传热学-选择题2及参考解答

1传热学题2章传热学2.1导热理论基础2-1-1（2005年）如果室内外温差不变，则用以下材料砌成的厚度相同的四种外墙中，热阻最大的是：（A）干燥的红砖（B）潮湿的红砖（C）干燥的空心红砖（D）潮湿且水分冻结的红砖解析：干燥的红砖0.35W/(mK)，空气0.025W/(mK)，水0.6W/(mK)，冰2.2W/(mK)。干燥的空气红砖是由红砖和空气夹层复合而成，因此导热系数最小，热阻最大。答案：C2-1-2（2006年）一细长圆柱，两端温度是0t，其导热系数为，圆柱的外柱面是完全绝热的，圆柱内部具有热源强度为vq均匀内热源。正确描述这圆柱内稳态温度分布的微分方程是：（A）022vqdxtd（B）1()0vddtqrdrdr（C）022vqdrtd（D）022vqdxtd由于稳态，由于外表面绝热，内部的产生的热只能在两端散热。答案D2-1-3（2009年）一固体壁面与流体相接触，内部的温度变化遵循热传导方程，其边界条件为：（A）fwwtthnt（B）fwwtthnt（C）wfwtthnt（D）fwwtthnt解析：本题的边界条件为第三类边界条件，表达式为fwwtthnt答案：A2-1-4（2010年）下列物质的导热系数，排列正确的是：（A）铝钢铁混凝土木材（B）木材钢铁铝混凝土（C）木材钢铁混凝土铝（D）木材混凝土钢铁铝解析：表1典型材料导热系数的数值范围2名称导热系数[W/(m·K)]纯金属50--415合金12--120非金属固体1--40液体（非金属）0.17--0.7绝热材料0.03--0.12气体0.007--0.17纯金属的导热系数银铜铝铁，钢铁是合金。答案：D2-1-5（2011年）下列说法正确的是：（A）空气热导率随温度升高而增大（B）空气热导率随温度升高而下降（C）空气热导率随温度升高而保持不变（D）空气热导率随温度升高可能增大也可能减小解析：空气热导率随温度升高而增大。答案：A2-1-6（2012年）下列导热过程傅立叶定律表述中，不正确的是：（A）热流密度q与传热面积成正比（B）导热量与温度梯度成正比（C）热流密度q与传热面积无关（D）导热量与导热距离成反比解析：一维导热中，傅里叶定律的表达式：dtqdx，或dtAdx热流密度是单位面积的热流量，在傅里叶定律表述中，与温度梯度成正比，与传热面积无关。答案：A2-1-7（2013）年纯金属热导率随温度升高而：（A）不变（B）上升（C）下降（D）先上升后下降解析：纯金属热导率（导热系数）随温度升高而下降。合金热导率（导热系数）随温度升高而升高。答案：C2-1-8（2014）当天气由潮湿变为干燥时，建筑材料的热导率可能会出现（）。（A）木材、砖及混凝土的热导率均有明显增大（B）木材的热导率下降，砖及混凝土的热导率不变（C）木材、砖及混凝土的热导率一般变化不大（D）木材、砖及混凝土的热导率均有下降3解析：木材、砖及混凝土均为多孔材料，当天气由潮湿变为干燥时其内部蓄存的水分下降，热导率下降。答案：D2.1-9（2016年）导热过程的傅里叶定律对于下列材料中不适用：（A）钢铁生铁块（B）树木原材料（C）煅烧前的干泥砖（D）锻打后的金属【解析】傅里叶定律只适合各项同性材料，一般人造材料是各项同性材料。树木是典型的各项异性材料。【答案】B2.2稳态导热2-2-1（2005年）在一条蒸汽管道外敷设厚度相同的两层保温材料，其中材料A的导热系数小于材料B的导热系数，若不计导热系数随温度的变化，仅从减小传热量的角度考虑，哪种材料应敷在内层？（A）材料A（B）材料B（C）无所谓（D)不确定解析：对于圆筒型材料散热问题，内侧温度变化率较大，故将导热系数较小的材料布置在内侧，将充分发挥其保温作用。