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中石油《热质交换原理与设备》2025年春学期在线作业试卷及答案

考试时间：______分钟总分：______分姓名：______

一、单项选择题（每题2分，共20分。请将正确选项的字母填在题后的括号内）

1.下列哪种传热方式是依靠物质内部粒子振动和碰撞进行的热量传递？（）

A.对流换热

B.辐射换热

C.导热

D.扩散传质

2.在稳定导热过程中，通过某一截面的热量传递速率（）

A.随时间变化

B.随位置变化

C.恒定不变

D.只与截面积有关

3.传热过程的强化，意味着（）

A.总传热系数增大

B.热阻增大

C.对流换热热阻增大

D.导热热阻增大

4.对于管内强制对流换热，随着流速的增加，努塞尔数（Nu）通常（）

A.减小

B.不变

C.增大

D.先增大后减小

5.在稳态传热过程中，通过热交换器壁面的热流密度（q/A）是（）

A.零

B.非零常数

C.随位置变化

D.无法确定

6.对流传热系数（h）的定义式为Δt/δt，其中δt通常代表（）

A.流体与壁面的温度差

B.壁面温度

C.流体温度

D.环境温度

7.以下哪种热交换器通常适用于处理流量较大、传热温差较小的场合？（）

A.套管式热交换器

B.翅片管式热交换器

C.板式热交换器

D.螺旋板式热交换器

8.费克定律描述的是（）

A.热量传递的规律

B.功率传递的规律

C.质量扩散的规律

D.压力传递的规律

9.在传热单元数（NTU）法中，NTU的物理意义是（）

A.传热面积

B.总热阻

C.传热单元的倒数

D.无量纲传热参数

10.翅片的主要作用是（）

A.减小压降

B.增大传热面积，强化传热

C.减小传热热阻

D.改善流体流动

二、填空题（每空1分，共15分。请将正确答案填在横线上）

1.传热的三种基本方式是导热、______和辐射换热。

2.牛顿冷却定律描述了______换热的规律，其表达式为q=h(T_s-T_f)。

3.传热过程的热阻是指______对传热的阻碍作用。

4.在稳态导热中，通过导热物体的热量传递速率与材料的热导率、温度梯度和______成正比。

5.对流传热过程的热阻主要集中在______一侧。

6.热交换器选型时，需要考虑的主要因素有______、______、结构和成本等。

7.分子扩散是指物质在______作用下发生的宏观流动。

8.当两流体的温度差较大时，为减小温差引起的误差，常采用______计算平均温差。

9.热平衡方程表明，在稳态条件下，热交换器______侧流体的热量等于______侧流体的热量。

10.螺旋板式热交换器具有______紧凑、______传热效率高等特点。

三、判断题（每题1分，共10分。请将“正确”或“错误”填在题后的括号内）

1.热量总是自发地从高温物体传向低温物体。（）

2.绝热材料的热导率一定为零。（）

3.对流换热的热阻一定小于导热热阻。（）

4.增大传热面积可以有效提高热交换器的传热效果。（）

5.在稳态传热中，任何位置的总热流密度都是相同的。（）

6.扩散传质是物质分子自身的运动引起的。（）

7.NTU-ε法适用于计算顺流和逆流两种流动布置的热交换器。（）

8.翅片主要用于需要强化对流换热的表面。（）

9.热交换器运行时，冷热流体的出口温度总是不同的。（）

10.板式热交换器通常适用于处理清洁、腐蚀性强的流体。（）

四、简答题（每题5分，共20分）

1.简述强化传热的基本途径。

2.简述管壳式热交换器中冷热流体可能的流动布置方式及其优缺点。

3.简述分子扩散和对流扩散的区别。

4.简述热交换器设计中热平衡方程的意义。

五、计算题（共30分）

1.（10分）一平壁厚δ=0.05m，壁面两侧温度分别为T?=150°C和T?=50°C。已知壁面热导率λ=45W/(m·K)。试求通过该平壁的导热热流密度q/A（单位：W/m2）。

2.（10分）一管内强制对流换热，管内流体温度为T_f=80°C，管壁温度为T_s=120°C，对流换热系数h=5000W/(m2·