傳熱學第六章答案

1、第六章復習題1、什么叫做兩個現(xiàn)象相似，它們有什么共性？答：指那些用相同形式并具有相同內(nèi)容的微分方程式所描述的現(xiàn)象，如果在相應的時刻與相應的地點上與現(xiàn)象有關的物理量一一對于成比例，那么稱為兩個現(xiàn)象相似。凡相似的現(xiàn)象，都有一個十分重要的特性，即描述該現(xiàn)象的同名特征數(shù)準那么對應相等。（1） 初始條件。指非穩(wěn)態(tài)問題中初始時刻的物理量分布。（2） 邊界條件。所研究系統(tǒng)邊界上的溫度或熱六密度、速度分布等條件。（3） 幾何條件。換熱外表的幾何形狀、位置、以及外表的粗糙度等。（4） 物理條件。物體的種類與物性。2試舉出工程技術中應用相似原理的兩個例子3當一個由假設干個物理量所組成的試驗數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成數(shù)目較少的無量

2、綱以后，這個試驗數(shù)據(jù)的性質(zhì)起了什么變化？4外掠單管與管內(nèi)流動這兩個流動現(xiàn)象在本質(zhì)上有什么不同？5、對于外接管束的換熱，整個管束的平均外表傳熱系數(shù)只有在流動方向管排數(shù)大于一定值后才與排數(shù)無關，試分析原因。答：因后排管受到前排管尾流的影響擾動作用對平均外表傳熱系數(shù)的影響直到10排管子以上的管子才能消失。6、試簡述充分開展的管內(nèi)流動與換熱這一概念的含義。答：由于流體由大空間進入管內(nèi)時，管內(nèi)形成的邊界層由零開始開展直到管子的中心線位置，這種影響才不發(fā)生變法，同樣在此時對流換熱系數(shù)才不受局部對流換熱系數(shù)的影響。7、什么叫大空間自然對流換熱？什么叫有限自然對流換熱？這與強制對流中的外部流動和內(nèi)部流動有什么

3、異同？答：大空間作自然對流時，流體的冷卻過程與加熱過程互不影響，當其流動時形成的邊界層相互干擾時，稱為有限空間自然對流。這與外部流動和內(nèi)部流動的劃分有類似的地方，但流動的動因不同，一個由外在因素引起的流動，一個是由流體的溫度不同而引起的流動。 8簡述射流沖擊傳熱時被沖擊外表上局部外表傳熱系數(shù)的分布規(guī)律9簡述的物理意義數(shù)有什么區(qū)別？10對于新遇到的一種對流傳熱現(xiàn)象，在從參考資料中尋找換熱的特征數(shù)方程時要注意什么？相似原理與量綱分析613、：一直管內(nèi)徑為16cm，流體流速為1.5m/s，平均溫度為10，換熱進入充分開展階段。管壁平均溫度與液體平均溫度的差值小于10，流體被加熱。求：試比擬當流體分別

4、為氟利昂134a及水時對流換熱外表傳熱系數(shù)的相對大小。解：由附錄10及13，10下水及R134a的物性參數(shù)各為： R134a：；水：；對R134a：對水：對此情形，R134a的對流換熱系數(shù)僅為水的38.2%。614、：下的空氣在內(nèi)徑為76mm的直管內(nèi)流動，入口溫度為65，入口體積流量為，管壁的平均溫度為180。 求：管子多長才能使空氣加熱到115。 解：定性溫度，相應的物性值為： 在入口溫度下，故進口質(zhì)量流量：，先按計， 空氣在115 時，65時，。故加熱空氣所需熱量為： 采用教材P165上所給的大溫差修正關系式：。所需管長： ，需進行短管修正。采用式5-64的關系式：，所需管長為2.96/1

5、.0775=2.75m。616、：初溫為30的水，以0.875kg/s的流量流經(jīng)一套管式換熱器的環(huán)形空間。該環(huán)形空間的內(nèi)管外壁溫維持在100，換熱器外殼絕熱，內(nèi)管外徑為40mm，外管內(nèi)徑為60mm。 求：把水加熱到50時的套管長度。在管子出口截面處的局部熱流密度是多少？解：定性溫度，查得： ，流體被加熱，按式5-56，有： 。由熱平衡式，得： 。管子出口處局部熱流密度為6-19、：水以1.2m/s平均速度流入內(nèi)徑為20mm的長直管。1管子壁溫為75，水從20加熱到70；2管子壁溫為15，水從70冷卻到20。 求：兩種情形下的外表傳熱系數(shù)，并討論造成差異的原因。 解： 1 2 因為加熱，近壁處溫

6、度高，流體粘度減小，對傳熱有強化作用，冷卻時，近壁處溫度低，流體粘度增加，對傳熱有減弱作用。外掠平板對流換熱6-24、：一平板長400mm，平均壁溫為40。常壓下20的空氣以10m/s的速度縱向流過該板外表。 求：離平板前緣50mm、100mm、200mm、300mm、400mm處的熱邊界層厚度、局部外表傳熱系數(shù)及平均傳熱系數(shù)。解：空氣物性參數(shù)為離前緣50mm，同理可得：離前緣100mm處離前緣200mm處離前緣300mm處離前緣400mm處6-25、：冷空氣溫度為0，以6m/s的流速平行的吹過一太陽能集熱器的外表。該外表尺寸為，其中一個邊與來流方向垂直。外表平均溫度為20。 求：由于對流散熱

7、而散失的熱量。解：10空氣的物性 6-26、：一摩托車引擎的殼體上有一條高2cm、長12cm的散熱片長度方向與車身平行。，如果，車速為30km/h，而風速為2m/s，車逆風前行，風速與車速平行。 求：此時肋片的散熱量。解：按空氣外掠平板的問題來處理。定性溫度， 空氣的物性數(shù)據(jù)為 ，故流動為層流。 6-42、：一根的金屬柱體，從加熱爐中取出置于靜止空氣中冷卻。求：從加熱冷卻的觀點，柱體應是水平放置還是垂直放置設兩種情況下輻射散熱相同？估算開始冷卻的瞬間在兩種放置的情形下自然對流冷卻散熱量的比值。兩種情形下的流動均為層流端面散熱不計。 解：在開始冷卻的瞬間，可設初始溫度為壁溫，因而兩種情形下相同。近似地采用穩(wěn)態(tài)工況下獲得的準那么式來比擬，那么有：， 對給定情形，水平放置時冷卻比擬快。6-43、：假設把人體簡化為直徑為30mm、高1.75m的等溫豎柱體，其外表溫度比人體體內(nèi)的正常溫度低2。不計柱體兩端面的散熱，