种方案比较，方案I是令冷却水终温为30℃，方案II是令冷却水终温为35℃，则用水量W1＿＿W2，所需传热面积A1＿＿＿A2（大于、小于、等于）。
解(a)总传热系数
以管子内表面积A1为基准
(b)平均温度差
在p=981 kN/m2，水的饱和温度为179℃
℃
(c)计算单位面积传热量
Q/A1=K1Δtm
=242*271=65580W/ m2
(d)管壁温度
T----热流体的平均温度，取进、出口温度的平均值
T=(500+400)/2=450℃
管内壁温度
算式
故可用式(4-21)计算a,本题中空气被加热,k=0.4代入
Nu=0.023Re0.8Pr0.4
=0.023×(22800)0.8×(0.68)0.4
=60.4例4-6一套管换热器，套管为φ89×3.5mm钢管，内管为φ25×2.5mm钢管。环隙中为p=100kPa的饱和水蒸气冷凝，冷却水在内管中渡过，进口温度为15℃，出口为85℃。冷却水流速为0.4m/s，试求管壁对水的对流传热系数。
式中R=(T1-T2)/(t2-t1) = 热流体的温降/冷流体的温升
P=(t2-t1)/ (T1- t1) =冷流体的温升/两流体的最初温差
根据冷、热流体进、出口的温度，依上式求出R和P值后，校正系数εΔt值可根据R和P两参数从相应的图中查得(参见附录)。
对于其它流向情况的换热器，其εΔt值详见有关化工手册或传热学等书籍。
例4-2现有一厚度为240mm的砖壁，内壁温度为600℃，外壁温度为150℃。试求通过每平方米砖壁的热量。已知该温度范围内砖壁的平均导热系数λ=0.6W/m·℃。

传热学计算例题

、室内一根水平放置的无限长的蒸汽管道，其保温层外径d=583 mm ，外表面实测平均温度及空气温度分别为，此时空气与管道外表面间的自然对流换热的表面传热系数h=3.42 W /(m 2 K), 墙壁的温度近似取为室内空气的温度，保温层外表面的发射率问：（1）此管道外壁的换热必须考虑哪些热量传递方式；（2）计算每米长度管道外壁的总散热量。

(12分) 解：（1）此管道外壁的换热有辐射换热和自然对流换热两种方式。

（2）把管道每米长度上的散热量记为lq当仅考虑自然对流时，单位长度上的自然对流散热近似地取墙壁的温度为室内空气温度，于是每米长度管道外表面与室内物体及墙壁之间的辐射为：总的散热量为)/(2.4317.2745.156,,m W q q q r l c l l =+=+=2、如图所示的墙壁，其导热系数为50W/(m ·K),厚度为50mm ，在稳态情况下的墙壁内的一维温度分布为：t=200-2000x 2，式中t 的单位为0C ，x 单位为m 。

试求： (1)墙壁两侧表面的热流密度；(2)墙壁内单位体积的内热源生成的热量。

)(4241,T T d q r l -=σεπ)/(7.274])27323()27348[(9.01067.5583.014.3448m W =+-+⨯⨯⨯⨯⨯=-)(,f w c l t t dh t h d q -=∆⋅=ππ)/(5.156)2348(42.3583.014.3m W =-⨯⨯⨯=mm 50=δ xt O22000200x t -=解：(1)由傅立叶定律：所以墙壁两侧的热流密度：(1)由导热微分方程022=+λvq dx t d 得：322/200000504000)4000(m W dxtd q v =⨯=--=-=λλ3、一根直径为1mm 的铜导线，每米的电阻为Ω⨯-31022.2。

