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公用设备工程师-专业基础（暖通空调、动力）-传热学非稳态导热［单-
2.3选题］在非稳态导热过程中，瞬态导热过程根据温度的变化特性可以分为三个不
1.同的阶段，下列说法中不正确的是（）（江南博哥）［年真题］在2014A.
0.2VFo8的时间区域内，过余温度的对数值随时间线性变化的时间区域内，温度变化受初始条件影响最大B.Fo
0.2最初的瞬态过程是无规则的，无法用非稳态导热微分方程描述C.如果变化过程中物体的数很小，则可以将物体温度当作空间分布均匀计算正D.Bi确答案C参考解析非稳态的三个阶段中，初始阶段和正规状态阶段是以傅里叶数Fo=
0.2为界限项，在正规状态阶段（）过余温度的对数值随时间按线性规律A
0.2Fo-,变化；项，为初始阶段，该阶段内受初始条件影响较大，且各个部分的B FoV
0.2变化规律不相同；项，非稳态的导热微分方程在描述非稳态问题时并未有条件C限制，即便是最初阶段也是可描述的；项，毕渥准则数为导热热阻与对流热阻D Bi的比值，当较小时，说明物体的导热热阻接近为零，因此可以将物体温度当作Bi空间分布均匀计算［单选题］当固体导热过程数趋于无限大时，描述该物体导热性质的正确说法
2.Bi是（）［年真题］2016物体温度可以近似等于流体温度A.物体内部导热能力远大于物体换热能力B.物体内部温度变化速度相对较快C.边界壁面温度等于流体温度D.正确答案D参考解析毕渥准则（）表示物体内部导热热阻（/入）与物体表面对流Bi=h6/X6换热热阻（）的比值，固体导热过程数趋于无限大时，导热热阻远远大于对1/h Bi流换热热阻，这意味着表面传热系数趋于无限大，即对流换热的热阻趋于零，但内部导热热阻的大小无法确定，这时物体的表面温度几乎从冷却过程一开始便立即降低到流体的温度，即边界壁面温度等于流体温度，而物体内部的温度变化未可知对于普通圆柱体=七为半径D.1R正确答案D参考解析毕渥准则的公式为入式中，为对流换热系数；为物体的Bi=hL/h L特征尺度；入为导热系数当时，物体表面的对流热阻远大于物体的导热Bi
0.1热阻，热量在物体内部的传导无限快，可近似认为物体温度是均匀的，可以采用集总参数法计算物体非稳态导热过程时，特征尺度确定标准为
①对于无限L大平板，为平板厚度的一半；
②对于无限长圆柱体，；
③对于圆球体，L=5,6L=R/2为半径；
④对于不规则的物体，（体积）（散热面积）L=R/3,R L=V/F［单选题］将初始温度为的小铜球放入温度的水槽中，如果用集中参数法
5.t t-来分析，则在经过的时间等于时间常数时，铜球的温度应为［Tr=PCV/hA2009年真题］A.
0.368too+
0.632t0B.
0.618too+
0.382t0C.
0.5too+
0.5t0D.
0.632te+
0.368t0正确答案D参考解析非稳态导热温度场与时间关系为h JT一一6=8exp-r=dexppcV可知，当时间时,T=J=PV C/hAp}c x=e=e~=
0.368t=
0.632ts+O.368t0o［单选题］.某小铜球的直径热导率密度比热容612mni,26W/m-K,8600kg/m3,343J/外部传热系数2初始温度℃放入℃的热空气中，该小铜球kg-K,48W/m-K,1575温度达到的时间大约需要［年真题］秒70C2010A.915秒B.305秒C.102秒D.50正确答案B参考解析计算步骤如下
①判断是否能用集总参数法求解毕渥准则的公式为入由题意可得，传Bi=h5/热系数2特征尺寸导热率入h=48W/m•K,5=R/3=
0.002m,=26W/贝因此，可以用利用集总参数法求解m-K,1J Bi=48X
0.002/26=
0.042VO.1
②计算时间应用集中参数法的时间公式为8600x343x
0.006,75-70---------X In」=305ls因此，该小铜球温度达到的时间大约需70c要305s［单选题］根据常热流密度边界条件下半无限大物体的非稳态导热分析解，渗透
7.厚度与导热时间的关系可以表示为其中为热扩散系数，为常6T aC数［年真题］2017A.6T=a TB.8T=C T蜀i防.，D j正确答案D参考解析对于常热流密度边界条件下的非稳态导热，其热渗透厚度满足，85=际=而其中是物质的热扩散系数，为常数则热渗透厚度也可以表示为J
