《传热学》习题课(对流换热部分)ppt课件.ppt

《《传热学》习题课(对流换热部分)ppt课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《传热学》习题课(对流换热部分)ppt课件.ppt（126页珍藏版）》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、传热学习题课（对流换热部分）课件制作：尹华杰传热学传热学课课 件件第五章 对流换热复习题1. 试用简明的语言说明热边界层的概念。答：在对流换热情况下，在固体附近存在一薄流体层，在该层中流体温度沿垂直壁面方向从壁面处的温度等于壁温，急剧变化到流体主流温度，而在流体主流区的温度变化率可视为零。传热学传热学课课 件件第五章 对流换热复习题2. 与完全的能量方程相比，边界层能量方程最重要的特点是什么？答：完全二维稳态无内热源情况下的能量方程： ；边界层能量方程： 。边界层能量方程的重要特点是：没有项 。2222ytxtcytvxtup22ytcytvxtup22xt传热学传热学课课 件件第五章 对流换

2、热复习题3. 式（5-4）与导热问题和第三类边界条件式 （2-17）有什么区别？答：式（5-4） ，式（2-17）为： 。两者的区别是：两式中的导热系数不同，（5-4）式中的导热系数是流体的，而（2-17）式的导热系数是固体壁的；两者的温度梯度不同，（5-4）式中是流体边界层在壁面处的温度梯度，而（2-17）式中的温度梯度是固体在与流体接触壁面处的温度梯度。式（5-4）中的h未知，（2-17）式中的h已知。其它参数两者相同。0yytthfwwtthyt传热学传热学课课 件件第五章 对流换热复习题4. 式（5-4）表明，在边界上垂直于壁面的热量传递完全依靠导热，那么在对流换热过程中流体的流动起什

3、么作用？答：流体的流动作用为：保持边界层的厚度，因为边界层的产生是由于流体粘性而产生的，流体的流动速度是决定边界层的厚度的主要因素之一；把经边界层以导热形式交换的热量，通过流体流动传出或传入流动的流体，实现对流换热。传热学传热学课课 件件第五章 对流换热复习题5. 对流换热问题完整的数学描写应包括什么内容？既然对大多数实际对流换热问题尚无法求得其精确解，那么建立对流换热问题的数学描写有什么意义？答：应包括：质量守恒方程式，即连续性方程；动量守恒方程式，即纳维斯托克斯方程；能量守恒方程式。传热学传热学课课 件件第五章 对流换热复习题对流换热问题的数学描写的意义为：从分析求解方面，可以根据实际对流

4、换热过程，数学公式中各参数及其导数的量级大小分析，简化方程，求得符合实际传热问题的近似解；从数学公式中，可看出动量方程与能量方程存在类似形式，可利用比拟方法，建立两者关系，利用阻力系数相对容易求解或容易测定，求解传热关系式；从实验回归表面传热系数方面，通过控制方程和定解条件，运用相似原理及量纲分析，指导实验设计和数据回归。传热学传热学课课 件件第五章 对流换热习题5-1对于流体外掠平板的流动，试利用数量级分析的方法，从动量方程引出厚度的如下变化关系式：解：在流动边界层中，y、v的量级是边界层厚度级，u、x的量级较大。在体积力和介质压力可忽略的情况下，稳态、二维、无内热源的动量方程为：xxRe1

5、传热学传热学课课 件件第五章 对流换热习题等号左端第一项比第二项大很多，忽略第二项；等号右端括号内第一项比第二项小很多，忽略第一项，面对常见流体是2量级。222222222uxuuxuuxuuxuuyuxuyuvxuuxuxxuxxuxuRe112222传热学传热学课课 件件第五章 对流换热习题5-2对于油、空气及液态金属。分别有Pr1、Pr1、Pr1。试就外掠等温平板的层流边界层流动，画出三种流体边界层中速度分布与温度分布的大致图像（要能显示出与t的相对大小）解： 20的液态金属水银：=11.410-8m2/s，Pr=2.7210-2024681002 1034 1036 1035.074

6、1030 x( )t x( )100 x3131Pr64. 452. 4Pr52. 464. 4uxuxt传热学传热学课课 件件第五章 对流换热习题20的空气：=15.0610-6m2/s，Pr=0.7033131Pr64. 452. 4Pr52. 464. 4uxuxt024681005 1030.010.0150.020.0201 x( )t1 x( )100 x传热学传热学课课 件件第五章 对流换热习题解：20的14#润滑油：=410.910-6m2/s，Pr=48463131Pr64. 452. 4Pr52. 464. 4uxuxt024681000.020.040.060.080.1