导线外包有厚度为0.5mm ，导热系数为0.15W/(m ·K)的绝缘层。

传热学试题及答案

传热学试题及答案一、选择题（每题2分，共10分）1. 下列哪种物质的导热系数最大？A. 空气B. 铜C. 水D. 玻璃答案：B2. 热传导的三种基本方式是？A. 对流、辐射、传导B. 对流、传导、扩散C. 传导、对流、扩散D. 传导、对流、辐射答案：D3. 傅里叶定律描述的是哪种传热方式？A. 对流B. 辐射C. 传导D. 扩散答案：C4. 黑体辐射的特点是？A. 只吸收不辐射B. 只辐射不吸收C. 吸收和辐射能力最强D. 吸收和辐射能力最弱答案：C5. 热对流与流体的哪种性质有关？A. 密度B. 粘度C. 比热容D. 导热系数答案：B二、填空题（每题2分，共10分）1. 热传导的微观机制主要是通过______传递。

答案：分子振动2. 根据牛顿冷却定律，物体温度下降的速率与物体温度与周围环境温度之差成正比，其比例常数称为______。

答案：冷却系数3. 辐射传热中，物体的辐射能力与其表面的______有关。

答案：黑度4. 热对流中，流体的流动状态可以分为层流和______。

答案：湍流5. 热传导的基本定律是______定律。

答案：傅里叶三、简答题（每题5分，共20分）1. 请简述热传导的基本原理。

答案：热传导是热量通过物体内部分子、原子或电子的振动和碰撞传递的过程，不需要介质，是分子内部能量的传递。

2. 什么是热对流？请举例说明。

答案：热对流是指由于流体的宏观运动导致热量的传递，例如加热器加热水时，水的上下对流使得整个容器的水温度升高。

3. 黑体辐射的定律是什么？答案：黑体辐射定律，也称为普朗克定律，指出在任何温度下，黑体的辐射强度与其温度的四次方成正比。

4. 为什么说热辐射是远距离传热的主要方式？答案：热辐射不需要介质，可以在真空中传播，因此是远距离传热的主要方式，如太阳辐射到地球。

四、计算题（每题10分，共20分）1. 假设一个铜块的厚度为5cm，两侧温差为100℃，铜的导热系数为400W/m·K，试计算该铜块的热传导率。

传热学试题及答案

传热学试题及答案一、选择题1. 热传导的基本定律是什么？A. 牛顿冷却定律B. 傅里叶定律C. 斯托克斯定律D. 普朗克辐射定律答案：B2. 以下哪个不是热传导的边界条件？A. 狄利克雷边界条件B. 诺伊曼边界条件C. 罗宾边界条件D. 牛顿第二定律答案：D3. 根据傅里叶定律，热量的传递速率与温度梯度成正比，这个比例系数被称为：A. 热导率B. 比热容C. 热扩散率D. 热膨胀系数答案：A二、填空题4. 热传导方程是描述______在物体内部传递的偏微分方程。

答案：热量5. 热对流是指由于______引起的热量传递过程。

答案：流体运动6. 辐射传热不依赖于______的存在。

答案：介质三、简答题7. 简述热传导、热对流和热辐射三种传热方式的区别。

答案：热传导是通过物体内部分子振动和自由电子运动传递热量的过程，不需要流体介质；热对流是通过流体的宏观运动传递热量的过程，需要流体介质；热辐射是通过电磁波传递热量的过程，不依赖于介质，可以在真空中进行。

四、计算题8. 一个长方体金属块，其尺寸为L×W×H，热导率为k，初始温度为T0。

若金属块的一侧表面被加热至温度T1，求经过时间t后，该表面中心点的温度。

答案：根据傅里叶定律和热传导方程，经过时间t后，金属块表面中心点的温度可以通过以下公式计算：\[ T(x, y, z, t) = T0 + \frac{(T1 - T0)}{2} \cdot\text{erfc}\left(\frac{x}{2\sqrt{k\alpha t}}\right) \] 其中，α是热扩散率，erfc是互补误差函数。

