(1)当其长度大于其外半径的10倍时 (2)当其长度是其壁厚的10倍时 (3)当其外径大于2倍的内径时 (4)当其外径大于其壁厚的4倍时 19． 温度升高时，气体的导热系数一般随温度会发生怎样的变化? ( )
(1)增大 (2)减小
(3)不变 (4)可能增大也可能减小
20． 一般情况下，对于材料的导热系数，下述哪种说法是错误的?
（1）合金小于纯金属 (2)气体小于固体
(3)液体小于固体 (4)导电体小于非导电体
21．下列那种情况内燃机汽缸温度场不会随时间发生变化？
(1)内燃机启动过程 (2)内燃机停机 （3）内燃机变工况运行 (4)内燃机定速运行
22．在稳态导热中，已知三层平壁的内外表面温度差为120℃，三层热阻之比Rλ1 、Rλ2、 Rλ3=1：2：3，则各层的温度降为 。
(1)60℃、40℃、20℃ (2)70℃、40℃、10 ℃ （3）20℃、40℃、60℃ (4)10℃、40℃、70℃ 23．材料的导热能力与吸热能力之比称为 。
(1)放热系数 (2)传热系数 （3）导热系数 (4)导温系数
24．蒸汽管道的内外直径分别为68mm和100mm，导热系数λ1=63W/（m. ℃），内表面温度为140℃。今采用玻璃棉垫料保温，λ2=0.053W/（m. ℃）。若要求保温层外表面的温度不超过50℃，且蒸汽管道允许的热损失ql=50W/m，则玻璃棉垫料保温层的厚度至少为 。
(1)41mm (2)54mm （3）91mm (4) 104mm 25． 导热体中不同温度的等温面将 。
(1)互相相交 (2) 互不相交（3）互相相切 (4)不定 26． 材料的导温系数是材料 和 的比值。
(1)吸热能力/导热能力 (2) 导热能力/吸热能力（3）比热容/导热系数 (4)导热系数/比热容
27． 固体壁面上敷设肋片后，其实际散热量与假设整个肋表面处于肋基温度下的散热量的比值为 。
(1)肋壁效率 (2) 肋化系数 （3）肋片效率 (4)无明确的专用名称 28． 忽略物体内部导热热阻的分析方法称为 。
(1)正规状况法(2)数学分析法 （3）数值解法 (4)集总参数法 29． 下列哪个是非稳态导热的表达式？
(1)t=f（x，y，z） (2)t=f（y，τ） （3）t=f（x，y） (4)t=f（z，x） 30． 下列那个表示非稳态导热过程的无因次时间？
(1)Bi (2)Fo （3）Ｒe (4)Ｐr 四、简答题
1． 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。
（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/cρ)，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。） 2． 试用所学的传热学知识说明用温度计套管测量流体温度时如何提高测温精度。
（提示：温度计套管可以看作是一根吸热的管状肋(等截面直肋)，利用等截面直肋计算肋端温度th的结果，可得采用温度计套管后造成的测量误差Δt为Δt=tf-th=
tf?t0ch(mH)，其中mH?hPhH?H，欲使测量误差Δt下降，可以采用?A??以下几种措施：
(1)降低壁面与流体的温差(tf-t0)，也就是想办法使肋基温度t0接近tf，可以通过对流体 通道的外表面采取保温措施来实现。
(2)增大(mH)值，使分母ch(mH)增大。具体可以用以下手段实现：①增加H，延长温度计套管的长度；②减小λ，采用导热系数小的材料做温度计套管，如采用不锈钢管，不要用铜管。因为不锈钢的导热系数比铜和碳钢小。②降低δ，减小温
6
度计套管的壁厚，采用薄壁管。④提高h增强温度计套管与流体之间的热交换。)
3． 试写出直角坐标系中，一维非稳态无内热源常导热系数导热问题的导热微分方程表达式；并请说明导热问题常见的三
类边界条件。
?t?2t?a2 ( 提示：直角坐标系下一维非稳态无内热源导热问题的导热微分方程式???x第一类边界条件：τ>0,tw=fw(x, τ) 第二类边界条件：τ>0,?????t???fw(x,?) ?n??w??t???h?tw?tf? ??n?w第三类边界条件：τ>0,??s?4． 在一根蒸汽管道上需要加装一根测温套管，有三种材料可选：铜、铝、不锈钢。问选用哪种材料所引起的测温误差最
小，为什么?为减小测量误差，在套管尺寸的选择上还应注意哪些问题?
（提示：与简答题2的第(2)点类似，套管材料应选用不锈钢，因给出的三种材料中，不锈钢的导热系数最小） 5． 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?