7、0.09402 x( )t2 x( )100 x传热学传热学课课 件件第五章 对流换热习题5-3流体在两平行平板间作层流充分发展的对流传热（见附图）。试画出下列三种情形下充分发展区域截面上的流体温度分布曲线：(1) qw1=qw2；(2) qw1=2qw2；(3) qw1=0。解： (1) qw1=qw2时，热边界层相同，流体温度为抛物线分布qw2qw1qw2qw1传热学传热学课课 件件第五章 对流换热习题(2) qw1=2qw2时，qw1侧热流量大，流体温度被加热的温度高，温度梯度大，形成的边界层薄，qw2侧热流量小，流体温度被加热的温度低，温度梯度小，形成的边界层厚(3) qw1=0时，q

8、w1侧的热流量为0，温度梯度为0，qw2侧热流量一定，温度分布与正常相同，为抛物线分布qw2qw1=2qw2qw2qw1=0传热学传热学课课 件件第五章 对流换热习题5-4设某一电子器件的外壳可以简化成附图所示的形状，截面呈正方形，上、下表面绝热，而两侧竖壁分别维持在th及tc（thtc）。试定性地画出空腔截面上空气流动的图像。解：th及tc使近壁介质产生密度差，上下壁面绝热，无热量传递，高温侧上升的气体的流速和温度高于低温侧上升的气体的流速和温度。从而形成如图所示的环流。thtc绝热传热学传热学课课 件件传热学传热学课课 件件传热学传热学课课 件件传热学传热学课课 件件传热学传热学课课 件件

9、传热学传热学课课 件件传热学传热学课课 件件第五章 对流换热习题5-7温度为80的平板置于来流温度为20的气流中。假设平板表面中某点在垂直于壁面方向的温度梯度为40/mm，试确定该处的热流密度。解：气体的定性温度为： 由于一般气体的导热系数与空气的非常接近，采用空气的导热系数：查附录5得，50时：=0.0283W/mK50208021mtWytqy11321000400283. 00传热学传热学课课 件件第五章 对流换热习题5-8取外掠平板边界层的流动由层流转变为湍流的临界雷诺数（Rec）5105，试计算25的空气、水及14号润滑油达到Rec数时所需的平板长度，取u=1m/s。解： 查附录8和

10、10，25时：ulRe传热学传热学课课 件件ml：ml：ml：ulsm：sm：sm：ccccc85.156107 .313500000144775. 0109055. 0500000;765. 71053.155000005000001500000Re/107 .31325 .2169 .41014/109055. 02805. 0006. 1/1053.1521606.15666262626号润滑油时水时空气时号润滑油水空气传热学传热学课课 件件第五章 对流换热习题5-23对置于气流中的一块很粗糙的表面进行传热试验，测得如下的局部换热特征性的结果：其中特征长度x为计算点离开平板前缘的距离。试

11、计算当气流温度t=27、流速u=50m/s时离开平板前缘x=1.2m处的切应力。平壁温度tw=73。 解：由比拟理论，湍流时：319 . 0PrRe04. 0 xxNu 传热学传热学课课 件件Paxusmsmkg：，ttt：xuxuNuNuuxwxwmxxwxw564.212 . 150106 .19698. 0103426. 304. 0103426. 31095.172 . 150Re698. 0Pr/1095.17/106 .1950850273272PrRe04. 06314 . 59 . 066266319 . 0时空气的物性为查附录边界层的定性温度传热学传热学课课 件件第五章 对流

12、换热习题5-10两无限大平板之间的流体，由于上板运动而引起的层流粘性流动，文献中常称库埃特流。若不计流体中由于粘性而引起的机械能的转换。试求解流体的速度与温度分布。上板温度为tw2，下板温度为tw1。 Hyxtw2u(y)t(y)tw1uH传热学传热学课课 件件第五章 对流换热习题解：由于为两无限大板间的流动，流速场与温度场与x、z坐标无关，在稳态情况下，仅是y坐标的函数，传热学基本方程：能量守恒方程斯托克斯方程纳维连续性方程2222222222220ytxtcytvxtutyvxvypFyvvxvuvyuxuxpFyuvxuuuyvxupyx传热学传热学课课 件件第五章 对流换热习题在层流粘