五、论述题9. 论述在不同工况下，热交换器的传热效率如何受到影响，并提出提高热交换器传热效率的方法。

答案：热交换器的传热效率受多种因素影响，包括流体的流速、温度差、流体的物性参数、热交换器的结构和材料等。

提高热交换器传热效率的方法包括增加流体的流速、增大温度差、选择具有高热导率的材料、优化热交换器的结构设计等。

传热学试题

1、热传导答：由于物体中的微观粒子的无规则热运动引起的。

1、一双层玻璃窗，宽1.1m，高1.2m，厚3mm，导热系数为1.05W/(m.k)；中间空气层厚5mm，设空气隙仅起导热作用，导热系数为0.026 W/(m.k)。

室内空气温度为25℃，表面传热系数为20 W/(m2.k)；室外空气温度为-10℃，表面传热系数为15 W/(m2.k)。

试计算通过双层玻璃窗的散热量。

解：双层玻璃窗的情形，由传热过程计算式：2、换热器中热流体由300℃冷却至150℃，而冷流体由50℃被加热至100℃。

该换热器的总换热量为2.25x105W，已知传热系数k=75W/(m2.k)，试计算①逆流时的对数平均温差，②加热器所需的面积？解：①℃℃℃②3、用热电偶测量管道中气体的温度，热电偶的初始温度为20℃，与气体的表面传热系数为10 W/(m2.k)。

热电偶近似为球形，直径为0.2mm。

试计算插入10s后，热电偶的过余温度为初始温度的百分之几？要使温度计过余温度不大于初始过余温度的1%，至少需要多少时间？解：先判断本题能否利用集总参数法：可用集总参数法。

时间常数则10s 的相对过余温度热电偶过余温度不大于初始温度1%所需的时间，由题意解得4、两个相距300mm 、半径为300mm 的平行放置的圆盘。

相对两表面的温度分别为t 1=500℃及t 2=227℃，发射率分别为2.01=ε及4.01=ε，两表面间的辐射角系数X 1,2=0.38.圆盘的另两个表面不参与换热。

当将此两圆盘置于一壁温为t 3=27℃的一个大房间内，试计算每个圆盘的净辐射换热量。

一、名词解释导温系数1. 对流换热2. 发射率3. 角系数4. 肋效率二、简答题1、试用传热学术语说明导热问题常见的三类边界条件。

2、写出两个同类现象相似的条件。

4、写出毕渥数与努塞尔数的定义式，并说明它们的物理意义，比较两者不同之处。

5、用一支插入装油的铁套管中的玻璃水银温度计来测量储气筒里的空气温度，请分析如何减小测试误差。

传热学圆筒壁计算题

传热学圆筒壁计算题
题目：一个长为100mm，直径为20mm的钢制圆筒，内填有绝热材料，已知筒内初始温度为80℃，外表面与环境温度相同，为20℃，求每米长圆筒的热损失。

解答：
1.已知条件：
o圆筒长度 L=100mm
o圆筒直径 D=20mm
o圆筒内初始温度T1=80℃
o圆筒外表面温度T2=20℃
2.计算热传导系数 K：
由于圆筒内填充有绝热材料，所以圆筒的热传导系数可以简化为金属圆筒的表面传热系数。

根据传热学原理，对于空气，其表面传热系数约为
23W/(m²·℃)。

由于圆筒的外表面与空气接触，所以我们可以得到：
K=23W/(m²·℃)
3. 计算热传导 Q：
根据傅里叶定律，热传导可以用以下公式表示：
Q=K×A×ΔT
其中 A 是传热面积（此处为圆筒的表面积），ΔT 是温度差（此处为 T1-
T2）。

4.计算每米长圆筒的热损失：
由于题目要求的是每米长圆筒的热损失，所以我们需要将 Q 与 L 相除：
Q_loss=Q/L
5.代入已知数值进行计算：
首先计算 A 和ΔT：
A=π×D×L=π×20mm×100mm=6283mm²
ΔT=T1-T2=80℃-20℃=60℃
然后代入公式计算 Q 和 Q_loss：
Q=23W/(m²·℃)×6283mm²×60℃=814890W
Q_loss=Q/L=814890W/1m=814890W/m
所以，每米长圆筒的热损失为814890W/m。

