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作业第一章 绪论 第一章 单元作业
1、 填空题 热量传递的三种基本方式为 、 、 。
评分规则: 热传导、热对流、热辐射
2、 填空题 总传热过程是指 ，它的强烈程度用 来衡量。
评分规则: 热量从温度较高的流体经过固体壁传递给另一侧温度较低流体的过程，总传热系数
3、 填空题 总传热系数是指 ，单位是 。
评分规则: 传热温差为1K时，单位传热面积在单位时间内的传热量，W／(m2·K）
4、 填空题 复合传热是指 ，复合传热系数等于 之和，单位是 。
评分规则: 对流传热与辐射传热之和，对流传热系数与辐射传热系数之和，W／(m2·K)
5、 填空题 由炉膛火焰向水冷壁传热的主要方式是 ,由烟气向空气预热器传热的主要方式是 。
评分规则: 热辐射、热对流
6、 请说明在传热设备中，水垢、灰垢的存在对传热过程会产生什么影响?如何防止?
评分规则: （提示：从传热过程各个环节的热阻的角度，分析水垢、灰垢对换热设备传热能力与壁面的影响情况）
7、 在空调房间内，夏季与冬季室内温度都保持在22℃左右，夏季人们可以穿短袖衬衣，而冬季则要穿毛线衣。试用传热学知识解释这一现象。
评分规则: 提示：从分析不同季节时墙体的传热过程和壁温，以及人体与墙表面的热交换过程来解释这一现象（主要是人体与墙面的辐射传热的不同）
8、 计算题 一储存水果的房间用墙用软木板做成的，厚200mm，其中一面墙的高与宽各为3m及6m。冬天，设室内温度为2℃，室外温度为-10℃，室内墙壁与环境之间的表面传热系数为6W/(m2.K)，室外刮强风时表面传热系数为60W/(m2.K)，软木的导热系数
=0.044W/(m.K)。试计算通过这面墙所散失的热量，并讨论室外风速减小对墙散热量的影响（提示：可以取室外的表面传热系数值为原来的二分之一或四分之一估算）
评分规则: 答案解析：
，如果取表面传热系数为30
,则
即随室外风力减弱，散热量减小。但因墙的热阻主要在绝热层上，室外风力变化对散热量的影响不大。
作业第二章 稳态导热 第二章 单元作业
1、 填空题 非稳态导热时，物体内的_场和热流量随___而变化。
评分规则: 温度，时间
2、 填空题 导温系数的表达式为_，单位是，其物理意义为__。
评分规则: 
,材料传播温度变化能力的指标
3、 填空题 肋效率的定义为_。
评分规则: 肋片实际散热量与肋片最大可能散热量之比。
4、 填空题 按照导热机理，水的气、液、固三种状态中_态下的导热系数最小。
评分规则: 气
5、 填空题 一般，材料的导热系数与_和___有关。
评分规则: 种类，温度
6、 什么是接触热阻?减少固体壁面之间的接触热阻有哪些方法?
