2022年传热学第四版课后题答案第五章.docx

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1、精品_精品资料_资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -第五章复习题1、试用简明的语言说明热边界层的概念.答：在壁面邻近的一个薄层内,流体温度在壁面的法线方向上发生猛烈变化,而在此薄层之外, 流体的温度梯度几乎为零,固体表面邻近流体温度发生猛烈变化的这一薄层称为温度边界层或热边界层.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_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：与完全的能量方程相比,它忽视了主流方向温度的次变化率2 Ax2,因此仅可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_适用于边界层内,不适用整个流体.3、式（ 54）与

2、导热问题的第三类边界条件式（2 17）有什么区分？可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_thy答：ty0（ 5 4）t hht wt f （2 11）可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_式（ 5 4）中的 h 是未知量,而式（2 17）中的 h 是作为已知的边界条件给出,此外（ 2 17）中的为固体导热系数而此式为流体导热系数,式（5 4）将用来导出一个包括h 的无量纲数,只是局部表面传热系数,而整个换热表面的表面系数应当把牛顿冷却公式应用到整个表面而得出.4、式（ 5 4）表面,在边界上垂直壁面的热量传递完全依靠导热,那么在对流换热中,流体的流淌起什么作用？答：固体表面

3、所形成的边界层的厚度除了与流体的粘性有关外仍与主流区的速度有关,流淌速度越大,边界层越薄,因此导热的热阻也就越小,因此起到影响传热大小5、对流换热问题完整的数字描述应包括什么内容？既然对大多数实际对流传热问题尚无法求得其精确解,那么建立对流换热问题的数字描述有什么意义？答：对流换热问题完整的数字描述应包括：对流换热微分方程组及定解条件,定解条件 包括,（ 1）初始条件（2）边界条件（速度、压力及温度）建立对流换热问题的数字描述目的在于找出影响对流换热中各物理量之间的相互制约关系,每一种关系都必需满意动量, 能量和质量守恒关系,防止在讨论遗漏某种物理因素.基本概念与定性分析5-1 、对于流体外标

4、平板的流淌,试用数量级分析的方法,从动量方程引出边界层厚度可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_的如下变化关系式：1xRex可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_解：对于流体外标平板的流淌,其动量方程为：可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_uyvuxy1 dv dx2 uxy2可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 1 页,共 8 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_资料word 精心总结归纳

5、 - - - - - - - - - - - -依据数量级的关系,主流方的数量级为1, y 方线的数量级为可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_11就有111112v12可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_从上式可以看出等式左侧的数量级为1 级,那么,等式右侧也是数量级为1 级,为使等式是数量级为1,就 v 必需是2 量级.x从量级看为1 级可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_1Rex11 1 2ux1111v量级可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_两量的数量级相同,所以x 与1Rex成比例可编辑资料

6、 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_5-2 、对于油、空气及液态金属,分别有Pr1 , Pr1 , Pr1,试就外标等温平可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_板的层流流淌, 画出三种流体边界层中速度分布和温度分布的大致图象（要能显示出与 x的相对大小） .解：如下图：可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_5-3 、已知：如图,流体在两平行平板间作层流充分进展对流换热.求：画出以下三种情形下充分进展区域截面上的流体温度分布曲线：（ 1） q w1q w2 .可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - -

7、- 欢迎下载精品_精品资料_（2） q w12 q w2 .（ 3）qw10 .可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_解：如下图形：可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 2 页,共 8 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_5-4 、已知：某一电子器件的外壳可以简化成如下列图外形.求：定性的画出空腔截面上空气流淌的图像.t ht c .可编辑

8、资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_解：5-5 、已知：输送大电流的导线称为母线,一种母线的截面外形如下列图,内管为导体,其中通以大电流,外管起爱护导体的作用.设母线水平走向,内外管间布满空气.求：分析内管中所产生的热量是怎样散失到四周环境的.并定性的画出截面上空气流淌的图像.解：散热方式： （ 1）环形空间中的空气自然对流（ 2）内环与外环表面间的辐射换热.5-6 、已知：如图,高速飞行部件中广泛采纳的钝体是一个轴对称的物体.求：画出钝体表面上沿x 方向的局部表面传热系数的大致图像,并分析滞止点s 邻近边界层流淌的状态. （层流或湍流） .解：在外掠钝体的对流换热中,滞止点处的换热强度