13、性流动条件下，y向速度v=0，x向速度u是y的函数，温度t是y的函数，传热学基本方程成为：边界条件为：02222dytdxpyu12;00wHwttuuHyttuy传热学传热学课课 件件第五章 对流换热习题速度和温度分布由于两板无限大，稳态情况下压力沿x方向的变化率为常数，积分简化动量方程可得：代入上下面的速度边界条件得： xfyxfyxpuxfyxpyu2121211 HxpHuxfxfH21021yHuHyyxpuH)(212传热学传热学课课 件件第五章 对流换热习题速度和温度分布积分简化能量方程可得：代入上下面的温度边界条件得： xfyxft43yHttttwww212传热学传热学课课

14、件件第五章 对流换热习题5-14 实验测得一置于水中的平板某点的切应力为1.5Pa，如果水温与平板温度分别为15与60，试计算当地的局部热流密度。解：定性温度为： 采用线性插值，查附录9得tm5 .3726015mKW /62225. 010225.628 .615 .6330405 .37408 .61587. 431. 442. 530405 .374031. 4Pr2传热学传热学课课 件件第五章 对流换热习题切应力与Re数的关系局部换热系数局部热流密度ww664. 0ReRe664. 0313121Pr664. 0332. 0PrRe332. 0wxxxhxxthqwxx838. 615

15、60Pr664. 0332. 031传热学传热学课课 件件第五章 对流换热习题5-21 夏天，常常将饮料容器置于冰水中来冷却饮料。为了加速冷却，有人提出了这样一个专利：将饮料壳体（例如易拉罐）绕其轴线在冰水中做转动。如果能实现饮料瓶或易拉罐绕其轴线的纯转动，试从对流传热基本方程出发，分析这样的方法能否加速饮料的冷却？传热学传热学课课 件件第五章 对流换热习题答：能加速饮料的冷却。因为易拉罐中的饮料一般不灌满，当易拉罐水平放置时，上部有一气体空间。易拉罐转动起来后，由于饮料的粘性使饮料与罐体壁一起转动，饮料沿圆周方向发生层间相对运动，其运动速度大于静止时，使Re数增大，边界层减薄，表面传热系数增

16、大，传热量加大，加速饮料的冷却传热学传热学课课 件件第六章 单相对流传热的实验关联式复习题1. 什么叫做两个同类的物理现象相似？相似的物理现象有什么共性？怎样才能做到两个物理现象相似？答：如果两个同类的物理现象，在相应时刻与相应地点上与现象有关的物理量一一对应成比例，则称此两物理现象彼此相似。共性：同名相似特征数相等，单值性条件相似。在两个同类物理现象的初始条件、边界条件、几何条件和物理条件相似时，可做到两个物理现象相似。传热学传热学课课 件件第六章 单相对流传热的实验关联式复习题2.试举出工程技术中相似原理应用的两个例子。答：泵、风机和压缩机的流体过程非常复杂，在泵、风机和压缩机的设计时常采

17、用相似原理来进行实验和设计。换热设备的设计也常采用相似原理进行实验和设计。传热学传热学课课 件件第六章 单相对流传热的实验关联式复习题3. 当一个由若干个有量纲的物理量所组成的实验数据换成数目较少的无量纲量后，这个实验数据的性质与地位起了什么变化？答：可以极大地减少实验次数，并且根据相似原理，个别试验所得出的结果已上升到代表整个相似组的地位，所得结果具有一定的通用性。传热学传热学课课 件件第六章 单相对流传热的实验关联式复习题4-1. 什么是内部流动？什么是外部流动？答：内部流动：换热壁面上的流动边界层与热边界层可能受到邻近壁面存在的限制，流体被约束在周边封闭的壁面内的流动。外部流动：换热壁面

18、上的流动边界层与热边界层自由发展，不会受到邻近壁面存在的限制的流动。传热学传热学课课 件件第六章 单相对流传热的实验关联式复习题4-1. 对流动现象而言，外掠单管的流动与管道内的流动有什么不同？答：管道内的流动具有流动边界层特征。外掠单管的流动除具有边界层特征外，还要发生绕流脱体、产生回流、旋涡和涡束。传热学传热学课课 件件第六章 单相对流传热的实验关联式复习题4-3. 外掠单管与管内流动这两个流动现象在本质上有什么不同？答：外掠单管换热壁面上的流动边界层与热边界层能自由发展，而管道内流动边界层与热边界层受到通道壁面存在的限制。外部流动中存在着一个边界层外的区域，无论是速度梯度还是温度梯度都可