评分规则: 提示：材料表面由于存在一定的粗糙度使相接触的表面之间存在间隙，给导热过程带来额外热阻称为接触热阻，接触热阻的存在使相邻的两个表面产生温降(温度不连续)。接触热阻主要与表面粗糙度、表面所受压力、材料硬度、温度及周围介质的物性等有关，因此可以从这些方面考虑减少接触热阻的方法，此外，也可在固体接触面之间衬以导热系数大的铜箔或铝箔等以减少接触热阻。
7、 试解释材料的导热系数与导温系数之间有什么区别和联系。
评分规则: 提示：从两者的概念、物理意义、表达式方面加以阐述，如从表达式看，导温系数与导热系数成正比关系(a=λ/cp)，但导温系数不但与材料的导热系数有关，还与材料的热容量(或储热能力)也有关；从物理意义看，导热系数表征材料导热能力的强弱，导温系数表征材料传播温度变化的能力的大小，两者都是物性参数。
8、 计算题外径为100mm的蒸气管道，覆盖密度为20
的超细玻璃棉毡保温。已知蒸气管道外壁温度为400℃，希望保温层外表面温度不超过50℃。且每米长管道上散热量小于163W，试确定所需的保温层厚度。
评分规则: 解析：保温材料的平均温度为
由附录7查得导热系数为
代入数据得到
所以
作业第三章 非稳态导热 第三章 单元作业
1、 填空题 物体的温度随时间而变化的导热过程称为 。
评分规则: 非稳态导热
2、 填空题 在非稳态导热过程中，问题中温度的分布可以分为 和 两个阶段。
评分规则: 非正规状况阶段，正规状况阶段
3、 在非稳态导热过程中，热量传递方向上的不同位置的导热量 。 （同/不同）
评分规则: 不同
4、 填空题 在厚度为2δ的金属平板的非稳态导热实验中，其特征长度为 。
评分规则: δ
5、 填空题 称为集中参数法。
评分规则: 忽略物体内部导热热阻的简化方法
6、 Fo准则数的定义及物理意义是什么？
评分规则: 
,非稳态过程的无量纲时间，表征过程进行的深度。
7、 试说明Bi数的物理意义。Bi®0 和Bi ®¥ 各代表什么样的换热条件？
评分规则: Bi数是指物体内部导热热阻与物体对流换热热阻之间的比值。Bi®0 代表的换热条件为，固体的内部导热热阻相对于外部的对流热阻可以忽略，物体内部温度处处相等；Bi ®¥代表的换热条件为，外部对流热阻相对于物体内部的导热热阻很小，几乎可以忽略，传热热阻主要来自物体的内部导热热阻。
8、 计算题一热电偶的
之值为2.094
，初始温度为20℃，后将其置于320℃的气流中。试计算在气流与热电偶之间的表面传热系数为58
下，热电偶的时间常数并给出在此情况下热的电偶读数随时间变化的关系式。
评分规则: 根据集总参数法有
设热电偶的读数为t
得：
作业第四章 导热问题的数值解法 第四章 单元作业
1、 填空题 建立内节点离散的方程的方法有 和 两种。
评分规则: 泰勒级数展开法，热平衡法
2、 填空题 泰勒级数展开法有 、 、 三种差分方式。
评分规则: 向前差分，向后差分，中心差分
3、 填空题 用数值方法求解物理问题时，一般需要考虑 、 、 三个方面。
评分规则: 稳定性，收敛性，精度
4、 填空题 在求解非均分网格上的导热问题时，一般选择 方法更为方便。
评分规则: 热平衡法
5、 填空题 非稳态导热问题与稳态导热问题在控制方程的中的主要体现是多出了一项 。
评分规则: 非稳态项
6、 显式差分方程和隐式差分方程在求解时的差别是什么？