答案：A2-2-2（2006年）在外径为133mm的蒸汽管道外覆盖保温层，管道内是温度为300℃饱和水蒸气。按规定，保温材料的外层的温度不得超过50℃。若保温材料的导热系数为0.05W/(m·℃)，为把管道热损失控制在150W/m以下，保温层厚度至少应为：（A）92mm（B）46mm（C）23mm（D）184mm解析：忽略水蒸汽与管道内壁的对流换热热阻、忽略管道材料本身的导热热阻。设保温材料厚度为，则1212ln2lttqdd，3005015011332ln20.05133，得=45.76mm答案：B2-2-3（2007年）采用稳态平板法测量材料的导热系数时，依据的是无限大平板的一维稳态导热问题的解。已知测量材料两侧的温度分别是60℃和30℃，通过材料的热流量为1W。若被测材料的厚度为30mm，面积为0.02m2，则该材料的导热系数为：（A）5.0W/(m·K)（B）0.5W/(m·K)（C）0.05W/(m·K)（D）1.0W/(m·K)解析：根据一维平壁稳态导热公式12wwttA，得出1210.030.05()0.02(6030)wwAttW/(m·K)答案：B2-2-4（2007年）对于无限大平壁的一维稳态导热，下列陈述中哪一项是错误的：（A）平壁内任何平行于壁面的平面都是等温面4（B）在平壁中任何两个等温面之间温度都是线性变化的（C）任何位置上的热流密度矢量垂直于等温面（D）温度梯度的方向与热流密度的方向相反解析：当导热系数不是常数，是温度的函数，0(1)bt，温度分布为二次曲线，如图中b0和b0的线。答案：B2-2-5（2008年）一条架设在空气中的电缆外面包敷有绝缘层，因通电而发热，在稳态条件下，若剥掉电缆的绝缘层而保持其它条件不变，则电缆的温度会：（A）升高（B）降低（C）不变（D）不确定解析：由于电缆外面包敷的绝缘层的临界热绝缘直径是大于电缆外径的，绝缘层不仅能起电绝缘作用，还减少热阻，有加强电缆散热作用。若剥掉电缆的绝缘层而保持其它条件不变，电缆的热阻增加，温度升高。答案：A2-2-6（2008年）一建筑的外墙由A、B两层材料复合而成，内层是材料A，其导热系数为A，壁厚为A。外层材料是B，导热系数为B，壁厚为B。内侧空气温度为it，与壁面的对流传热系数为ih，外侧空气温度为ot，与壁面的对流传热系数为oh。若已知两层材料交界面的温度为ABt，则以下关于传热量计算的公式中，正确的是：（A）BBAAoittq（B）oBBAAioABhhttq11（C）oBBoABhttq1（D）oBBAAoABhttq1解析：长物性无内热源一维稳态导热，热流密度是常数，热流密度等于温差与所对应的热阻之和的比值，根据本题已知条件可写成1111ioABoiABABBAiABoBoiAttttttqhhhh答案：C2-2-7（2009年）在外径为133mm的蒸汽管道外覆盖保温层，管道内是温度为300℃饱和水蒸气。按规定，保温材料的外层的温度不得超过50℃。若保温材料的导热系数为0.05W/(m·℃)，若保温层厚度为46mm，则每米管道的热损失应为：（A）250W（B）150W（C）50W（D）350W解析：忽略水蒸汽与管道内壁的对流换热热阻、忽略管道材料本身的导热热阻。设保温材料厚度为，则51230050149.38Wm1210.13320.046lnln220.050.133lttqdd答案：B2-2-8（2010年）单层圆柱体内一维径向稳态导热过程中，无内热源，物性参数为常数，则下列说法正确的是：（A）导热量为常数（B）导热量为半径的函数（C）单位长度热流量lq为常数（D）单位长度热流量lq只是长度l的函数解析：12211ln2lttqdd，12211ln2ttdld；根据题意知，圆柱内外径已知，长度不确定，则单位长度热流量lq为常数答案：C2-2-9（2011年）圆柱壁面双层保温材料敷设过程中，为了减小保温材料用量或减少散热量，应该采取措施：（A）导热率较大的材料在内层（B）导热率较小的材料在内层（C）根据外部散热条件确定（D）材料的不同布置对散热量影响不明显解析：对于圆柱壁材料散热问题，壁面内侧温度变化率较大，故将导热系数较小的材料布置在内层，将充分发挥其保温作用。