（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。）
第三章 对流传热
一、名词解释
1． 速度边界层：在流场中壁面附近流速发生急剧变化的薄层。
2． 温度边界层：在流体温度场中壁面附近温度发生急剧变化的薄层。 3． 定性温度：确定换热过程中流体物性的温度。 4． 特征尺度：对于对流传热起决定作用的几何尺寸。
5． 相似准则(如Nu,Re,Pr,Gr,Ra)：由几个变量组成的无量纲的组合量。
6． 强迫对流传热：由于机械(泵或风机等)的作用或其它压差而引起的相对运动。 7． 自然对流传热：流体各部分之间由于密度差而引起的相对运动。
8． 大空间自然对流传热：传热面上边界层的形成和发展不受周围物体的干扰时的自然对流传热。
9． 珠状凝结：当凝结液不能润湿壁面(θ>90?)时，凝结液在壁面上形成许多液滴，而不形成连续的液膜。
10． 膜状凝结：当液体能润湿壁面时，凝结液和壁面的润湿角(液体与壁面交界处的切面经液体到壁面的交角)θ<90?，凝结
液在壁面上形成一层完整的液膜。
11． 核态沸腾：在加热面上产生汽泡，换热温差小，且产生汽泡的速度小于汽泡脱离加热表面的速度，汽泡的剧烈扰动使
表面传热系数和热流密度都急剧增加。
12． 膜态沸腾：在加热表面上形成稳定的汽膜层，相变过程不是发生在壁面上，而是汽液界面上，但由于蒸汽的导热系数
远小于液体的导热系数，因此表面传热系数大大下降。 二、填空题 1． 影响自然对流传热系数的主要因素
有： 、 、 、 、 、 。 (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． 速度边界层是指 。
（在流场中壁面附近流速发生急剧变化的薄层。）
7
温度边界层是指 。 （在流体温度场中壁面附近温度发生急剧变化的薄层。）
3． 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 。 （减小，边界层厚度沿管长逐渐增厚）
4． 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 。 （厚，簿）
5． 流体流过弯曲的管道或螺旋管时，对流传热系数会 ，这是由于 。 （增大，离心力的作用产生了二次环流增强了扰动）
6． 流体横掠管束时，一般情况下， 布置的平均对流传热系数要比 布置时高。 （叉排，顺排）
7． 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。 （横向）
8． 对流传热微分方程式的表达式为 。其中，αx是 ，λ是 ，Δt是 ，
??t????y??是 。 ??y?0 （hx?????，局部换热系数，流体导热系数，主流流体温度与壁温之差，贴壁处流体的法向温度变化率） ?t??y??y?0???t?9． 纯净饱和蒸气膜状凝结的主要热阻是 。
（液膜的导热热阻）
10． 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。
（自然对流、核态沸腾、过渡沸腾、膜态沸腾，核态沸腾）
11． 雷诺比拟采用 模型，其结果在Pr＝ 条件下与实验解相吻合.
（单层，1）
12． 沸腾的临界热通量是指 。
（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）
13． 格拉晓夫准则的物理意义 ；表达式Gr＝ 。 （流体流动时浮升力与粘滞力之比的无量纲量，
g?v?tlc3?2）
14． 减小管内湍流对流传热热阻的方法有 、 、 、 。 （增加流速，采用短管。改变流体物性，增加换热面积，扰流，采用导热系数大的流体 用小管径等）
15． 反映对流传热强度的准则称为 准则。 （努塞尔）
16． 普朗特准则Pr的数学表达式为 ，它表征了 的相对大小。 （ν/a，动量传递与热量传递）
17． 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。
（0．8，正，0．2，反）
18． 大空间自然对流处于湍流状态时有自模化特征，此时传热系数与 无关。 （尺寸）
8
19． 自然对流传热在 条件下发生关于特征尺度L的自模化现象.。 （湍流）
20． 在蒸汽的凝结过程中， 凝结的传热系数大于 凝结。 （珠状，膜状）
21． 自然对流传热是指 。
（流体在浮升力作用下的对流传热）
22． 管槽内对流传热的入口效应是指 。
（流体入口段由于热边界层较薄而具有较高的对流传热系数）
23． 流体在大空间沿竖壁作自然对流传热时，对于湍流工况，其对流传热系数正比于竖壁高度的 次方。
（0）
24． 大容器沸腾曲线分为 、 、 、 四个区段。
（自然对流、核态沸腾、过渡沸腾、膜态沸腾） 三、选择题
1． 下列各参数中，属于物性参数的是： （1） 传热系数K （2） 吸收率α
（3） 普朗特数Pr （4） 传热系数hc
2． 流体纯自然对流传热的准则方程可写成
(1)Nu＝f(Re，Pr) (2)Nu＝f(Gr，Pr) (3)Nu＝f(Re，Gr，Pr) (4)Nu＝f(Bi，Fo)
3． 流体掠过平板对流传热时，在下列边界层各区中，温度降主要发生在：
(1)主流区 (2)湍流边界层 (3)层流底层 (4)缓冲区 (5)湍流核心区
4． 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：
(1)要小的多 (2)要大得多 (3)十分接近 (4)不可比较 5． 沸腾的临界热流量qc是：
（1） 从过冷沸腾过渡到饱和沸腾的转折点 （2） 从自由流动过渡到核态沸腾的转折点
（3） 从核态沸腾过渡到膜态沸腾的转折点 （4） 从不稳定膜态沸腾过渡到稳定膜态沸腾的转折点
6． 流体在大空间沿竖壁自然对流传热时，在湍流状态下；对流传热系数正比于竖壁高度的( )
(1)0次方 (2)0.8次方 (3)l/4次方 (4)l/3次方
7． 液体沸腾时，汽泡内的压力大于汽泡外液体的压力，主要由于下列哪个因素造成的?