评分规则: 对于显式差分离散的方程是用当前时刻的各点的温度计算下一时刻某点温度，只需要迭代求解就可以了，但必须满足迭代收敛性条件；而对于隐式差分离散的方程，是用当前时刻的某些点的温度求当前时刻的某点温度，必须采用解方程的方法才能求解，但不存在收敛性问题。
7、 热平衡法的基本思想是什么？
评分规则: 对每个有限大小的控制容积应用能量守恒，从而获得温度场的代数方程组，它从基本物理现象和基本定律出发，不必事先建立控制方程，依据能量守恒和傅立叶导热定律即可。
8、 计算题试用数值计算证实，对方程组
用高斯—赛德尔迭代法求解，其结果是发散的，并分析其原因。
评分规则: 提示：迭代公式的选择应使每个迭代变量的系数总是大于或者等于该式中其他变量系数绝对值之和。
作业第五章 对流传热的理论基础 第五章 单元作业
1、 填空题 影响对流传热系数的主要因素有： 、 、 、 、 、 。
评分规则: 流动起因，流动速度，流体有无相变，壁面的几何形状、大小和位置，流体的热物理性质
2、 填空题 速度边界层是指 。温度边界层是指 。
评分规则: 在流场中壁面附近流速发生急剧变化的薄层。在流体温度场中壁面附近温度发生急剧变化的薄层。
3、 填空题 流体刚刚流入恒壁温的管道作层流传热时，其局部对流传热系数沿管长逐渐 ，这是由于 。
评分规则: 减小，边界层厚度沿管长逐渐增厚
4、 填空题 温度边界层越 对流传热系数越小，强化传热应使温度边界层越 。
评分规则: 厚，簿
5、 填空题 普朗特准则Pr的数学表达式为 ，它表征了 的相对大小。
评分规则: ν/a，动量传递与热量传递
6、 简述边界层理论的基本论点。
评分规则: 边界层厚度δ、δt与壁的尺寸l相比是极小值;边界层内壁面速度梯度及温度梯度最大;边界层流动状态分为层流与紊流,而紊流边界层内,紧贴壁面处仍将是层流,称为层流底层;流场可以划分为两个区:边界层区(粘滞力起作用)和主流区,温度同样场可以划分为两个区:边界层区(存在温差)和主流区(等温区域);对流换热热阻主要集中在热边界层区域的导热热阻。层流边界层的热阻为整个边界层的导热热阻。紊流边界层的热阻为层流底层的导热热阻。
7、 试引用边界层概念来分析并说明流体的导热系数、粘度对对流换热过程的影响。
评分规则: 依据对流换热热阻主要集中在热边界层区域的导热热阻。层流边界层的热阻为整个边界层的导热热阻。紊流边界层的热阻为层流底层的导热热阻。导热系数越大,将使边界层导热热阻越小,对流换热强度越大;粘度越大,边界层(层流边界层或紊流边界层的层流底层)厚度越大,将使边界层导热热阻越大,对流换热强度越小。
8、 计算题已知介质为25℃的空气、水及14号润滑油，外掠平板边界层的流动由层流转变为湍流的灵界雷诺数
，
。 求：以上三种介质达到
时所需的平板长度。
评分规则: 解析：（1）25℃的空气：
(2)25℃的水：
，
(3)14号润滑油：
，
作业第六章 单相对流传热的实验关联式 第六章 单元作业
1、 填空题 管外流动传热，有纵向冲刷和横向冲刷之分，在其他条件相同时，以 向冲刷方向传热更为强烈。
评分规则: 横向
2、 填空题 流体掠过平板对流传热时，温度降主要发生在 边界层区。
评分规则: 层流底层
3、 填空题 空气自然对流传热系数与强迫对流时的对流传热系数相比要 的多。（大/小）
评分规则: 小
4、 填空题 反映对流传热强度的准则称为 准则。
评分规则: 努塞尔
5、 填空题 管内充分发展湍流的传热系数与平均流速U的 次方成 比.，与内径D的 次方成 比。
评分规则: 0．8，正，0．2，反
6、 影响强迫对流传热的流体物性有哪些?它们分别对对流传热系数有什么影响?