答案B。2-2-10（2011年）在双层平壁无内热源常物性一维稳态导热计算过程中，如果已知平壁的厚度和导热率分别为δ1、λ1、δ2和λ2，如果双层壁内、外侧温度分别为t1和t2，则计算双层壁面交界面上温度tm错误的关系式是：（A）121212mmtttt（B）112121121mtttt（C）212122122mtttt（D）122121mmtttt解析：长物性无内热源一维稳态导热，热流密度是常数，热流密度等于温差与所对应的热阻之和的比值，根据本题已知条件可写成121212121212mmttttttq答案：D62-2-11（2012年）外径为25mm和内径为20mm的蒸汽管道进行保温计算时，如果保温材料热导率为0.12W/(m·K)，外部表面总散热系数为12W/(m2·K)，则热绝缘临界直径为：（A）25mm（B）20mm（C）12.5mm（D）10mm解析：220.120.02m20mm12inscoutdh答案：B2-2-12（2013）一维大平壁稳态无内热源导热过程中，当平壁厚度一定时，不正确的说法是：（A）平壁内温度梯度处处等（B）材料热导率大，则两侧温差小（C）热导率与温度梯度乘积相等（D）热流量为常数解析：当导热系数不是常数时，平壁中温度分布不是直线，平壁内温度梯度处处不等答案：A2-2-13（2014）外径为50mm和内径为40mm的过热高压高温蒸汽管道保温过程中，如果保温材料的热导率为0.05W/(m·K)，外部表面总散热系数为5W/(m2·K)，此时（）。（A）可以采用该保温材料（B）降低外部表面总散热系数（C）换选热导率较低的保温材料（D）减小蒸汽管道外径解析：只要管道外径大于临界热绝缘直径，保温材料就可用。220.050.02m=20mm5inewddh，可用。答案：A2.2-14（2016年）金属表面之间的接触热阻，可以通过一定的技术方法进行减小。下列方法中不正确的措施是：（A）抽真空或灌注氮气（B）清除表面污垢并涂导热剂（C）加压力挤压，增加接触（D）表面进行磨光和清洗【解析】金属表面之间的接触热阻，是由于金属表面之间有缝隙，里面有空气，产生比较大的热阻，增加挤压力、磨光、去垢、涂导热剂都可减小接触热阻。抽真空增加接触热阻；灌注氮气，接触热阻变化很小。【答案】A2.3非稳态导热2-3-1（2009年）将初始温度为0t的小铜球放入温度t的水槽中，如果用集总参数法来分析，则在经过的7时间等于时间常数)/(hAcVr时，铜球的温度应为：（A）0632.0368.0tt（B）0382.0618.0tt（C）05.05.0tt（D）0368.0632.0tt解析：0exp()exp()rhAcV；当r，00()exp(1)0.368()tttttt00.3680.632ttt答案：D2-3-2（2010年）一小铜球，直径为12mm，导热系数为26W/(m·K)，密度为8600kg/m3，比热容为343J/(kg·K)，对流传热系数为48W/(m2·K)，初始温度为15℃，放入75℃的热空气中，小球温度到70℃需要的时间为（A）915s（B)305s（C）102s（D）50s解析：0lnhAcV，003lnln7075ln15753053488600