第二学期热工基础第3次作业经典docx.docx
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第二学期热工基础第3次作业经典docx
本次作业是本门课程本学期的第3次作业，注释如下：
本次作业为9-12章内容。
一、单项选择题（只有一个选项正确，共10道小题）
1.导热系数是衡量物质导热能力的重要指标，其大小除与材料的成分、分子结构、密度有关外，还与（）
（A）物体的几何形状有关
（B）物体的温度和含水率有关
（C）物体的温度有关，但与含水率无关
（D）物体的含水率有关，但与温度无关
你选择的答案：
[前面作业中已经做正确][正确]
正确答案：
B
解答参考：
2.非稳态导热的（）
（A）温度场和热流密度都不随时间变化
（B）温度场不变，热流密度随时间变化
（C）热流密度不变，温度场随时间变化
（D）温度场和热流密度都随时间变化
你选择的答案：
[前面作业中已经做正确][正确]
正确答案：
D
解答参考：
3.集总参数法的适用条件是：
Bi≤0.1（或BiV≤0.1M），意味着（）
（A）该物体的体积很小
（B）该物体的导热系数很大
（C）该物体表面的对流换热热阻远大于内部的导热热阻
（D）该物体表面的对流换热热阻远小于内部的导热热阻
你选择的答案：
[前面作业中已经做正确][正确]
正确答案：
C
解答参考：
4.关于对流换热系数，以下说法错误的是（）
（A）液体的对流换热系数大于气体的对流换热系数
（B）有相变的对流换热系数大于无相变的对流换热系数
（C）紊流的对流换热系数大于层流的对流换热系数
（D）光滑表面的对流换热系数大于粗糙表面的对流换热系数
你选择的答案：
[前面作业中已经做正确][正确]
正确答案：
D
解答参考：
5.一般情况下，强迫对流换热系数（）自然对流换热系数
（A）小于
（B）等于
（C）大于
（D）无法比较
你选择的答案：
[前面作业中已经做正确][正确]
正确答案：
C
解答参考：
6.如图所示，两半球内表面之间的辐射角系数X1,2为（）
（A）1
（B）1/2
（C）1/3
（D）p/2
你选择的答案：
[前面作业中已经做正确][正确]
正确答案：
B
解答参考：
7.削弱辐射换热的有效方法是加遮热板，遮热板的表面发射率（黑度）越大，削弱辐射换热的效果（）
（A）越好
（B）越差
（C）没有影响
（D）视遮热板的表面温度而定
你选择的答案：
[前面作业中已经做正确][正确]
正确答案：
B
解答参考：
8.将热电偶置于烟道中测烟气温度（烟气温度高于环境温度），在有、无遮热套筒条件下测得的温度分别为T1和T2，判断下列四种情况中正确的是（）
（A）T1=T2＜烟气真实温度
（B）T1=T2＞烟气真实温度
（C）T1＞T2＞烟气真实温度
（D）T2＜T1＜烟气真实温度
你选择的答案：
D[正确]
正确答案：
D
解答参考：
9.为强化传热采用的错误措施是（）
（A）提高流体的流速
（B）在对流换热系数较小的一侧壁面加肋
（C）改良流体的物性
（D）在对流换热系数较大的一侧壁面加肋
你选择的答案：
[前面作业中已经做正确][正确]
正确答案：
D
解答参考：
10.下列说法正确的是（）
（A）平板和圆管加厚都能强化传热
（B）平板和圆管加厚都定能削弱传热
（C）平板加厚定能削弱传热，而圆管加厚不一定
（D）平板加厚定能强化传热，而圆管加厚不一定
你选择的答案：
[前面作业中已经做正确][正确]
正确答案：
C
解答参考：
二、判断题（判断正误，共25道小题）
11.不同温度的等温线绝不会相交
你选择的答案：
[前面作业中已经做正确][正确]
正确答案：
说法正确
解答参考：
12.热流线不一定总与等温线垂直相交
你选择的答案：
[前面作业中已经做正确][正确]
正确答案：
说法错误
解答参考：
13.热流密度的方向始终与温度梯度的方向相反
你选择的答案：
[前面作业中已经做正确][正确]