评分规则: 提示：影响强迫对流换热系数的因素及其影响情况可以通过分析强迫对流传热实验关联式，将各无量纲量展开整理后加以表述。
7、 试举几个强化管内强迫对流传热的方法(至少五个)。
评分规则: 提示：通过分析强迫对流换热系数的影响因素及增强扰动、采用人口效应和弯管效应等措施来提出一些强化手段，如增大流速、采用机械搅拌等。
8、 计算题已知：平均温度为100℃、压力为120kPa的空气，以1.5m/s的流速流经内径为25mm电加热管子。均匀热流边界条件下在管内层流充分发展对流换热区Nu=4.36。求：估计在换热充分发展区的对流换热表面传热系数。
评分规则: 解析：空气密度按理想气体公式计算：
空气的μ与压力关系甚小，仍可按一物理大气压下之值取用100℃时：
，
故为层流。按给定条件得：
作业第七章 有相变的对流换热 第七章 单元作业
1、 填空题 影响膜状换热系数的主要因素是 。
评分规则: 蒸汽流速和不凝气体
2、 填空题 凝结液能很好的润湿壁面，形成完整的膜向下流动，称为 。
评分规则: 膜状凝结
3、 填空题 纯净饱和蒸气膜状凝结的主要热阻是 。
评分规则: 液膜的导热热阻
4、 填空题 大容器饱和沸腾曲线可分为 、 、 、 四个区域，其中 具有温差小、热流大的传热特点。
评分规则: 自然对流、核态沸腾、过渡沸腾、膜态沸腾，核态沸腾
5、 填空题 沸腾的临界热通量是指 。
评分规则: 当壁面过热度大到某一程度时，汽泡来不及脱离加热面而开始连成不稳定的汽膜，即由核态沸腾开始向膜态沸腾过渡，出现临界点的热流密度
6、 什么叫临界热流密度?为什么当加热热流大于临界热流密度时会出现沸腾危机?
评分规则: 提示：用大容器饱和沸腾曲线解释之。以大容器饱和沸腾为例，(1)沸腾过程中，随着壁面过热度Δt的增大，存在自然对流、核态沸腾、不稳定膜态沸腾和膜态沸腾四个阶段，临界热流密度是从核态沸腾向膜态沸腾转变过程中所对应的最大热流密度；(2)当加热热流大于临界热流密度时，沸腾工况向膜态沸腾过渡，加热面上有汽泡汇集形成汽膜，将壁面与液体隔开，由于汽膜的热阻比液体大得多，使换热系数迅速下降，传热恶化；(3)汽膜的存在使壁温急剧升高，若为控制热流加热设备，如电加热设备，则一旦加热热量大于临界热流密度，沸腾工况从核态沸腾飞跃到稳定膜态沸腾，壁温飞升到1000℃以上(水)，使设备烧毁。
7、 试述不凝性气体影响膜状凝结传热的原因。
评分规则: 提示：少量不凝性气体的存在就将使凝结换热系数减小，这可以从换热热阻增加和蒸汽饱和温度下降两方面加以阐述。(1)含有不凝性气体的蒸汽凝结时在液膜表面会逐渐积聚起不凝性气体层，将蒸汽隔开，蒸汽凝结必须穿过气层，使换热热阻大大增加；(2)随着蒸汽的凝结，液膜表面气体分压力增大，使凝结蒸汽的分压力降低，液膜表面蒸汽的饱和温度降低，减少了有效冷凝温差，削弱了凝结换热。
8、 计算题饱和温度为30℃的氨蒸汽在立式冷凝器中凝结。冷凝器中管束高3.5m，冷凝温度比壁温高4.4℃。试问在冷凝器的设计计算中可否采用层流液膜的公式。物性参数可按30℃计算。
评分规则: 解析：按照附录13，30℃的氨液物性参数为:
,
,
先按层流计算。则:
确实属于层流范围。
作业第八章 辐射换热基本定律和辐射特性 第八章 单元作业
1、 填空题 热辐射是指 。
评分规则: 由于物体内部微观粒子的热运动状态改变，而将部分内能转换成电磁波的能量发射出去的过程。
2、 填空题 热辐射是由于 产生的电磁波辐射。热辐射波长的单位是 ，在工业范围内，热辐射的波段主要集中于 区段。
评分规则: 热的原因，μm，红外
3、 填空题 太阳与地球间的热量传递属于 传热方式。
评分规则: 辐射
4、 填空题 黑体是指 的物体，白体是指 的物体，透明体是指 的物体。灰体是 的物体。
评分规则: 吸收比为1，反射比为1，投射比为1，光谱吸收比与波长无关的
5、 填空题 基尔霍夫定律表明，善于辐射的物体也善于 ，在同温度下，黑体具有 的辐射力，实际物体的吸收率永远 1。
评分规则: 吸收，最大，小于
6、 试用所学的传热学知识说明用热电偶测量高温气体温度时，产生测量误差的原因有哪些?可以采取什么措施来减小测量误差?