9、是很高的.该处的流淌几乎总处层流状态,对流换热的猛烈程度随离开滞止点距离的增加而下降.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可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 3 页,共 8 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -边界层概念及分析5-8 、已知：介质为25的空气、水及14 号润滑油,外掠平板边界层的流淌由

10、层流转可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_Re5105u1m / s可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_变为湍流的灵界雷诺数求：以上三种介质达到c,.Re c 时所需的平板长度.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_解：（ 1） 25的空气v =15.5310 6m 2 / s可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_ux1xRe510 5可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_xv= 15.5310 6x=7.765m可编辑资料 - - - 欢迎下载

11、精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_（ 2） 25的水v0.905510 6 m2 / sx=0.45275m可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_（ 3） 14 号润滑油v313.76210m/ sx=156.85m可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_5-9 、已知： 20的水以2m/s 的流速平行的流过一块平板,边界层内的流速为三次多项式分布.求：运算离开平板前缘10cm 及 20cm 处的流淌边界层厚度及两截面上边界层内流体的质量流量（以垂直于流淌方向的单位宽度计）.可编辑资料 - - -

12、欢迎下载精品_精品资料_解： 20的水v1.00610 6 m 2 / su2m / s可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_（ 1）x=10cm=0.1m数 Re x .按（ 522）Rexux2v1.000 .0110 6=19880.72小于过渡雷诺可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_4.64vx u4.641.00610 620.11.040610 3 m可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_u y3设 u2y12y 3可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_mud y0uud y0uuud y0

13、u3y1u 022 y 3 d y可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_u 3=4y1 28y 43 0u 3458=998.228=1.298kg / m 2可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_Re20.02可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_（ 2） x=20cm=0.2mvx1.006x10 61.0060.0210 6=39761.43（为尽流）可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_4.64u4.6421.4710 3m可编辑资料 - - - 欢迎

14、下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 4 页,共 8 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_ymu x d0998.22581.834kg / m2可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_5-10 、已知：如图,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淌称为库埃流.不计流体中由于粘性而引起的机械能向热能的转换.

15、求：流体的速度与温度分布.2dpd u0可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_解：（ 1）动量方程式简化为dxdp0dy2,y=0, u=0, y=H,u yu y,为上板y可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_速度.平行平板间的流淌dx.积分两次并代入边界条件得H.（ 2 ） 不 计 及 由 于 粘 性 而 引 起 机 械 能 向 热 能 的 转 换 , 能 量 方 程 为 ：可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_cut xtk2t y,对于所讨论的情形,t0 ,x0,因而得d 2 t,dy 20可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - -

16、 - 欢迎下载精品_精品资料_y=0, tt w1,y=H, ttw2t,由此得t w1yt w2Htw1.2uuvuuxyy 2可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_5-11 、已知：如图,外掠平板的边界层的动量方程式为：.求：沿 y 方向作积分（从y=0 到 y）导出边界层的动量积分方程.解：任一截面做y=0 到 y的积分可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_uu dy0xv udy0y2uv2 dy0y可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_依据边界层概念y, uuuu2 u可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_故在该处x u0,0.0yy 2u2u

17、可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_udyxvdyyvdyy 2可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_就有 000（ 1）可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_v其中 0u dyv u yuudy0y可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_由连续行方程可得可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_vdy0y0u dy; v yudy0x可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 5 页,共

18、 8 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_v所以 0udy y2uuudy0xuuudy0x（. 2）可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_v2 dy又由于 0yvyy 0.（ 3）可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_u（ 1）（2）代入（ 3） 0udy xu dy0xuudy0xdu uudy dx 0可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料

19、_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_故边界层的动量积分方程为du uudyv dx 0uyy 0可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_5-12 、已知：度为 30.1.013105 Pa 、100的空气以v=100m/s 的速度流过一块平板,平板温可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_求： 离开平板前缘3cm 及 6cm 处边界层上的法向速度、流淌边界层及热边界层厚度、局部切应力和局部表面传热系数、平均阻力系数和平均表面传热系数.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_tm.解：定性温度10030652可