正确答案：
说法正确
解答参考：
14.热对流和对流换热描述的是相同的概念
你选择的答案：
[前面作业中已经做正确][正确]
正确答案：
说法错误
解答参考：
15.雷诺数表示流体的惯性力和浮升力的比值
你选择的答案：
[前面作业中已经做正确][正确]
正确答案：
说法错误
解答参考：
16.雷诺数表示流体的惯性力和粘性力的比值
你选择的答案：
[前面作业中已经做正确][正确]
正确答案：
说法正确
解答参考：
17.同样的对流换热现象，也可能有不完全相同的准则式
你选择的答案：
[前面作业中已经做正确][正确]
正确答案：
说法正确
解答参考：
18.任何物体，只要其温度高于0K，该物体就具有热辐射的能力
你选择的答案：
[前面作业中已经做正确][正确]
正确答案：
说法正确
解答参考：
19.在真空中不能进行辐射换热
你选择的答案：
[前面作业中已经做正确][正确]
正确答案：
说法错误
解答参考：
20.两物体辐射换热时，只是高温物体向低温物体放热
你选择的答案：
[前面作业中已经做正确][正确]
正确答案：
说法错误
解答参考：
21.两物体的辐射换热量为零，就表示两物体没有辐射换热
你选择的答案：
[前面作业中已经做正确][正确]
正确答案：
说法错误
解答参考：
22.辐射换热时，能量的形式会发生变化
你选择的答案：
[前面作业中已经做正确][正确]
正确答案：
说法正确
解答参考：
23.黑体的吸收比（率）和反射比（率）都是最大的
你选择的答案：
[前面作业中已经做正确][正确]
正确答案：
说法错误
解答参考：
24.一定温度下，黑体的辐射力最大
你选择的答案：
[前面作业中已经做正确][正确]
正确答案：
说法正确
解答参考：
25.辐射表面的温度越高，辐射能量中可见光的份额越大
你选择的答案：
[前面作业中已经做正确][正确]
正确答案：
说法正确
解答参考：
26.角系数是一个纯几何参数
你选择的答案：
[前面作业中已经做正确][正确]
正确答案：
说法正确
解答参考：
27.辐射表面的温度越高，角系数越大
你选择的答案：
[前面作业中已经做正确][正确]
正确答案：
说法错误
解答参考：
28.黑体和灰体的表面热阻均为零
你选择的答案：
[前面作业中已经做正确][正确]
正确答案：
说法错误
解答参考：
29.角系数越大，辐射换热的空间热阻越小
你选择的答案：
[前面作业中已经做正确][正确]
正确答案：
说法正确
解答参考：
30.在两个辐射换热表面间插入遮热板，原来两表面间的辐射换热量减少
你选择的答案：
[前面作业中已经做正确][正确]
正确答案：
说法正确
解答参考：
31.遮热板的表面发射率（黑度）越低，遮热效果越差
你选择的答案：
[前面作业中已经做正确][正确]
正确答案：
说法错误
解答参考：
32.对流换热系数h较小的情况下，可采用表面加肋的方式强化换热
你选择的答案：
[前面作业中已经做正确][正确]
正确答案：
说法正确
解答参考：
33.在管道外表面包裹保温层总能起到削弱传热的作用
你选择的答案：
[前面作业中已经做正确][正确]
正确答案：
说法错误
解答参考：
34.在管径较小的情况下，需要考虑临界热绝缘直径的问题
你选择的答案：
[前面作业中已经做正确][正确]
正确答案：
说法正确
解答参考：
35.在冷、热流体进出口温度相同、传热系数k、及换热面积都相同的条件下，换热器顺流布置和逆流布置的传热效果相同。
你选择的答案：
[前面作业中已经做正确][正确]
正确答案：
说法错误
解答参考：
（注意：
若有主观题目，请按照题目，离线完成，完成后纸质上交学习中心，记录成绩。
在线只需提交客观题答案。
）
三、主观题（共14道小题）
36.对流换热计算中，定型尺寸是对对换热过程有明显影响或起主要作用的尺寸。
试写出矩形槽道（设槽宽为B、流体深度为H）和同心套管环状通道（设环状通道内径为d1，外径为d2）的当量直径计算式。