19、以忽略传热学传热学课课 件件第六章 单相对流传热的实验关联式复习题5. 外掠管束的平均表面传热系数只有当流动方向管排数大于一定数值后才与管排数无关，试分析其原因。答：流体外掠管排时在管排的前几排流体从均匀流开始，流经每排后流动状态被从新分布，流体的湍动程度增高，由于流量和流动空间一定，流经几排后，湍动程度逐渐被稳定下来，使管束的平均表面传热系数与管排数表现为无关性。传热学传热学课课 件件第六章 单相对流传热的实验关联式复习题6-1. 说明充分发展管内对流传热这一概念的含义。答：充分发展管内流动是指管内的流体状态不再发生变化，这时的边界层基本稳定，换热强度保持不变。传热学传热学课课 件件第六章

20、单相对流传热的实验关联式复习题6-2. 试说明管槽内对流换热的入口效应并简释其原因。答：入口效应：流体从大空间进入管槽时，流体边界层厚度从零开始增长，靠近管槽中心的流动状态也逐渐从均匀状态向最终的层流或湍流状态发展。从进口的均匀状态到最终的层流或湍流状态之间的区域称为入口段。入口段的热边界层较薄，局部表面传热系数比充分发展段高，随着边界层增厚，表面传热系数沿主流方向逐渐降低。如果边界层中出现湍流，则因湍流的扰动与混合作用，又会使局部表面传热系数有所提高，再趋向一个定值。传热学传热学课课 件件第六章 单相对流传热的实验关联式复习题7. 说明大空间自然对流换热与有限空间自然对流换热的区别，这与强制

21、对流中的外部流动及内部流动有什么异同？答：在空间自然对流换热：流体的冷却过程与加热过程互不影响的自然对流换热。有限空间自然对流换热：流体的加热与冷却过程相互影响的自然对流换热。区别就是加热与冷却过程是否相互影响。传热学传热学课课 件件第六章 单相对流传热的实验关联式复习题不同点有：流动状态不同，大空间自然对流和有限空间自然对流是自然对流；而强制对流的外部流动及内部流动是强制对流。大空间自然对流的边界层不受干扰，而强制对流外部流动的边界层受主流体流动的干扰。有限空间自然对流的边界层受到干扰程度比管内强制对流边界层受到干扰的程度小。相同点有：大空间自然对流的边界层和强制对流外部流动的边界层，都不会

22、受到邻近壁面存在的限制。有限空间自然对流和内部流动强制对流的传热均受到邻近壁面的限制。传热学传热学课课 件件第六章 单相对流传热的实验关联式复习题8. 简述射流冲击传热时被冲击表面上局部表面传热系数的分布规律。答：当喷嘴表面离开被冲击物体的相对距离H/D比较大时，局部表面传热系数从滞止点的最高值向四周单调地下降，随r的增加，下降趋势逐渐减缓，在同一r/D下，局部表面传热系数随ReD的升高而升高。传热学传热学课课 件件第六章 单相对流传热的实验关联式复习题当H/D减少到1左右时，第二个峰值处的局部表面传热系数在ReD较高时已经与滞止点处的值接近。射流离开喷嘴后由于气流的卷吸作用而使流动中的湍流度

23、急剧增加，同时气流到达壁面时，气流与壁面间的剧烈冲击作用也会使气流中的振动增加。这些因素综合作用的结果，导致在一定条件下局部表面传热系数的分布出现第二个峰值传热学传热学课课 件件第六章 单相对流传热的实验关联式复习题当H/D减少到5左右时，随着ReD的增加，局部表面传热系数的分布开始出现第二个峰值，这一趋势随着ReD的升高而日益明显传热学传热学课课 件件第六章 单相对流传热的实验关联式复习题9. 简述Nu数、Pr数及Gr数的物理意义，Nu数与BiBi数有什么区别？答：Nu数的物理意义：壁面上流体的无量纲温度梯度（注意为流体的导热系数）；Pr数的物理意义：动量扩散厚度与热量扩散厚度之比的一种度量

24、； Gr数是浮升力/粘性力比值的一种度量。Nu数与Bi数的区别在于导热系数的不同，Nu数的为流体的导热系数，Bi数的为固体的导热系数。传热学传热学课课 件件第六章 单相对流传热的实验关联式复习题10. 对于新遇到一种对流换热现象，在从参考资料中去寻找换热的特征方程时要注意什么？答：首先根据对流换热现象的特点，确定是强制对流换热，还是自然对流换热，或者两者的混合换热问题。对强制对流换热： 。对自然对流换热： 。对混合换热：PrRe,fNuFPr,GrfNuN。nNnFnMNuNuNu传热学传热学课课 件件第六章 单相对流传热的实验关联式复习题11. 如果把一块温度低于环境温度的大平板竖直地置于空

