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热控试卷及答案

考试时间：______分钟总分：______分姓名：______

一、选择题（每小题2分，共20分。下列每小题均有四个选项，请将正确选项的字母填在题后的括号内）

1.下列哪个物理量是描述系统内部分子热运动动能的统计平均值？

A.温度B.热量C.内能D.熵

2.对于稳态导热，通过某一截面的热流密度与该截面的什么因素有关？

A.温度差B.材料导热系数C.截面面积D.以上所有因素

3.下列哪种热传递方式是依靠流体内部质点宏观迁移来传递热量？

A.传导B.对流C.辐射D.扩散

4.在稳态自然对流中，提高竖直平壁表面的温度，其热传递系数通常会发生什么变化？

A.减小B.增大C.不变D.无法确定

5.下列哪种材料通常被认为是最理想的红外辐射吸收体和发射体？

A.金属B.玻璃C.黑色涂料D.透明塑料

6.在一套管式热交换器中，冷、热两种流体进行逆流换热，与顺流换热相比，其冷、热流体出口温度范围通常有何不同？

A.逆流时冷流体出口温度更高，热流体出口温度更低B.逆流时冷流体出口温度更低，热流体出口温度更高C.逆流时两者出口温度范围相同D.逆流时热流体出口温度范围更宽

7.描述流体流动状态的无量纲数是？

A.雷诺数B.普朗特数C.努塞尔数D.格林布数

8.某种热控涂层的主要功能是反射太阳辐射，其红外发射率应接近于？

A.0B.1C.0.5D.与太阳光谱无关

9.热管作为一种高效传热元件，其内部工作介质的循环主要依靠什么驱动的？

A.热传导B.蒸汽压力差C.磁场力D.外部泵

10.在航天器热控设计中，选择多孔材料作为散热器表面涂层，其主要目的是什么？

A.增加涂层导热系数B.减少太阳辐射吸收C.增强红外辐射散热D.防止表面结冰

二、填空题（每小题2分，共20分。请将答案填写在横线上）

1.传热的基本方式有________、对流和辐射。

2.热力学第一定律的表述之一是能量守恒定律，其数学表达式（以稳态流动系统为例）为________。

3.描述流体粘性力作用的无量纲数是________。

4.斯蒂芬-玻尔兹曼定律描述了理想黑体辐射能力与其绝对温度的四次方关系，该定律的数学表达式为________。

5.热交换器中，冷热流体之间的温差与平均对数温差（LMTD）之比定义为________。

6.用于测量温度的仪器，其感温元件的静态特性指标主要有灵敏度、线性度、迟滞和________。

7.热控涂层按功能可分为反射涂层、吸收涂层、________和多层膜涂层。

8.热管的核心部件包括吸液芯、管壳和________。

9.在热控工程中，描述材料阻止热传导能力的物理量是________。

10.对流换热过程总是伴随着流体的________和流体的物理性质（如温度、密度）变化引起的浮力驱动。

三、判断题（每小题1分，共10分。请将“正确”或“错误”填在题后的括号内）

1.热力学系统的熵在可逆绝热过程中保持不变。（）

2.任何物体的温度越高，其对外发射的辐射能的波长越短。（）

3.在相同的温度差下，导热系数越大的材料，其单位厚度的热阻越小。（）

4.对流换热的热传递系数总是大于导热的热传递系数。（）

5.热管是一种依靠内部工作介质相变进行热量传输的“无工质”热交换器。（）

6.空气是导热系数很小的气体，因此常被用作高性能绝热材料的核心层。（）

7.黑体的吸收率等于1，其发射率也一定等于1。（）

8.雷诺数是表征流动状态的无量纲数，它综合了流体的惯性力与粘性力之比。（）

9.普朗特数是表征流体物性影响传热过程的无量纲数，其物理意义是动量扩散率与热扩散率的比值。（）

10.热控涂层的光学特性（如反射率、发射率）通常与波长有关。（）

四、计算题（每小题10分，共30分）

1.一根直径为0.02m的铜导线（导热系数为400W/(m·K)），两端分别维持100°C和50°C。求单位长度的热传导热流密度。

2.一个竖直放置的表面温度为80°C的黑体平板，置于300K的环境空气中。假设自然对流是主要的散热方式，估算该平板的等效对流换热系数（提示：可参考相关经验公式，或说明估算思路）。

3.在一个简单的平板热交换器中，冷流体从20°C加热到70°C，热流体从120°C冷却到80°C。求此热交换过程的平均对数温差（LMTD）。

五、简答题（每小题8分，共2