评分规则: 提示：用热电偶测温时同时存在气流对热电偶换热和热电偶向四壁的散热两种情况，热电偶的读数小于气流的实际温度产生误差。所以，引起误差的因素：①烟气与热电偶间的复合换热小；②热电偶与炉膛内壁问的辐射换热大。减小误差的措施：①减小烟气与热电偶间的换热热阻，如抽气等；②增加热电偶与炉膛间的辐射热阻，如加遮热板；②设计出计算误差的程序或装置，进行误差补偿。
7、 试用传热原理说明冬天可以用玻璃温室种植热带植物的原理。
评分规则: 提示：可以从可见光、红外线的特性和玻璃的透射比来加以阐述。玻璃在日光(短波辐射)下是一种透明体，透过率在90％以上，使绝大部分阳光可以透过玻璃将温室内物体和空气升温。室内物体所发出的辐射是一种长波辐射——红外线，对于长波辐射玻璃的透过串接近于零，几乎是不透明(透热)的，因此，室内物体升温后所发出的热辐射被玻璃挡在室内不能穿过。玻璃的这种辐射特性，使室内温度不断升高。
8、 一直径为 0.8m 的薄壁球形液氧储存容器，被另一个直径为 1.2m 的同心薄壁容器所包围。两容器表面为不透明漫灰表面，发射率均为 0.05，两容器表面之间是真空的，如果外表面的温度为300K，内表面温度为 95K，试求两者间的辐射换热量？
评分规则: 解：
作业第九章 辐射传热计算 第九章 单元作业
1、 填空题 角系数具有 、 、 的特性。
评分规则: 相对性、完整性、分解性
2、 填空题 表面辐射热阻应用于 辐射传热计算，其值可用数学式表示为 。
评分规则: 灰漫表面(或灰表面即可)，
3、 填空题 气体辐射具有2个特点：① ；② 。
评分规则: 气体的辐射和吸收对波长具有明显的选择性，气体的辐射和吸收在整个容积中进行
4、 填空题 辐射减弱系数是指射线经过单位长度时 的能量与 的能量之比。
评分规则: 被气体所吸收，投射
5、 增强或削弱辐射传热的原则是改变 和 。
评分规则: 系统黑度，温度条件
6、 试分析遮热板的原理及其在削弱辐射传热中的作用。
评分规则: 提示：可从遮热板能增加系统热阻角度加以说明。(1)在辐射换热表面之间插入金属(或固体)薄板，称为遮热板。(2)其原理是，遮热板的存在增大了系统中的辐射换热热阻，使辐射过程的总热阻增大，系统黑度减少，使辐射换热量减少。(3)遮热板对于削弱辐射换热具有显著作用，如在两个平行辐射表面之间插入一块同黑度的遮热板，可使辐射换热量减少为原来的1／2，若采用黑度较小的遮热板，则效果更为显著。
7、 什么是“温室效应”?为什么说大气中的C02含量增加会导致温室效应?