25、气中，试画出平板上流体流动及局部表面传热系数分布的图象。答：随着时间延长靠近平板的空气温度下降，密度逐渐增加，向下流动，在流动过程中传热继续进行，形成上薄下厚边界层，如果壁面足够高，下部可能形成湍流流动，如图所示。当边界层薄时表面传热系数大，边界层厚时表面传热系数小，局部表面传热系数分布如图所示。 h冷空气层xo平板15题图传热学传热学课课 件件第六章 单相对流传热的实验关联式复习题12. 对于采用单个射流来冷却或加热物体表面的情形,是否喷嘴出口到物体表面间的距离越近越好？答：不是。当喷嘴离物体表面过分近时，使喷嘴喷出的流体向平行于板面背离喷嘴中心方向流出时，由于流通面积很小，流速很高，壁面约

26、束作用，使流体产生旋涡分离，向垂直壁面方向运动传热学传热学课课 件件第六章 单相对流传热的实验关联式复习题的部分大量增加，形成溅射，这部分流体可能形成珠状体与空气换热从而损失热量，使传热效果变差。当距离不是过近时，流体不形成溅射，热损失大量降低，传热效果是随喷嘴距物体表面的距离减小，而传热效果越好。传热学传热学课课 件件第六章 单相对流传热的实验关联式复习题13. 与已学习过的其他形式强制对流换热方式相比，射流冲击换热的复杂性表现在什么地方？答：复杂性表现在：（1）流体自喷嘴射出后，由于速度很高与周围静止流体产生剪切，生成旋涡，卷吸周围流体；（2）高速流体垂直撞击物体表面，使流体流动方向发生急

27、剧改变，而流体的上表面自由无约束，流体的流速场和温度场分布复杂。传热学传热学课课 件件第六章 单相对流传热的实验关联式习题6-5. 有人曾经给出下列流体外掠正方形柱体（其一个面与来流方向垂直）的换热数据： Nu Re Pr 41 5 000 2.2 125 20 000 3.9 117 41 000 0.7 202 90 000 0.7采用Nu=CRenPrm的关系式来整理数据并取m=1/3，试确定其中的常数C与指数n。在上述Re及Pr的范围内，当方形柱体的截面对角线与来流方向平行时，可否用此式进行计算，为什么？传热学传热学课课 件件第六章 单相对流传热的实验关联式习题解：方程可写成：357.

28、 27 . 0202lg1198. 27 . 0117lg8999. 19 . 3125lg4986. 12 . 241lg11RelglgPrlgRelglgPrlgRePr31431331231112111yyyyxxlyyxxlynyxnxxbyallb：bxayxbnCaNuy：nCNuCNuniixxniiixyniiniixxxymmnm归由最小二乘法的一元回取传热学传热学课课 件件 3168398. 0051. 122224321PrRe09224. 068398. 009224. 010100351. 168398. 00351. 13918. 468398. 09688. 1

29、6898. 08534. 05837. 05837. 09688. 1357. 23918. 49542. 49688. 11198. 23918. 46128. 49688. 18999. 13918. 4301. 49688. 14986. 13918. 4699. 38534. 03918. 49542. 43918. 46128. 43918. 4301. 43918. 4699. 39688. 1357. 21198. 28999. 14986. 1413918. 49542. 46128. 4301. 4699. 3419542. 490000lg6128. 441000lg301

30、. 420000lg699. 35000lgNunCxyallbllyxxxxxaxxxyxyxx传热学传热学课课 件件第六章 单相对流传热的实验关联式习题不能用此式计算方形柱体的截面对角线与来流方向平行时的情况。理由是这种情况与实验换热情况的定解条件不相似。传热学传热学课课 件件第六章 单相对流传热的实验关联式习题6-8一常物性的流体同时流过温度与之不同的两根直管1与2，且d1=2d2。流动与换热均已处于湍动充分发展区域。试确定在下列两种情形下两管内平均表面传热系统的相对大小： （1）流体以同样的流速流过两管；（2）流体以同样的质量流量流过两管。 解：因常物性，Prf不变：传热学传热学课课

31、件件 287. 02121ReRe244Re2442Re442871. 0221ReRe21Re2ReRePrRe023. 0PrRe023. 08 . 08 . 02122212222222221228 . 08 . 021222122218 . 08 . 08 . 0ddhhdqdqddqdqddquudq：q，ddhhududdCdhNunfnf流速为设质量流速为传热学传热学课课 件件第六章 单相对流传热的实验关联式习题6-24一块400mm的平板，平均壁温为40。常压下20的空气以10m/s的速度纵向流过该板表面。试计算离平板前缘50mm、100mm、200mm、300mm、400mm