20、编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_0.0293W / mK, Pr0.695 ,19.510 6 m 2 / s,1,045kg/ m3可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_Rexux0.0310010 61.53810 5可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_（ 1）x3cm 处,19.5可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_v1000.871.5381 25100.2218m / s可编辑资料 - - -

21、欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_动量边界层厚度4.640.031.5381 25100.355mm可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_1 3tPr0.695 1 30.3550.398mm可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_0.323u20.3231.04510028.61kgms2可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_wRex1.538105可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品

22、_精品资料_h x0.332Re1 2xxPr1 30.3320.02930.031.5381050.695112.6Wm2K可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_比拟理论5-13 来流温度为20、速度为4m/s 空气沿着平板流淌,在距离前沿点为2m 处的局部切应力为多大？假如平板温度为50,该处的对流传热表面传热系数是多少？5-14 试验测得一置于水中的平板某点的切应力为1.5Pa假如水温与平板温度分别为15与 60,试运算当的的局部热流密度5-15 温度为 160、流速为4m/s 的空气流过温度为30的平板在离开前沿点为2m可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_学习资料

23、 名师精选 - - - - - - - - - -第 6 页,共 8 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_处测得局部表面传热系数为149Wm 2 试运算该处的Rex , Nu x , Stx ,j ,c f之值可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_5-16 、已知：将一块尺寸为0.2m0.2m 的薄平板平行的置于由风洞造成的匀称气体流可编辑资料 - - - 欢迎下

24、载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_场中.在气流速度u40m / s 的情形下用测力仪测得,要使平板维护在气流中需对它施加可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_0.075N的力.此时气流温度t20 ,平板两平面的温度t w120 .气体压力为可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_1.01310 3 Pa .求：试据比拟理论确定平板两个表面的对流换热量.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_0.075 / 20.9375N/ m20.9375Pa可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资

25、料_解：0.20.2,边界层中空气定性温度为70,可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_物性：31.029kg / m,c p1009J /kg / K,20.02m6210/ s ,Pr0.694可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_利用 Chilton-Colburn比拟：可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_c f2 / 3c f110.93754c fh2 / 3可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_j bSt Pr222u/ 221.02940 2 / 25.6910, jh2Pru cp可编辑资

26、料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_c fhuc p Pr 22 / 35.6910 41.0294010090.6942 / 3可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_23.61.27630.1W / m2K可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_2hA t wt23.010.2212020240.9W .可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_这说明Chilton-Colburn比拟对层流运动也是适用的,即适用于平均值也适用于局部值.工程应用5-17 一飞机在10000m高空飞行,时速为600km/h 该处温度为 -40 把机翼当成一块平板, 试确定离开机翼前沿

27、点多远的位置上,空气的流淌为充分进展的湍流？空气当作干 空气处理5-18 将一条长度为原型1/4 的潜水艇模型放在一闭式风洞中进行阻力试验潜水艇水可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_下的最大航速为16m/s,风洞内气体的压力为6 105 Pa ,模型长 3m,使确定试验时最大的可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_风速应为多少？潜水艇在水下工作,风洞中的阻力试验结果能否用于水下工作的潜水艇？5-19 一火车以25m/s 的速度前进, 受到 140N 的切应力 它由 1 节机车及11 节客车车厢组成将每节车厢都看成是由四个平板所组成,车厢的尺寸为9（m 长） 3m2.5m（

28、宽）不计各节车厢间的间隙,车外空气温度为35,车厢外表面温度为20试估算该火车所需可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_的制冷负荷5-20 在一热处理工程中将一块尺寸为70cm70cm 平板置于30的空气气流中,空可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 7 页,共 8 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -气流速为1.2m/s 作用在平板一侧的切应力为0.14N 试估量当该金属板的温度为200时平板的散热量小论文题目5-21 夏天,经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（见附图） ：将饮料壳体（例如易拉罐）绕其轴线在冰水中做转动假如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动身,分析这样的方法能否加速饮料的冷却？可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 8 页,共 8 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载