参考答案：
37.用比较法测得某一表面在800K时的辐射力恰等于黑体400K时的辐射力，试求该表面的黑度。
参考答案：
38.如图所示，1、2表面在同一平面上，均垂直于表面3，A1=2m2，A2=4m2，A3=6m2,现已求得X3,2=0.16，X3，1+2=0.18，求X1，3
参考答案：
解：
利用角系数的可加性，有：
X3，1+2=X3，1+X3,2
求得：
X3,1=X3，1+2－X3,2=0.18－0.16=0.02
再利用角系数的相对性，有：
A1X1，3=A3X3,1
所以X1，3=A3X3,1/A1=6×0.02/2=0.06
39.写出冷热流体通过单层平壁传热时单位面积传热量q的计算式
参考答案：
40.对管径较小的管道，在包裹附加层削弱传热时，为什么会出现包裹附加层后传热反而增强的现象？
什么情况下才能保证包裹附加层后总可以起到减少热损失的作用。
参考答案：
答：
管道包裹附加层虽在传热过程串联热路上增加了一个导热热阻，但同时增加了外表面的对流换热面积，使外表面的对流换热热阻减小。
如果增加的导热热阻小于对流换热热阻的减小量，包裹附加层后反而会强化传热。
因此，只有在包裹层超过一定厚度的前提下，才能起到削弱传热的作用。
41.用平底锅烧开水，锅底有一层3mm厚的水垢，水垢导热系数为1W/（m·K）,当热流密度为4.24×104W/m2时，与水接触的锅垢表面温度为110℃，试问此时锅底与水垢接触面的温度为多少？
参考答案：
42.平面墙厚20mm，其导热系数
。
为了使每平方米墙的热损失不超过1830w，在墙外覆盖了一层导热系数
的保温材料。
已知复合壁的两侧温度为1300C和30C，试确定保温层应有的厚度。
参考答案：
43.一直径为50mm的钢球具有均匀温度450℃，突然放入恒温30℃的空气中冷却。
已知钢球表面与环境的表面传热系数h=24W/（m2·K），钢球的热容量（密度和比热的乘积）ρc=3721kJ/（m3·K），导热系数λ=35W/（m·K），试问10min后钢球的温度。
参考答案：
44.直径50mm的铜球，其导热系数λ=85W/（m·℃），热扩散率a=2.95×10-5m2/s,初始时温度为300℃，现把铜球置于36℃的大气中，铜球表面对流换热系数为30W/（m2·℃），试用集总参数法计算铜球温度达到90℃时所需的时间。
参考答案：
45.将初始温度为80℃的紫铜棒（直径为0.08m、长0.2m）突然置于20℃的气流中，5分钟后紫铜棒的表面温度降到34℃。
已知紫铜的密度为8954kg/m3，比热容为383.1J/（kg·℃），导热系数λ=386W/（m·℃）。
试求紫铜棒表面的对流换热系数。
参考答案：
可以用集总参数法，上述计算有效。
46.如图所示，三个无限大的平行平板，平板1的温度为1200K，平板3的温度为600K，且ε1=0.2，ε2=0.5，ε3=0.8，求平板2的温度，并画出热路图、标出热阻（平板2的导热热阻不计）。
参考答案：
解：
对平行板，A1＝A2＝A，X1，2=X2，1，故可由辐射换热的基本公式
导得
3个平行平板的辐射换热热路为串联热路，1、2板和2、3板之间的热流密度相等，由于板面积相等，所以辐射换热量相等。
即
热路图如下（各热阻已标出）：
47.用热电偶温度计测得炉膛内烟气的温度为800℃，炉墙温度为600℃。
若热电偶表面与烟气的对流换热系数h=50W/（m2·℃），热电偶表面的发射率为0.8，试求烟气的真实温度。
参考答案：
已知：
t1=800℃，tw=600℃,h=50W/（m2.℃），ε1=0.8
求：
tf=？
解：
本题可由热平衡法求解。
48.冬季室内空气温度tf1=20℃，室外大气温度tf2=―10℃，室内空气与壁面的对流换热系数h1=8W/（m2·℃），室外壁面与大气的对流换热系数h2=20W/（m2·℃），已知室内空气的结露温度td=14℃，若墙壁由λ=0.6W/（m·℃）的红砖砌成，为了防止墙壁内表面结露，该墙的厚度至少应为多少？
