矿大09-10传热试卷

中国矿业大学2009~2010学年第1学期
《传热学》试卷（A ）卷
考试时间：120分钟 考试方式：闭卷
学院____________班级____________姓名__________学号__________
一、选择题（单项选择，每题3分，共18分）
1. 冬天时节，如白天晒被子，晚上人盖着睡觉会感到暖和一些，这是由于（ ） A 被子蓄热，晚上放出来
B 被子厚度增加
C 被子导热系数减小了
D 只是人的错觉
2. 自然对流传热、强制对流传热及沸腾传热三种表面传热系数的大小关系中正
确的是（ ） A B
C
D
3. 热流密度矢量的方向永远指向温度（ ）的方向
A 升高
B 降低
C 不好说
4. 常物性、无内热源、稳态导热微分方程表达式为________
A
B
C 5. 半球内壁对底部半圆的角系数为（ ） A 1/3 B 1/4
C 0.7
D 1/5
6. 下列说法中正确的是（ ） A 毕渥数Bi 和努塞尔数Nu 的定义相同，他们是先后进行了同一定义
B 毕渥数越小，意味着内热阻越小或外热阻越大，这时采用集中参数法分析
的结果就越接近实际情况
C 表面辐射热阻与表面温度、表面积和角系数有关
沸强自h h h <<沸自强h h h <<强自沸h h h <<强沸自h h h <<02
2=Φ
+∂∂λ x
t )(222222z
t
y t x t a t ∂∂+∂∂+∂∂=∂∂τ022222
2=∂∂+∂∂+∂∂z
t
y t x t
D 流体在泵、风机或压差作用下产生的流动称为湍流
二、填空题（每题3分，共18分）
1. Nu 数的物理意义是__________________________________________
_________________________；
2. 角系数具有______性、______性和______性三种性质；
3. 基尔霍夫定律说明善于辐射的物体必善于________；
4. 换热器在相同进出口温度条件下，______的平均温差最大，______的平均温
差最小；
5. 将同样的两滴水分别滴在120℃（过热度20℃）和300℃（过热度200℃）
的锅面上，则温度为________℃的锅上的水滴先被烧干；
6. 在求解导热热阻的时候，常碰到变导热系数的情况。

当材料的导热系数为温
度的线性函数时，常取材料在 下的导热系数作为平均导热系数。

三、简答题（共24分）
1. 肋片高度增加引起两种效果：肋效率下降及散热表面积增加。

因而有人认为，
随着肋片高度的增加会出现一个临界高度，超过这个高度后，肋片导热热流量反而会下降。

试分析这一观点正确与否。

（7分）
2. 试画出四个灰体表面间的辐射换热网络图并写出其四个节点的电流方程（辐
射换热计算方程），不需展开。

（7分）
3. 某厂一架空敷设电缆使用时发现绝缘层超温，为降温特剥去一层电绝缘材料，
结果发现温度更高。

试解释此现象。

（5分）
4. 一名游泳者刚从游泳池上来，其皮肤上有一层水，这时是阴天且有风，请分
析其皮肤上所发生的传热过程，用传热学知识解释为什么这时会比皮肤完全干燥时感觉要冷得多？如果正在这时太阳出来了，游泳者会感觉暖和得多又是因为什么？
（5分）
四、计算题（共40分）
1. 在一摩托车引擎的壳体上有一条高2cm 、长12cm 的散热片（长度方向系与
车身平行）。

散热片表面温度为150℃。

如果车子在20℃的环境中逆风前进，车速为30km/h ，而风速为2m/s ，试计算此时肋片的散热量（风速与车身平行）
（10分）
2. 在心肺分流术过程中采用逆流式换热器将流量为（1 m 3等于L/min 51
V
1000 L ）的血液从体温37℃冷却至25℃以降低体温，这样可以降低新陈代谢和氧气的需求。

冷却剂是0℃的冰水，其流量调节到使出口温度正好为15℃。

换热器总传热系数。

血液的密度和比热容分别为
和，水的密度和比热容分别为
和。

试：
（1）确定换热器的传热量；
（2）计算水的体积流量；
（3）计算换热器的效能和面积A 。

（10分）
3. 在一个集成电路（芯片）上可安装大约106个独立的电子元件，其电功耗可
达。

芯片很薄，其外表面暴露于的介电液体中，，内表面则与电路板相连。

芯片与电路板之间存在接触热阻，为，电路板厚度和导热系数分别为和，
可忽略芯片热阻。

而电路板的另一个表面暴露于的环境空气中，。

（1）在芯片功耗为的稳态条件下，芯片温度是多少？ （2）最大允许功耗由芯片温度不得超过85℃的限制条件决定。

确定上述条件下的。

如果用空气取代介电液体，表面传热系数会下降一个数量级，如时的值为多少？
（3）在采用（2）中空气冷却的情况下，如果在芯片/电路板交界面上采用导热胶减小接触热阻（），是否可以获得显著的改进？ 4. 一根直径d =50mm 、长度l =8m 的钢管，被置于横断面为0.2m ×0.2m 的砖槽
道内。

若钢管温度和发射率分别为t 1=250℃、ε1=0.79，砖槽壁面温度和发射率分别为t 2=27℃、ε2=0.93，试计算该钢管的辐射热损失。

（10分）
干空气热物理性质
K) W/(m 7502⋅=k 31kg/m 1050=ρK)J/(kg 37401⋅=c 32kg/m 1000=ρK)J/(kg 41982⋅=c Φ2
V ε2c W/m 30000=q ℃ 20o =t K) W/(m 10002o ⋅=h K/W m 1024t.c ⋅=-R mm 5b =δK) W/(m 1b ⋅=λ℃ 20i =t K) W/(m 402i ⋅=h 2c W/m 30000=q max c,q c t max c,q K) W/(m 1002o ⋅=h max c,q K/W m 1025t.c ⋅=-R。