传热学计算题

传热学计算题
当涉及到传热学的计算题时，通常会涉及热传导、对流和辐射等传热方式。

以下是一个简单的计算题示例：
问题：一块厚度为2 cm，面积为0.5 m²的铝板，其表面温度为100°C，远离其他热源的环境温度为20°C。

已知铝板的导热系数为 200 W/(m·K)，求铝板上的热流量。

解答：
首先，我们需要确定铝板两侧的温度差ΔT。

ΔT = 表面温度 - 环境温度 = (100°C - 20°C) = 80°C。

根据热传导的公式 Q = kAΔT/d，其中 Q 是热流量，k 是导热系数，A 是面积，ΔT 是温度差，d 是物体的厚度。

将已知值代入公式进行计算：
Q = (200 W/(m·K)) × (0.5 m²) × (80°C) / (0.02 m)
= 40000 W = 40 kW
因此，铝板上的热流量为 40 kW。

这个计算结果表示在给定的温度差
下，铝板单位时间内从高温端传输的能量量。

请注意，这只是一个基本的计算示例，实际的传热问题可能会更加复杂，涉及更多的因素和传热方式。

在解决具体的传热计算题时，需根据所给条件选择适当的公式，并注意单位的一致性。

传热学试题及答案

传热学试题及答案### 传热学试题及答案#### 一、选择题（每题2分，共20分）1. 传热的基本方式有三种，分别是：- A. 导热、对流、辐射- B. 热传导、热对流、热辐射- C. 热传递、热交换、热辐射- D. 热对流、热辐射、热交换答案：B2. 稳态导热的基本定律是：- A. 牛顿冷却定律- B. 傅里叶定律- C. 斯特藩-玻尔兹曼定律- D. 狄利克雷定律答案：B3. 以下哪种情况下，导热系数会改变：- A. 材料的厚度- B. 材料的温度- C. 材料的密度- D. 材料的导热面积答案：B4. 对流换热与以下哪一项无关：- A. 流体的流动状态- B. 流体的物性参数- C. 流体的体积- D. 流体的流速答案：C5. 辐射换热的特点包括：- A. 需要介质传播- B. 具有方向性- C. 可以在真空中进行- D. 与物体的表面状态无关答案：C#### 二、简答题（每题10分，共30分）1. 简述傅里叶定律的物理意义及其表达式。

答案：傅里叶定律描述了稳态条件下导热的基本规律，即热量的传递量与温度梯度成正比，与导热面积和材料的导热系数有关。

其表达式为：\[ Q = -k \cdot A \cdot \frac{\Delta T}{\Delta x} \]，其中$ Q $ 为热量，$ k $ 为导热系数，$ A $ 为面积，$ \Delta T $ 为温差，$ \Delta x $ 为厚度。

2. 什么是自然对流换热？其与强制对流换热有何不同？答案：自然对流换热是由于流体密度差异引起的流体自然上升或下沉，形成对流循环的过程。

与强制对流换热不同，自然对流换热不依赖于外部力（如泵或风扇）来驱动流体流动，而是依赖于流体内部的温度差异。

3. 描述斯特藩-玻尔兹曼定律的主要内容。

答案：斯特藩-玻尔兹曼定律表明，一个黑体单位面积在单位时间内辐射出的总辐射能量与该黑体的绝对温度的四次方成正比。

传热学

例4-1 现有一厚度为240mm的砖壁，内壁温度为600℃，外壁温度为150℃。

试求通过每平方米砖壁的热量。

已知该温度范围内砖壁的平均导热系数λ=0.6W/m·℃。

解 Q=λA/b(t1-t2)Q/A =λ/b( t1-t2)=0.60/0.24*(600-150)=1125 W/m2例4-2有一燃烧炉，炉壁由三种材料组成。

最内层是耐火砖，中间为保温砖，最外层为建筑砖。

已知耐火砖 b1=150mm λ1=1.06W/m·℃保温砖 b2=310mm λ2=0.15W/m·℃建筑砖 b3=240mm λ3=0.69W/m·℃今测得炉的内壁温度为1000℃，耐火砖与保温砖之间界面处的温度为946℃。

试求：(a)单位面积的热损失；(b)保温砖与建筑砖之间界面的温度；(c) 建筑砖外侧温度。

解用下标1表示耐火砖，2表示保温砖，3表示建筑砖。

t3为保温砖与建筑砖的界面温度，t4为建筑砖的外侧温度。

(a) 热损失qq=Q/A=λ1/b1(t1-t2)=1.06/0.15(1000-946)=381.6W/m2(b) 保温砖与建筑砖的界面温度t3因系稳定热传导，所以 q1=q2=q3=qq=λ2/b2(t2-t3)381.6=0.15/0.31(946- t3)解得 t3=157.3·℃(c) 建筑砖外侧温度t4同理 q=λ3/b3(t3-t4)381.6=0.69/0.24(157.3- t4)解得 t4=24.6℃现将本题中各层温度差与热阻的数值列表如下。

例4-3在一φ60×3.5mm的钢管外层包有两层绝热材料，里层为40mm的氧化镁粉，平均导热系数λ=0.07W/m·℃，外层为20mm的石棉层，其平均导热系数λ=0.157W/m·℃。

现用热电偶测得管内壁温度为500℃，最外层表面温度为80℃，管壁的导热系数λ=45W/m·℃。

传热学期末考试试题

传热学（一）•计算题（本大题共 2 小题，每小题 12 分，共 24 分）28. 一内径为 300mm 、厚为 10mm 的钢管表面包上一层厚为 20mm 的保温材料，钢材料及保温材料的导热系数分别为 48 和 0.1 ，钢管内壁及保温层外壁温度分别为 220 ℃及 40 ℃，管长为 10m 。

试求该管壁的散热量。

29. 一内径为 75mm 、壁厚 2.5mm 的热水管，管壁材料的导热系数为 60，管内热水温度为 90 ℃，管外空气温度为 20 ℃。

管内外的换热系数分别为和。

试求该热水管单位长度的散热量。

传热学（一）参考答案•计算题（本大题共 2 小题，每小题 12 分，共 24 分）28. 解：已知 d 1 =300mm d 2 =300+2 × 10=320mm d 3 =320+2 × 20=360mmmt w1 =220 ℃ t w2=40 ℃=9591.226W29. 解：已知 d 1 =75mm=0.075m d 2 =75+2 × 2.5=80mm=0.08mt f1 =90 ℃ t f2 =20 ℃=572.2W/m传热学（二）五、计算题（本大题共 2 小题，每小题 12 分，共 24 分）28 ．两块平行放置的平板 1 和 2 ，相关尺寸如图示。

已知： t 1 =177 ℃、t 2 =27 ℃、ε 1 =0.8 、ε 2 =0.4 、 X 1 ， 2 ＝ 0.2 。

试用网络法求：(1) 两平板之间的辐射换热量；(2) 若两平板均为黑体表面，辐射换热量又等于多少？29 ．一台逆流式换热器用水来冷却润滑油。

流量为 2.5kg /s 的冷却水在管内流动，其进出口温度分别为 15 ℃和 60 ℃，比热为 4174J/(kg · k) ；热油进出口温度分别为 110 和 70 ，比热为 2190 J/(kg · k) 。

传热系数为400W （ m 2 · k ）。

传热学习题

第1章绪论习题1-1 一大平板，高3m、宽2m、厚0.02m，导热系数为45 W/(m·K)，两侧表面温度分别为t1 = 100℃、t2 = 50℃，试求该平板的热阻、热流量、热流密度。

1-2 一间地下室的混凝土地面的长和宽分别为11m和8m，厚为0.2m。

在冬季，上下表面的标称温度分别为17℃和10℃。

如果混凝土的热导率为W/(m·K)，通过地面的热损失率是多少如果采用效率为ηf = 的燃气炉对地下室供暖，且天然气的价格为C g = $MJ，每天由热损失造成的费用是多少1-3 空气在一根内径50mm，长2.5m的管子内流动并被加热，已知空气平均温度为80℃，管内对流传热的表面传热系数为h = 70W/(m2·K)，热流密度为q = 5000W/m2，试求管壁温度及热流量。

1-4 受迫流动的空气流过室内加热设备的一个对流换热器，产生的表面传热系数h = W/(m2·K)，换热器表面温度可认为是常数，为65.6℃，空气温度为18.3℃。

若要求的加热功率为8790W，试求所需换热器的换热面积。

1-5 一电炉丝，温度为847℃，长1.5m，直径为2mm，表面发射率为。

试计算电炉丝的辐射功率。

1-6 夏天，停放的汽车其表面的温度通常平均达40～50℃。

设为45℃，表面发射率为，求车子顶面单位面积发射的辐射功率。

1-7 某锅炉炉墙，内层是厚7.5cm、λ = (m·K)的耐火砖，外层是厚0.64cm、λ = 39W/(m·K)的钢板，且在每平方米的炉墙表面上有18只直径为1.9cm的螺栓[λ = 39W/(m·K)]。

假定炉墙内、外表面温度均匀，内表面温度为920K，炉外是300K的空气，炉墙外表面的表面传热系数为68 W/(m2 ·K)，求炉墙的总热阻和热流密度。

1-8 有一厚度为δ = 400mm的房屋外墙，热导率为λ = (m·K)。

传热学保温计算例题

以下是一个简单的传热学保温计算例题：假设有一个保温杯，其外壳厚度为2cm，材料为不锈钢，导热系数为10W/m·K。

杯内盛有热水，温度为70℃，要求保温杯在6小时内保持水温不低于50℃。

保温材料的导热系数为0.03W/m·K，厚度为3cm，杯盖和杯口的密封材料导热系数为0.04W/m·K。

我们需要计算保温杯的保温性能，即在不同时间点的热量损失。

首先，我们需要计算保温杯的外表面和内表面的面积。

假设保温杯的直径为8cm，高度为10cm，则外表面面积为：A_out = π × d × H = 3.14 × 8cm × 10cm = 251cm^2内表面面积为：A_in = π × (d - 2t) × H = 3.14 × (8cm - 4cm) × 10cm = 126cm^2其中，t为外壳厚度，d为直径，H为高度。

接下来，我们需要计算在不同时间点的热量损失。

假设初始水温为70℃，要求在6小时内保持水温不低于50℃。

则每小时的热量损失可以通过以下公式计算：Q = A_out × λ × ΔT + A_in × λ × ΔT + A_seal × λ_seal × ΔT其中，Q为热量损失，A_out和A_in分别为外表面和内表面的面积，λ为不锈钢的导热系数，ΔT为温差，A_seal为密封材料的面积，λ_seal为密封材料的导热系数。

根据题目条件，我们可以将已知数值代入公式中计算出每小时的热量损失。

由于题目中没有给出密封材料的面积和温差，我们假设密封材料的面积为30cm^2，温差为50℃。

则每小时的热量损失计算如下：Q = 251cm^2 × 10W/m·K × (70℃ - 50℃) + 126cm^2 × 10W/m·K × (70℃ - 50℃) + 30cm^2 × 0.04W/m·K × (70℃ - 50℃) = 1774W最后，我们可以根据热量损失和时间计算出在不同时间点的水温。