32、处的热边界层厚度、局部表面传热系数及平均表面传热系数。 解：首先计算定性温度，然后查附录8，得到空气在定性温度时的物性：传热学传热学课课 件件uxhxhxhxxKmWsmtttxxxxxxxtwmRe2PrRe664. 0PrRe332. 0PrRe52. 4RePr52. 4701. 0Pr/1067. 2/101630402021213121312131212131226传热学传热学课课 件件KmWhKmWhm：mmmxKmWhKmWhm：mmmxKmWhKmWhm：mmmxKmWhKmWhm：mmmxKmWhKmWhm：mmmxxtxtxtxtxt2222222222/686.19/84

33、3. 90041. 04 . 0400/732.22/366.1100353. 03 . 0300/841.27/92.1300288. 02 . 0200/372.39/686.1900204. 01 . 0100/68.55/84.2700144. 005. 050时时时时时传热学传热学课课 件件第六章 单相对流传热的实验关联式习题6-28 为保证微处理机的正常工作，采用一个小风机将气流平行地吹过集成电路块表面，如题图所示。试分析：（1）如果每个集成电路块的散热量相同，在气流方向上不同编号的集成电路块的表面温度是否一样，为什么？对温度要求较高的组件应当放在什么位置上？（2）哪些无量纲量影响

34、对流换热？HlS4123传热学传热学课课 件件第六章 单相对流传热的实验关联式习题解：1. 不一样。因为在气流方向上，前面的集成电路块散热至气流中，使气流温度逐步升高。在气流方向上，后面的集成电路块与气体的传热推动力下降，沿气流方向集成电路块的表面温度逐步升高。 对温度要求较高的组件应当放在近气流进口的位置上。2. Nu、Re、Pr、Gr传热学传热学课课 件件第六章 单相对流传热的实验关联式习题6-32 直径为10mm的电加热圆柱置于气流中冷却，在Re=4000时每米长圆柱通过对流传热散失的热量为69W。若把圆柱直径改为20mm，其余条件不变（包括tw），问每米圆柱的散热量为多少？解：查表6-

35、5，Re=4000时指数n=0.466；Re=8000时指数n=0.6188000Re21ReRe22121dd31PrRenCNu 传热学传热学课课 件件第六章 单相对流传热的实验关联式习题圆柱直径为20mm，每米圆柱的散热量为Wddqqdqdqdhdhnnnn797.18640002080006910ReReReRe466. 0618. 012211221221122111221传热学传热学课课 件件第六章 单相对流传热的实验关联式习题6-36. 某锅炉厂生产的220t/h高压锅炉，其低温段空气预热器的设计参数为：叉排布置，s1=76mm，s2=44mm，管子为40mm1.5mm；平均温度

36、为150的空气横向冲刷管束，流动方向的总排数为44。在管排中心线截面上的空气流速（即最小截面上的流速）为6.03m/s。试确定管束与空气间的平均传热系数。管壁平均温度为185。解：首先计算定性温度，然后查附录8，得到空气在定性温度时的物性：传热学传热学课课 件件KmWNudhNumc：dsdsudKmWsmKmWsmKmWsmtttwm22565. 0565. 02162222666226226/65.69496.7504. 01069. 3496.757783478. 0Re478. 0565. 0478. 0751 . 140449 . 1407677831099.3004. 003. 6

37、Re/1069. 31064. 378. 31601805 .1671801078. 3/1099.301009.3049.321601805 .1671801049.325 .167/1078. 3/1049.32180/1064. 3/1009.301605 .1671851502121得查表传热学传热学课课 件件第六章 单相对流传热的实验关联式习题6-40将水平圆柱体外自然对流换热的准则式改写成为以下的方便形式： 。其中系数C取决于流体种类及温度。对于空气及水，试分别计算tm=40、60、80的三种情形时上式中的系数C之值。解：空气在各计算温度下的物性数据：41 dtCh传热学传热学课课

38、 件件第六章 单相对流传热的实验关联式习题692. 0Pr/0305. 0/1009.21/1102 .3080696. 0Pr/029. 0/1097.18/1102 .2760699. 0Pr/0276. 0/1096.16/1103 .2440266266266KmWsmKKmWsmKKmWsmK传热学传热学课课 件件第六章 单相对流传热的实验关联式习题水在各计算温度下的物性数据：21. 2Pr/674. 0/10365. 0/11040. 68099. 2Pr/659. 0/10478. 0/11022. 5603 . 4Pr/635. 0/10659. 0/11086. 340264