3.465燃统二伫々式中，为常数，且裔=；,•猫而C3［单选题］下列几种表达准则的含义，正确的应是
8.Bi准则愈大，则物体内部导热热阻愈小A.Bi准则愈小，则物体内部导热热阻愈大B.Bi准则愈大，则物体内部温度愈快趋向于一致C.Bi准则表示物体内部导热热阻与物体表面对流换热热阻之比D.Bi正确答案D参考解析毕渥准则是表征物体内部导热热阻与物体表面对流换热热阻的8/X1/h比值，即、=/入/数值的大小直接反映物体内的温度分布状况Bi=h6/51/h oBi准则越小，表示导热热阻越小，外部热阻越大，表示物体内部温度易趋向于均Bi匀；准则越大，表示导热热阻越大，外部热阻越小，则意味着物体内部温度场Bi的不均匀性非常强烈，情况较复杂［单选题］关于和准则，下列说法错误的是
9.Bi Nu和的表达式一样，式中物理量含义相同A.Bi Nu是反映瞬态稳态导热问题的无量纲准则B.Bi是反映对流换热问题的无量纲准则C.Nu准则和准则没有关系D.Bi Nu正确答案A参考解析毕渥准则和努谢尔准则的表达式一样，都为入，但式中物理Bi Nuhl/量入含义不同数中，入是导热物体的导热系数；数中，入是流体的导热系Bi Nu数数的物理意义表示壁面附近的流体的无量纲温度梯度，它表示流体对流换Nu热的强弱；数的物理意义是导热体内部导热热阻与外部对流热阻的相对大小Bi［单选题］在下列哪种情况下可用集总参数法求解物体的瞬态加热或冷却问题
10.Oo物体几何尺寸很小A.物体导热热阻很小B.物体导热系数很大C.物体与流体间表面传热系数很大D.正确答案B参考解析集总参数法毕渥数的定义公式为入/式Bi
0.Io Bi=hb/N=5/1/h o中，为表面传热系数；为特征尺寸；入为导热系数当导热热阻入很小或表h66/面对流换热热阻很大即物体与流体间表面传热系数很小时，毕渥数很小，1/h Bi故可用集总参数法求解物体瞬态加热或冷却的问题［单选题］.一直径为的热电偶，热电偶材料的人・
110.5mm=125W/m K,P=3・热电偶初始温度为℃突然将其放入℃的气流中，8930kg/m,c=400J/kg K25,120热电偶表面与气流间的表面传热系数2求热电偶的过余温度达到初h=95W/m•K,始过余温度的时所需的时间为1%sA.8〜12B.13〜17C.18〜22D.23〜27正确答案B参考解析计算步骤如下
①计算毕渥准则数判断是否能用集总参数法计算毕渥准则数的计算公式为Bi,Bi入式中，为表面传热系数，2；入为材料的热导率，；Bi=h5/h W/m•K W/m•K为材料的定型尺寸在该题中，则68=d/2=
0.00025m Bi=95X
0.00025/125=
0.o当时,可近似地认为物体温度是均匀一致的，则可以用集总参数00019VO.1Bil法来求解问题
②用集总参数法求解时间,即式中，为过余温度，T Ine/=—hA T/P eV；为材料面积；为材料体积；为表面传热系数；为材料密度则时间6=t—tf Av h P为T=一二—r In-稣hApcR,I-t.8930x400x
0.00025,1In—3x95100因此，热电偶的过余温度达到初始过余温度的=144s设时所需的时间为13〜17s［单选题］
12.将温度为20℃的热电偶突然放入200C的空气中，后测得热电偶的温度为℃则热电偶温度上升到℃所需要的时10s80,180间为A.
49.25s B.
54.19s C.
65.36sD.
35.12s正确答案B参考解析由于热电偶的导热系数很大，因此近似认为物体温度是均匀一致的，采用集总参数法求解问题集总参数法的公式为式中，过9=0exp[-hAT/p eV]o o余温度为流体温度；初始温度；为物体体积；为表面积；=t—tf,tf o=t°—tf VA工为时间；为对流传热系数；为物体密度；为物体比热容可得hPc T./T=In92yin9O/In9/ln9,代入数据即可求得，热电偶温度上升到180℃所需时间T为2o2In—20/—180乙=10x———4——=
54.19s•ln-120/-180。
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