传热学例题（docX页）

例4-1某平壁厚度为0.37m，内表面温度t1为1650℃，外表面温度t2为300℃，平壁材料导热系数（式中t的单位为℃，λ的单位为W/(m·℃)）。

若将导热系数分别按常量（取平均导热系数）和变量计算时，试求平壁的温度分布关系式和导热热通量。

解：（1）导热系数按常量计算平壁的平均温度为：平壁材料的平均导热系数为：由式可求得导热热通量为：设壁厚x处的温度为t，则由式可得：故上式即为平壁的温度分布关系式，表示平壁距离x和等温表面的温度呈直线关系。

（2）导热系数按变量计算由式得：或积分得（a）当时，，代入式a，可得：整理上式得：解得：上式即为当λ随t呈线性变化时单层平壁的温度分布关系式，此时温度分布为曲线。

计算结果表明，将导热系数按常量或变量计算时，所得的导热通量是相同的；而温度分布则不同，前者为直线，后者为曲线。

例4-2燃烧炉的平壁由三种材料构成。

最内层为耐火砖，厚度为150mm，中间层为绝热转，厚度为290mm，最外层为普通砖，厚度为228mm。

已知炉内、外壁表面分别为1016℃和34℃，试求耐火砖和绝热砖间以及绝热砖和普通砖间界面的温度。

假设各层接触良好。

解：在求解本题时，需知道各层材料的导热系数λ，但λ值与各层的平均温度有关，即又需知道各层间的界面温度，而界面温度正是题目所待求的。

此时需采用试算法，先假设各层平均温度（或界面温度），由手册或附录查得该温度下材料的导热系数（若知道材料的导热系数与温度的函数关系式，则可由该式计算得到λ值），再利用导热速率方程式计算各层间接触界面的温度。

若计算结果与所设的温度不符，则要重新试算。

一般经5几次试算后，可得合理的估算值。

下面列出经几次试算后的结果。

耐火砖绝热砖普通砖设t2耐火砖和绝热砖间界面温度，t3绝热砖和普通砖间界面温度。

，由式可知：再由式得：所以所以各层的温度差和热阻的数值如本列附表所示。

由表可见，各层的热阻愈大，温度差也愈大。

导热中温度差和热阻是成正比的。

传热学计算例题

、室内一根水平放置的无限长的蒸汽管道，其保温层外径d=583 mm ，外表面实测平均温度及空气温度分别为，此时空气与管道外表面间的自然对流换热的表面传热系数h=3.42 W /(m 2 K), 墙壁的温度近似取为室内空气的温度，保温层外表面的发射率问：（1）此管道外壁的换热必须考虑哪些热量传递方式；（2）计算每米长度管道外壁的总散热量。

(12分) 解：（1）此管道外壁的换热有辐射换热和自然对流换热两种方式。

（2）把管道每米长度上的散热量记为lq当仅考虑自然对流时，单位长度上的自然对流散热近似地取墙壁的温度为室内空气温度，于是每米长度管道外表面与室内物体及墙壁之间的辐射为：总的散热量为)/(2.4317.2745.156,,m W q q q r l c l l =+=+=2、如图所示的墙壁，其导热系数为50W/(m ·K),厚度为50mm ，在稳态情况下的墙壁内的一维温度分布为：t=200-2000x 2，式中t 的单位为0C ，x 单位为m 。

试求： (1)墙壁两侧表面的热流密度；(2)墙壁内单位体积的内热源生成的热量。

)(4241,T T d q r l -=σεπ)/(7.274])27323()27348[(9.01067.5583.014.3448m W =+-+⨯⨯⨯⨯⨯=-)(,f w c l t t dh t h d q -=∆⋅=ππ)/(5.156)2348(42.3583.014.3m W =-⨯⨯⨯=mm 50=δ xt O22000200x t -=解：(1)由傅立叶定律：所以墙壁两侧的热流密度：(1)由导热微分方程022=+λvq dx t d 得：322/200000504000)4000(m W dxtd q v =⨯=--=-=λλ3、一根直径为1mm 的铜导线，每米的电阻为Ω⨯-31022.2。

导线外包有厚度为0.5mm ，导热系数为0.15W/(m ·K)的绝缘层。