39、264264KmWsmKKmWsmKKmWsmK传热学传热学课课 件件第六章 单相对流传热的实验关联式习题由（5-79）式 ，由表5-12，对横圆柱，n=1/4时，C1=0.48nGrCNuPr1787.18380941.16060201.13440187. 180209. 160238. 140Pr48. 0Pr48. 0Pr1111114121414124124123 CCC：CCC：gCdtgdtdgCdhtdgGr时时时水时时时空气传热学传热学课课 件件第六章 单相对流传热的实验关联式习题6-52 一水平封闭夹层，其上、下表面的间距=14mm，夹层内是压力为1.013105Pa的空气。

40、设一个表面的温度为90，另一表面为了30，试计算当热表面在冷表面之上及在冷表面之下两种情形下，通过单位面积夹层的传热量。传热学传热学课课 件件第六章 单相对流传热的实验关联式习题解：a. 当热表面在冷表面之下时，问题属水平空气夹层自然对流换热问题：2241441426323262124.2593090321. 4321. 4014. 0029. 0086. 2086. 2696. 010346. 1212. 0Pr212. 089510346. 1602731097.18014. 030908 . 9029. 0,696. 0Pr,1097.18:6030902121:mWthqKmWNuhG

41、rNutgGrKmWsmtttwwm式可用查得空气的物性定性温度为传热学传热学课课 件件第六章 单相对流传热的实验关联式习题解：b. 当热表面在冷表面之上时，问题属水平空气夹层的导热问题：2262129.124014. 03090029. 0029. 0,696. 0Pr,1097.18:6030902121:mWtqKmWsmtttwwm查得空气的物性定性温度为传热学传热学课课 件件第六章 单相对流传热的实验关联式习题6-58 温度为20的空气从直径d=10mm的喷嘴以20m/s的速度射出，垂直地冲击tw=100的平板上。环境温度t=20。试对l/d=2、3、4、5、6五种情形，计算在r/d

42、=2.57.5范围内的平均Nu数，由此可以得出什么结论？解：定性温度：60，Pr=0.696, =18.9710-6m2/s，=0.029W/mK1054000001897. 001. 020Reud传热学传热学课课 件件第六章 单相对流传热的实验关联式习题平均Nu数rddlrdrrddlrdrrddlrdrhm61 . 011 . 11891. 661 . 011 . 1110540005. 01696. 010540029. 0261 . 011 . 11Re005. 01PrRe25 . 055. 042. 05 . 05 . 055. 042. 05 . 05 . 75 . 2,122

43、,400000Re2000drdl传热学传热学课课 件件0.0250.030.0350.040.0450.050.0550.060.0650.070.075607488102116130144158172186200183.7678.404hm r 0.02()hm r 0.03()hm r 0.04()hm r 0.05()hm r 0.06()0.0750.025r传热学传热学课课 件件第六章 单相对流传热的实验关联式习题结论随着离喷射中心的距离越远，表面换热系数越小；喷射口距平板越近，表面换热系数越大传热学传热学课课 件件第七章 凝结与沸腾换热复习题1. 什么叫膜状凝结，什么叫珠状凝结？

44、膜状凝结时热量传递过程的主要阻力在什么地方？答：膜状凝结：凝结液体能很好地润湿壁面，它在壁面上铺成膜的凝结形式。珠状凝结：凝结液体不能很好地润湿壁面，它在壁面上形成一个个的小液珠的凝结形式。膜状凝结时热量传递过程的主要阻力在液膜层。传热学传热学课课 件件第七章 凝结与沸腾换热复习题2. 在努塞尔关于膜状凝结理论分析的8条假定中，最主要的简化假定是哪两条？答：最主要两条假定是：液膜的惯性力可以忽略；膜内温度分布是线性的，即认为液膜内的热量转移只有导热，而无对流作用。上面的第个假定使动量方程的 项可忽略；第个假定使能量方程的 项可忽略。从而使边界动量和能量方程成为常微分方程。yuvxuuytvxt

45、u传热学传热学课课 件件第七章 凝结与沸腾换热复习题3. 有人说，在其他条件不变的情况下，水平管外的凝结换热一定比竖直管强烈，这一说法一定成立吗？答：不一定。由水平管的表面传热系数与竖直壁表面传热系数的比值式： 可得到当(l/d)=2.8447时，(hH/hV)=1。当(l/d)4.4041m后才出现湍流。传热学传热学课课 件件第七章 凝结与沸腾换热复习题5. 试说明大容器沸腾的qt曲线中各部分的换热机理。答：壁面过热度t4后在壁面的某些特定点上出现独立汽泡，并随过热度增加，汽化核心增加，汽泡互相影响，并会合成汽块或汽柱。这一区域为核态沸腾区，汽泡剧烈扰动，换热系数和热流密度都急剧增大。换热机