参考答案：
解：
传热问题热阻网络：
49.在一换热器中，热流体的进出口温度分别为300℃和200℃，冷流体的进出口温度分别为40℃和150℃，流动方式为逆流，换热器的散热面积为30m2，传热系数k为100W/（m2·℃），求换热器的传热量。
参考答案：
解：
逆流时的对数平均温差为
三、主观题（共14道小题）
（主观题请按照题目，离线完成，完成后纸质上交学习中心，记录成绩。
在线只需提交客观题答案。
）
36.对流换热计算中，定型尺寸是对对换热过程有明显影响或起主要作用的尺寸。
试写出矩形槽道（设槽宽为B、流体深度为H）和同心套管环状通道（设环状通道内径为d1，外径为d2）的当量直径计算式。
37.用比较法测得某一表面在800K时的辐射力恰等于黑体400K时的辐射力，试求该表面的黑度。
38.如图所示，1、2表面在同一平面上，均垂直于表面3，A1=2m2，A2=4m2，A3=6m2,现已求得X3,2=0.16，X3，1+2=0.18，求X1，3
39.写出冷热流体通过单层平壁传热时单位面积传热量q的计算式
40.对管径较小的管道，在包裹附加层削弱传热时，为什么会出现包裹附加层后传热反而增强的现象？
什么情况下才能保证包裹附加层后总可以起到减少热损失的作用。
41.用平底锅烧开水，锅底有一层3mm厚的水垢，水垢导热系数为1W/（m·K）,当热流密度为4.24×104W/m2时，与水接触的锅垢表面温度为110℃，试问此时锅底与水垢接触面的温度为多少？
42.平面墙厚20mm，其导热系数
。
为了使每平方米墙的热损失不超过1830w，在墙外覆盖了一层导热系数
的保温材料。
已知复合壁的两侧温度为1300C和30C，试确定保温层应有的厚度。
43.一直径为50mm的钢球具有均匀温度450℃，突然放入恒温30℃的空气中冷却。
已知钢球表面与环境的表面传热系数h=24W/（m2·K），钢球的热容量（密度和比热的乘积）ρc=3721kJ/（m3·K），导热系数λ=35W/（m·K），试问10min后钢球的温度。
44.直径50mm的铜球，其导热系数λ=85W/（m·℃），热扩散率a=2.95×10-5m2/s,初始时温度为300℃，现把铜球置于36℃的大气中，铜球表面对流换热系数为30W/（m2·℃），试用集总参数法计算铜球温度达到90℃时所需的时间。
45.将初始温度为80℃的紫铜棒（直径为0.08m、长0.2m）突然置于20℃的气流中，5分钟后紫铜棒的表面温度降到34℃。
已知紫铜的密度为8954kg/m3，比热容为383.1J/（kg·℃），导热系数λ=386W/（m·℃）。
试求紫铜棒表面的对流换热系数。
46.如图所示，三个无限大的平行平板，平板1的温度为1200K，平板3的温度为600K，且ε1=0.2，ε2=0.5，ε3=0.8，求平板2的温度，并画出热路图、标出热阻（平板2的导热热阻不计）。
47.用热电偶温度计测得炉膛内烟气的温度为800℃，炉墙温度为600℃。
若热电偶表面与烟气的对流换热系数h=50W/（m2·℃），热电偶表面的发射率为0.8，试求烟气的真实温度。
48.冬季室内空气温度tf1=20℃，室外大气温度tf2=―10℃，室内空气与壁面的对流换热系数h1=8W/（m2·℃），室外壁面与大气的对流换热系数h2=20W/（m2·℃），已知室内空气的结露温度td=14℃，若墙壁由λ=0.6W/（m·℃）的红砖砌成，为了防止墙壁内表面结露，该墙的厚度至少应为多少？
49.在一换热器中，热流体的进出口温度分别为300℃和200℃，冷流体的进出口温度分别为40℃和150℃，流动方式为逆流，换热器的散热面积为30m2，传热系数k为100W/（m2·℃），求换热器的传热量。
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