(1)传热温差 (2)表面张力 (3)浮升力 (4)重力 8． 定型准则是指：
(1)包含定型尺寸的准则 (2)全部由已知量构成的准则 (3)含有待求量的准则 (4)待定准则 9． 工程中，较为常用的沸腾工况是指：
(1)膜态沸腾 (2)核态沸腾 (3)自然对流沸腾 （4）以上都不是 10． 下述哪种手段对提高对流传热系数无效?
(1)提高流速 (2)增大管径 (3)采用入口效应 (4)采用导热系数大的流体
3-62
11． 已知某气体的密度为1.26kg/m，比热为1.02kJ/(kg·K)，导热系数为0.025W/(m·K)，粘度为15.1×10m/s，其Pr(普
朗特)准则数为多少? ( )
9
(1)0.78 (2)0.02 (3)0.7 (4)0.62
12． Nu(努谢尔特)准则反映： ( )
(1)惯性力和粘滞力的相对大小 (2)对流传热强度 (3)浮升力和粘滞力的相对大小 (4)导热能力大小 13． 描述浮升力与黏滞力的相对大小的准则数称为：
（1）Re (2)Gr (3)Pr (4)Ra
14． 当管长远大于管径时，圆管横向布置时的管外膜状凝结传热系数与竖放时相比如何?
（1） 横放时大 （2） 两者差不多 （3） 竖放时大 （4） 无法比较 15． 无量纲组合
g?v?tl3?2称为什么准则？
(1)雷诺Re (2)普朗特Pr (3)努谢尔特Nu (4)格拉晓夫Gr
16． 判断管内湍流强制对流是否需要进行人口效应修正的依据是什么?
(1)l/d≥70 (2)Re≥104 (3)l/d<50 (4)l/d<104
17． 对流传热以 作为基本计算式。
(1)傅里叶定律 (2)牛顿冷却公式 (3)普朗克定律 (4)欧姆定律
18． 从传热角度看，下面几种冷却方式中，哪种方式的冷却效果会最好?
(1)水冷 (2)氢冷 (3)气冷 (4)水沸腾冷却 19． 相变传热的特征为 。
(1)工质比体积变化较大 (2) 汽化潜热 (3) (1)+(2) (4)工质比体积较大 20． 冷却液润湿壁面的能力取决于 。
(1)液体的表面张力 (2)液体与壁面间的附着力 (3) (1)+(2) (4) (1)或(2)
21． 在饱和沸腾时，随着 的增高，将会出现 个换热规律全然不同的区域。
(1)壁面过热度 ，4 (2)壁面过热度，6 (3)热流密度 ，4 (4)热流密度，6 22．对流传热微分方程组共有几类方程？
(1) 2 (2) 3 (3) 4 (4)5
23． 凝结液能很好的润湿壁面，形成完整的膜向下流动，称为 。
(1)凝结 (2)膜状凝结 (3) 珠状凝结 (4)稳态凝结 24．下列哪个不是影响对流传热的主要因素？
(1)流动起因； (2)tw； (3)ε； (4)换热面的几何形状。
25．对于Pr数，下列说法哪个是错误的？
(1)它是动力粘度与热扩散率的比值； (2)它是研究对流传热最常用的重要准则； (3)对于层流流动，当Pr=1时，δ=δt；
(4)它反映了流体中热量扩散和动量扩散的相对程度。 26．自由对流传热的流态主要取决于 的数值。
(1)Pr (2)Fo (3)Re (4)Gr
10