46、理为相变换热和传热表面气液混合的湍流换热的综合。传热学传热学课课 件件第七章 凝结与沸腾换热复习题随过热度进一步提高，核态沸腾的最终，使汽块或汽柱汇聚覆盖在加热面上，蒸汽的排除过程趋于恶化，这一区域为过渡沸腾区。使换热效果变差。换热机理为相变换热和传热表面不均匀气膜传热的综合。在过渡沸腾区的未端，热流密度达到最小。随着过热度的进一步增加，在加热壁面上形成稳定的蒸汽膜层，产生的蒸汽有规则地排离膜层，壁面的辐射增强。热流密度随过热度增加而增大。这一区段为稳定膜态沸腾。换热机理为相变换热和传热表面的均匀气膜传热加上辐射传热。传热学传热学课课 件件第七章 凝结与沸腾换热复习题6. 对于热流密度可控及壁

47、面温度可控的两种换热情形，分别说明控制热流密度小于临界热流密度及温差小于临界温差的意义，并针对上述两种情形分别举出一个工程应用实例。答：对于依靠控制热流密度来改变工况的加热设备，一旦热流密度超过峰值，工况将沿qmax跳至稳定膜态沸腾，过热度将猛升至近1000，可能导致设备的烧毁，所以必须严格监视并控制热流密度，确保在安全工作范围之内。对于依靠控制壁面温度来改变工况的加热设备，一旦过热度超过核态沸腾的转折点DNB，就有可能很快达到qmax，然后跳至稳定膜态沸腾，使换热量大大减少。热流密度可控的例子：电加热器；壁面温度可控的例子：蒸发器、冷凝器（受饱和温度控制）。传热学传热学课课 件件第七章 凝结

48、与沸腾换热复习题7. 试对比水平管外膜状凝结及水平管外膜态沸腾换热过程的异同。答：相同点：换热最大阻力都在贴附于壁面上的膜层中。不同点：膜态沸腾的膜层是气膜，膜状凝结的膜层是液膜。传热学传热学课课 件件第七章 凝结与沸腾换热复习题8. 从传热表面的结构而言，强化凝结换热的基本思想是什么？强化沸腾换热的基本思想是什么？答：强化凝结换热的基本思想是：尽量减薄粘滞在换热表面上的液膜厚度。强化沸腾换热的基本思想是：尽量增加沸腾换热表面的汽化核心，造出更多的微小凹坑。传热学传热学课课 件件第七章 凝结与沸腾换热复习题9. 在你学习过的对流换热中，表面传热系数计算式中显含换热温差的有哪几种换热方式？其他换

49、热方式中不显含温差是否意味着与温差没有任何关系？答：自然对流；凝结；沸腾。其他换热方式中虽不显含温差，但仍与温差有关。例如适用于中等以下温差的迪图斯贝尔特计算式，这里的温差指流体与壁面之间的温度差。传热学传热学课课 件件第七章 凝结与沸腾换热复习题10. 在图7-14所示的沸腾曲线中，为什么稳定膜态沸腾部分的曲线会随t的增加而迅速上升？答：这是因为t越大，辐射越强，而辐射热流密度随绝对温度的4次幂增加，因此迅速上升。传热学传热学课课 件件第七章 凝结与沸腾换热复习题11. 热管中的热量传递过程所涉及到的传热环节都是我们以前所知道的，为什么一经把它们组合在热管内，热管就成为一种高效的传热元件？答

50、：这是因为热管相对于金属棒的导热热阻，当把真空条件下有相变的蒸发、冷凝、管壁导热按构成热管的方式组合在一起时其换热热阻小很多，而表现为高效传热元件的。金属棒的导热是热量传热学传热学课课 件件第七章 凝结与沸腾换热复习题从一端传到另一端。传热热阻与材料导热系数和棒横截面成反比，与长度成正比。而热管的导热为沿管子径向，从管子外壁传向内壁或相反，热量传递路径短，其导热热阻为： ，管长越长，热阻越小，壁厚越薄， 越小，热阻越小。对流热阻由于有相变传热，其表面传热系数非常高，对流换热热阻很小。使沿热管长度方向导热热阻加上对流换热热阻，远小于金属棒的热阻。 ioddlln21ioddln传热学传热学课课