评分规则: 可以从气体辐射的特点和能量平衡来加以说明。CO2气体具有相当强的辐射和吸收能力，属于温室气体。根据气体辐射具有选择性的特点，CO2气体的吸收光带有三段：2.65—2.8、4.15—4.45、13.0—17.0μm，主要分布于红外区域。太阳辐射是短波辐射，波长范围在0.38一0.76μm，因此，对于太阳辐射C02气体是透明的，能量可以射入大气层。地面向空间的辐射是长波辐射，主要分布于红外区域，这部分辐射在CO2气体的吸收光带区段C02气体会吸收能量，是不透明的。
8、 计算题用热电偶来测量管内流动着的热空气温度，如图。热电偶测得温度t1=400℃，管壁由于散热测得温度t2＝350℃，热电偶头部和管壁的发射率分别为0.8和0.7。从气流到热电偶头部的对流表面传热系数为35W/(m2.K)。试计算由于热电偶头部和管壁间的辐射换热而引起的测温误差，此时气流的真实温度应为多少?讨论此测温误差和换热系数的关系，此测温误差和热电偶头部发射率的关系。 
评分规则: 解析：热电偶头部的能量平衡式为：
其中热电偶头部与管壁的辐射换热为空腔与内包壁的辐射换热，并忽略热电偶丝的导热。 气流的真实温度为：
由上式可以看出，测温误差
与换热系数成正比，与热电偶头部辐射率成反比。即为减少测温误差，应强化热电偶头部与热气流间的对流换热，削弱与管壁间辐射换热。
作业第十章 传热过程分析与换热器的热计算 第十章 单元作业
1、 填空题 与 的综合过程称为复合传热。
评分规则: 对流传热，辐射传热
2、 填空题 换热器的热计算方法有 和 。
评分规则: 设计计算,校核计算
3、 填空题 换热器的效能是指 。
评分规则: 换热器实际传热的热流量与最大可能传热的热流量之比
4、 填空题 间壁式换热器是指 。
评分规则: 冷、热两种流体被固体壁面隔开,各自在一侧流动,热量通过固体壁面由热流体传给冷流体的换热设备。
5、 填空题 在冷、热流体的进出口温度一定的情况下，为了传递相同的热量，比较各种流动型式，采用 布置的对数平均温差最大，所需传热面积 。
评分规则: 逆流,最小
6、 什么叫换热器的顺流布置和逆流布置?这两种布置方式有何特点？设计时如何选用？
评分规则: 提示：从顺、逆流布置的特点上加以论述。冷、热流体平行流动且方向相同称为顺流，换热器顺流布置具有平均温差较小、所需换热面积大、具有较低的壁温、冷流体出口温度低于热流体出口温度的特点。冷、热流体平行流动但方向相反称为逆流，换热器逆流布置具有平均温差大、所需换热面积小、具有较高壁温、冷流体出口温度可以高于热流体的出口温度的特点。设计中，一般较多选用逆流布置，使换热器更为经济、有效，但同时也要考虑冷、热流体流道布置上的可行性，如果希望得到较高的壁面温度，则可选用逆流布置，反之，如果不希望换热器壁面温度太高，则可以选择顺流布置，或者顺、逆流混合布置方式。
7、 请说明在换热设备中，水垢、灰垢的存在对传热过程会产生什么影响，如何防止？
评分规则: 从传热系数或传热热阻角度分析。在换热设备中，水垢、灰垢的存在将使系统中导热热阻大大增加，减小了传热系数，使换热性能恶化，同时还使换热面易于发生腐蚀，并减小了流体的流通截面，较厚的污垢将使流动阻力也增大。此外，热流体侧壁面结垢，会使壁面温度降低，使换热效率下降，而冷流体侧壁面结垢，会导致壁温升高，对于换热管道，甚至造成爆管事故。防止结垢的手段有定期排污、清洗、清灰，加强水处理，保证水质，采用除尘、吹灰设备等。
8、 计算题一蒸汽冷凝器，内侧为ts=110℃的干饱和蒸汽，汽化潜热r=2230kJ/kg，外侧为冷却水，进出口水温分别为30℃和80℃，已知内外侧换热系数分别为104W/m2.℃，及3000W/m2.℃，该冷凝器面积A=2m2，现为了强化传热在外侧加肋，肋壁面积为原面积的4倍，肋壁总效率η=0.9，若忽略冷凝器本身导热热阻，求单位时间冷凝蒸汽量。
评分规则: 解析：对数平均温差：
，
传热系数：
单位时间冷凝蒸汽量: