傳輸原理課后習(xí)題答案資料講解

1、第二章流體靜力學(xué)(吉澤升版)2-1作用在流體上的力有哪兩類，各有什么特點(diǎn)？解:作用在流體上的力分為質(zhì)量力和表面力兩種。質(zhì)量力是作用在流體內(nèi)部任何質(zhì)點(diǎn)上的力，大小與質(zhì)量成正比，由加速度產(chǎn)生，與質(zhì)點(diǎn)外的流體無(wú)關(guān)。而表面力是指作用在流體表面上的力，大小與面積成正比，由與流體接觸的相鄰流體或固體的作用而產(chǎn)生。2-2什么是流體的靜壓強(qiáng)，靜止流體中壓強(qiáng)的分布規(guī)律如何？解：流體靜壓強(qiáng)指單位面積上流體的靜壓力。靜止流體中任意一點(diǎn)的靜壓強(qiáng)值只由該店坐標(biāo)位置決定，即作用于一點(diǎn)的各個(gè)方向的靜壓強(qiáng)是等值的。2-3寫(xiě)出流體靜力學(xué)基本方程式，并說(shuō)明其能量意義和幾何意義。解:流體靜力學(xué)基本方程為：乙且Z2P2或PP0ghP

2、0h同一靜止液體中單位重量液體的比位能可以不等，比壓強(qiáng)也可以不等，但比位能和比壓強(qiáng)可以互換，比勢(shì)能總是相等的。用必2-4如圖2-22所示，一圓柱體d=0.1m,質(zhì)量M=50kg.在外力F=520N的作用下壓進(jìn)容器中，當(dāng)h=0.5m時(shí)達(dá)到平衡狀態(tài)。求測(cè)壓管中水柱高度H=?解：由平衡狀態(tài)可知：(F嗎g(Hh)(d/2)代入數(shù)據(jù)得H=12.62m2.5盛水容器形狀如圖2.23所示。已知hl=0.9m,h2=0.4m,h3=1.1m,h4=0.75m,h5=1.33m。求各點(diǎn)的表壓強(qiáng)。解：表壓強(qiáng)是指：實(shí)際壓強(qiáng)與大氣壓強(qiáng)的差值。P0(Pa)P2Pg(h1h2)4900(Pa)P3Pg(h3h1)1960

3、(Pa)F4P31960(Pa)P5P4g(h5h4)7644(Pa)2-6兩個(gè)容器A、B充滿水，高度差為a0為測(cè)量它們之間的壓強(qiáng)差，用頂部充滿油的倒U形管將兩容器相連，如圖2.24所示。已知油的密度p油=900kg/m3,h=0.1m,a=0.1m。求兩容器中的壓強(qiáng)差。解：記AB中心高度差為a,連接器油面高度差為h,B球中心與油面高度差為b;由流體靜力學(xué)公式知：P2水 gh P4油 gh巳 P2水g (a b)PB P4水 gbF3d 2ghF2D 2PPAPbP2P4水 ga 1079.1Pa2-8水壓機(jī)如圖2.26所示。已知大活塞直徑 D= 11.785cm, 小活塞直徑d=5cm ,杠

4、桿臂長(zhǎng) a= 15cm , b = 7.5cm,活塞 高度差h = 1m。當(dāng)施力F1 = 98N時(shí)，求大活塞所能克服的 載荷F2。解：由杠桿原理知小活塞上受的力為F3： F3 b F a由流體靜力學(xué)公式知:F3_ 2(d/2)ghF2 _ _ 2 (D/2)-F2=1195.82N2-10水池的側(cè)壁上，裝有一根直徑d=0.6m的圓管，圓管內(nèi)口切成 a= 45的傾角，并在這切口上裝了一塊可以繞上端錢鏈旋轉(zhuǎn)的蓋板，h=2m,如圖2.28所示。如果不計(jì)蓋板自重以及蓋板與錢鏈間的摩擦力，問(wèn)開(kāi)起蓋板的力T為若干？竹折圓形面積的Jc=兀a3b/4)解：建立如圖所示坐標(biāo)系 oxy,。點(diǎn)在自由液面上，y軸沿著

5、蓋板壁 面斜向下，蓋板面為橢圓面，在面上取微元面dA,縱坐標(biāo)為y,淹深為h=y * sin 0，微元面受力為dF ghdA gysin dA板受到的總壓力為F dF gsin ydA gsin ycAhcAAA蓋板中心在液面下的圖度為hc=d/2+h 0=2.3m,y c=a+h 0/sin45蓋板受的靜止液體壓力為F=r lcA=9810*2.3*兀ab壓力中心距較鏈軸的距離為：VcJch0d 14a3bn a aycAsin 452 sin 45ah0absin 45E 2.然X=d=0.6m,由理論力學(xué)平衡理論知，當(dāng)閘門剛剛轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，力F和T對(duì)錢鏈的力矩代數(shù)和為零,即：MFlTx0故T=6

6、609.5N2-14有如圖2.32所示的曲管AOBOB段長(zhǎng)L1=0.3m,/AOB=45,AO垂直放置，B端封閉，管中盛水，其液面到。點(diǎn)的距離L2=0.23m,此管繞AO軸旋轉(zhuǎn)。問(wèn)轉(zhuǎn)速為多少時(shí)，B點(diǎn)的壓強(qiáng)與O點(diǎn)的壓強(qiáng)相同？OB段中最低的壓強(qiáng)是多少？位于何處？解：盛有液體的圓筒形容器繞其中心軸以等角速度3旋轉(zhuǎn)時(shí)，其管內(nèi)相對(duì)靜止液體壓強(qiáng)分布為：22PP0-z2以A點(diǎn)為原點(diǎn)，OA為Z軸建立坐標(biāo)系O點(diǎn)處面壓強(qiáng)為P0Pagl222rB處的面壓強(qiáng)為PbPagZ2其中：Pa為大氣壓。rL1sin45,ZL1cos45L2當(dāng)PB=PO時(shí)3=9.6rad/sOB中的任意一點(diǎn)的壓強(qiáng)為22rPPa寸g（rL2）對(duì)上

7、式求P對(duì)r的一階導(dǎo)數(shù)并另其為0得到,g20.15m即OB中壓強(qiáng)最低點(diǎn)距。處L/sin45代入數(shù)據(jù)得最低壓強(qiáng)為Pmin=103060Pa第三章習(xí)題（吉澤升版）3.1已知某流場(chǎng)速度分布為uxx2,uy3y,uzz3，試求過(guò)點(diǎn)（3,1,4）的流線。解：由此流場(chǎng)速度分布可知該流場(chǎng)為穩(wěn)定流，流線與跡線重合，此流場(chǎng)流線微分方程為：dxdydzdx dy dz求解微分方程得過(guò)點(diǎn)(3,1,4)的流線方程為：(x 2)3 y 13(z 3) y 1333.2試判斷下列平面流場(chǎng)是否連續(xù)？ Ux xsiny,Uy3x cosy(3-19,20)知：-=sin y解：由不可壓縮流體流動(dòng)的空間連續(xù)性方程23x siny

8、33xsin y23x 1 x sin y當(dāng) x=0 , 1,或 y=k 兀(k=0, 1, 2, )時(shí)連續(xù)。3.4三段管路串聯(lián)如圖 3.27所示，直徑 d1=100 cm, d2=50cm, d3=25cm,已知斷面平均速度 V3=10m/s, 求V1,V2,和質(zhì)量流量(流體為水)。解：可壓縮流體穩(wěn)定流時(shí)沿程質(zhì)量流保持不變,Q vA故：v1V2V1 Av3 A3Aiv3 A3A2v2A2 v3 A30.625m/s2.5m/s質(zhì)量流量為： M ?Q水v3A3 490 Kg /s水從鉛直圓管向下流出，如圖3.28所示。已知管直徑di= 10 cm, 管口處的水流速度 vi=1.8m/s,試求管

9、口下方 h = 2m處的水流速度V2,和直徑d2解：以下出口為基準(zhǔn)面， 不計(jì)損失，建立上出口和下出口面伯努利方程：h PL vL2g0 Pa V22 02g代入數(shù)據(jù)得：v2=6.52m/s由 ViA v2A2 得:d2=5.3cm水箱側(cè)壁接出一直徑 D = 0.15m的管路，如圖 3.29所示。已知 h1 = 2.1m,h2=3.0m, 不計(jì)任何損失，求下列兩種情況下 A的壓強(qiáng)。(1)管路末端安一噴嘴，出口直徑d=0.075m； (2)管路末端沒(méi)有噴嘴。解：以A面為基準(zhǔn)面建立水平面和 A面的伯努利方程:PA Va22g以B面為基準(zhǔn)，建立 A,B面伯努利方程:h2(1)當(dāng)下端接噴嘴時(shí),VaAaV

10、bAbD Va2PA2 2gVb2 Pa2g解得va=2.54m/s,PA=119.4KPa(2)當(dāng)下端不接噴嘴時(shí)，vaVb解得PA=71.13KPa3.7如圖3.30所示，用畢托管測(cè)量氣體管道軸線上的流速Umax,畢托管與傾斜(酒精)微壓計(jì)相連。已知d=200mm,sina=0.2,L=75mm,酒精密度p1=800kg/m3,氣體密度p2=1.66Kg/m3；Umax=1.2v（v為平均速度），求氣體質(zhì)量流縣里。解：此裝置由畢托管和測(cè)壓管組合而成，沿軸線取兩點(diǎn)，A（總壓測(cè)點(diǎn)），測(cè)靜壓點(diǎn)為B,過(guò)AB兩點(diǎn)的斷面建立伯努利方程有:ZbPb2vmaxZaPa2vA氣2g氣2g其中ZA=ZB,vA=

11、0,此時(shí)A點(diǎn)測(cè)得的是總壓記為PA*,靜壓為PB19不計(jì)水頭損失，化簡(jiǎn)得PA-PB-氣vmax22，一一一*IPA-pb酒精氣gLcosa由于氣體密度相對(duì)于酒精很小，可忽略不計(jì)。由此可得2gL 1cosa vmax氣體質(zhì)量流量：M2vA2 vmax A1.2代入數(shù)據(jù)得M=1.14Kg/s3.9如圖3.32所示，一變直徑的管段AB,直徑dA=0.2m,dB=0.4m,高差h=1.0m,用壓強(qiáng)表測(cè)得PA=7x104Pa,PB=4x104Pa,用流量計(jì)測(cè)得管中流量Q=12m3/min,試判斷水在管段中流動(dòng)的方向，并求損失水頭。解：由于水在管道內(nèi)流動(dòng)具有粘性，沿著流向總水頭必然降低，故比較A和B點(diǎn)總水頭

12、可知管內(nèi)水的流動(dòng)方向。AAC12,3,、vaAavbAbQ(m/s)60va6.366m/s,vb1.592m/sHA0PA-va-9.2m只供學(xué)習(xí)與交流2gHBhPBvb5.2m2g即：管內(nèi)水由A向B流動(dòng)。以過(guò)A的過(guò)水?dāng)嗝鏋榛鶞?zhǔn)，建立A到B的伯努利方程有:Pava2hh2gPBvbhw2g代入數(shù)據(jù)得，水頭損失為hw=4m第九章(無(wú)氣隙)及固液分界面,悌岸察理町爆度好布示意圖1.對(duì)正在凝固的鑄件來(lái)說(shuō)，其凝固成固體部分的兩側(cè)分別為砂型試列出兩側(cè)的邊界條件。解：有砂型的一側(cè)熱流密度為常數(shù)，故為第二類邊界條件，即。0時(shí)q(x,y,z,t)n固液界面處的邊界溫度為常數(shù)，故為第一類邊界條件，即。0時(shí)Tw

13、=f()注：實(shí)際鑄件凝固時(shí)有氣隙形成，邊界條件復(fù)雜，常采用第三類邊界條件.用一平底鍋燒開(kāi)水，鍋底已有厚度為3mm的水垢，其熱導(dǎo)率入為1W/(m-C)。已知與水相接觸的水垢層表面溫度為111C。通過(guò)鍋底的熱流密度q為42400W/m2,試求金屬鍋底的最高溫度。解：熱量從金屬鍋底通過(guò)水垢向水傳導(dǎo)的過(guò)程可看成單層壁導(dǎo)熱，由公式(9-11)知_3T口42400310127.20CTtt2t1111C,得t1=238.2C.有一厚度為20mm的平面墻，其熱導(dǎo)率入為1.3W/(mC)。為使墻的每平方米熱損失不超過(guò)1500W,在外側(cè)表面覆蓋了一層入為0.1W/(mC)的隔熱材料，已知復(fù)合壁兩側(cè)表面溫度分布7

14、50c和55C,試確定隔熱層的厚度。解：由多層壁平板導(dǎo)熱熱流密度計(jì)算公式(9-14)知每平方米墻的熱損失為T1T21500750551500上0.02上121.30.1得244.8mm6.沖天爐熱風(fēng)管道的內(nèi)/外直徑分別為160mm和170mm,管外覆蓋厚度為80mm的石棉隔熱層，管壁和石棉的熱導(dǎo)率分別為入1=58.2W/(mC),?2=0.116W/(mC)o已知管道內(nèi)表面溫度為240c,石棉層表面溫度為40C,求每米長(zhǎng)管道的熱損失。解:由多層壁圓管道導(dǎo)熱熱流量公式(9-22)知Ti240oC,T3 400Gdi 0.16m,d2 0.17m,d30.33m,1 58.2 20.116執(zhí)八、7

15、.2 (Ti T3)l生 d1l生 d2解:查表 2.12 3.14 (240 40)2 3.142001 0.17n 01658.21 0.33n 0.170.1160.001 5.718219.6w/m0.00019t,已知370mm0.37m,t 1(16500C 3000C)29750C2.1 0.00019 975 2.285525,q2.28525T- (1650 300)0.37 .28338.07w/m8.外徑為100mm的蒸汽管道覆蓋隔熱層采有密度為 20Kg/m3的超細(xì)玻璃棉氈, 外壁溫度為400 C,要求隔熱層外壁溫度不超過(guò) 50 C,而每米長(zhǎng)管道散熱量小于 確定隔熱層的

16、厚度。已知蒸汽管163W,試解：已知 t1 4000cdi 0.1m,t2 50oC,- 163w.查附錄C知超細(xì)玻璃棉氈熱導(dǎo)率400 50。/0.033 0.00023t 0.0847*225 C2由圓筒壁熱流量計(jì)算公式(9-20)知:Q 2 T 2 3.14 0.08475 (400 50) 攸得 d2 0.3149.而d2d1 2 得出3d21d1 -(0.314 0.1) 0.107m解：UI15 0.1231.845W,150 75_37.5mm 0.0375m21.845 0.0375dd2 T 3.14 0.075 0.15 (52.8 47.3)0.356.在如圖9-5所示的三

17、層平壁的穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱中，已測(cè)的ti,2t3及t4分別為600C,500C,200c及100C,試求各層熱阻的比例bc解：根據(jù)熱阻定義可知R1，而穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱時(shí)各層熱流量相同，由此可得各層熱阻之比為q，Rti：Rt2：Rt3(tlt2)：(t2t3)：(t3t4)=100:300:100=1:3:1.題略解：(參考例9-6) Nx2 at0.52 0.69*10 6 *120* 36000.4579查表ef(N)0.46622,代入式得TTw(T0Tw)erf(N)1037(2931037)*0.46622k709.3k.液態(tài)純鋁和純銅分別在熔點(diǎn)(鋁660C,銅1083C)澆鑄入同樣材料構(gòu)成的兩個(gè)砂型中

18、，砂型的密實(shí)度也相同。試問(wèn)兩個(gè)砂型的蓄熱系數(shù)哪個(gè)大？為什么？答：此題為討論題，砂型的蓄熱系數(shù)反映的是材料的蓄熱能力，綜合反映材料蓄熱和導(dǎo)熱能力的物理量，取決于材料的熱物性bcc。兩個(gè)砂型材料相同，它們的熱導(dǎo)率入和比熱容c及緊實(shí)度都相同，故兩個(gè)砂型的蓄熱系數(shù)一樣大。注：鑄型的蓄熱系數(shù)與所選造型材料的性質(zhì)、型砂成分的配比、砂型的緊實(shí)度及冷鐵等因素有關(guān)！考慮溫度影響時(shí)，澆注純銅時(shí)由于溫度較純鋁的高，砂型的熱導(dǎo)率會(huì)增大，比熱和密度基本不變，從而使得砂型蓄熱系數(shù)會(huì)有所增大.試求高0.3m,寬0.6m且很長(zhǎng)的矩形截面銅柱體放入加熱爐內(nèi)一小時(shí)后的中心溫度。已知：銅柱體的初始溫度為20C,爐溫1020C,表面

19、傳熱系數(shù)a=232.6W/(m2：C),入=34.9W/(mC),c=0.198KJ/(KgC),p=780Kg/m3。解：此題為二維非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱問(wèn)題，參考例9.8,可看成兩塊無(wú)限大平板導(dǎo)熱求解，銅柱中心溫度最低，以其為原點(diǎn)，以兩塊平板法線方向?yàn)樽鴺?biāo)軸，分別為x,y軸。則有：009-21兩塊無(wú)限卞平板正交形成眄無(wú)限限而形庫(kù)熱擴(kuò)散率34.90.198* 103 * 7800_ _ _ 一 52.26*10m2/s(Bi)x232.6*0.3 /1.99934.9(F0)xat-21 42.26*10(0.3)* 36002 0.904(Bi)y232.6*0.1534.90.9997(F0)yat

20、-22_ 52.26* 10 * 36002(0.15)3.62查9-14得，（m)x 0.450()y00.08m)(0鋼鏡中心的過(guò)余溫度準(zhǔn)則為中心溫度為Tm 0.036 029.1*7.84784042.0*870*100.007 0.1M經(jīng)上述驗(yàn)算本題可以采用此方法計(jì)算溫度隨時(shí)間的依變關(guān)系。10.1*- 0.052參閱楊世銘編傳熱學(xué)第二m)x()y0.45*0.080.03600Tf=0.036*(293-1293)+1293=1257k=984C15.一含碳量Wc=0.5%勺曲軸，加熱到600c后置于20c的空氣中回火。曲軸的質(zhì)量為7.84Kg,表面積為870cm2,比熱容為418.7

21、J/（Kg6）,密度為7840Kg/m3,熱導(dǎo)率為42W/（mC）,冷卻過(guò)程的平均表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)取為29.1W/（m2C）,問(wèn)曲軸中心冷卻到30c所經(jīng)歷的時(shí)間。（原題有誤）解：當(dāng)固體內(nèi)部的導(dǎo)熱熱阻小于其表面的換熱熱阻時(shí)，固體內(nèi)部的溫度趨于一致，近似認(rèn)為固體內(nèi)部的溫度t僅是時(shí)間t的一元函數(shù)而與空間坐標(biāo)無(wú)關(guān)，這種忽略物體內(nèi)部導(dǎo)熱熱阻的簡(jiǎn)化方法稱為集總參數(shù)法。通常，當(dāng)畢奧數(shù)Bid。近似地采用穩(wěn)態(tài)工0.531 40.591 4況下獲得的準(zhǔn)則式來(lái)比較兩種情況下自然對(duì)流表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，則有：水平放置.(GrPr)1gTl3/Tv2gTd3/Tv2,NuG(GrPr)1n,n(2)豎直放置.(GrPr)2gTl

22、3/Tv2gTLTV2,NU2C2(GrPr)2n,nNU1NU2G(GrPr)1n.c2(GrPr)2n(d)340.59L0.53134NuiNu2-()101.6.1dL0.5910由此可知：對(duì)給定情形，水平放置時(shí)冷卻比較快。所以為了加速冷卻，圓柱體應(yīng)水平放置。.一熱工件的熱面朝上向空氣散熱。工件長(zhǎng)500mm,寬200mm,工件表面溫度220C,室溫20C,試求工件熱面自然對(duì)流的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)(對(duì)原答案計(jì)算結(jié)果做了修改) TOC o 1-5 h z 解：定性溫度tJf22020120c22定性溫度下空氣的物理參數(shù)：3.34102w.m1C1,v25.45106m2.s1,Pr0.686特征

23、尺寸，L500200350mm0.35m232熱面朝上：GrPrg-TPr9.81(220220)0.350.6862.267108106,vT(25.4510)(273120)故為湍流。查表得c0.15,1/3Nuc(GrPr)n0.15(2.267108)1/391.462Nu-91.468.73w.(m2C)L0.35.上題中若工件熱面朝下散熱，試求工件熱面自然對(duì)流表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)解：熱面朝下：105GrPr1011,層流，查表得c0.58,n1/5Nu0.58(2.267108)0.227.1973.34102Nu29.1972.595wm2cL0.355.有一熱風(fēng)爐外徑D=7m,高H=4

24、2m,當(dāng)其外表面溫度為200C,與環(huán)境溫度之差為40C,求自然對(duì)流散熱量(原答案缺少最后一步，已添加)解：定性溫度t200(20040)180C2定性溫度下空氣的物性參數(shù)為：3.78102w.m1C1,v32.49106m2.s1,Pr0681依題應(yīng)為垂直安裝，則特征尺寸為H=42m.GrPrg THv2TPr39.81 40 42(32.49 10 6)2 (180 273)0.6814.14 1013 ,1查表得c0.1n-3Nu0.1(4.141013)0.3331590.27一 一 一 一 21590.27 3.78 10423.1w m2 C自然對(duì)流散熱量為QA(Tw Tf)3.15

25、.7 42 40 1.145 10 W7.在外掠平板換熱問(wèn)題中，試計(jì)算25c的空氣及水達(dá)到臨界雷諾數(shù)各自所需的板長(zhǎng)，取流速v=1m/s計(jì)算，平板表面溫度100c(原答案計(jì)算有誤，已修改)解：定性溫度為tmtwf1002562.5C22.對(duì)于空氣查附錄計(jì)算得v189720.0218.971061923106m2/sv625c18.972.51019.2310m/s10RevlvlRevv510519.2310619.62m.對(duì)于水則有：v625c0.4780.4780.4152.51060.462106m2/s625c10RevlvlRevv51050.46210610.231m8.在穩(wěn)態(tài)工作條

26、件下,20c的空氣以10m/s的速度橫掠外徑為50mm管長(zhǎng)為3m的圓管后，溫1560W試求橫管外側(cè)壁溫(原答案定(tw tf)/2 (60 20) 2 40 C度增至40Co已知橫管內(nèi)勻布電熱器消耗的功率為性溫度計(jì)算有誤，已修改)解：采用試算法假設(shè)管外側(cè)壁溫為60C,則定性溫度為t查表得2.76 102w.m1. C 1vm 16.96 10 6m2s 1Pr 0.699Re Vd v310 50 1016.96 10 62.95 104 4000 Re 40000,c 0.171n 0.618NucRen0.171 (2.95 104)0.618 98.985Nu d298.985 55.9

27、75 wm250 10 3A(Tw Tf)即:3_1560 55.975 3.14 50 103 (Tw 20) Tw 79.17 C與假設(shè)不符，故重新假設(shè)，設(shè)壁溫為80 C.則定性溫度tm (tw tf) (80 20) 50 C 22查表得m 2.83 10 2w.m 1. C 1 Vm 17.95 10 6m2.s 1 ,Pr 0.698c105010 c c “4Re Vd/v 2.79 10 , 4000 Re 40000,17.95 10c 0.171n 0.618Nu cRen0.171 (2.79 104)0.61895.49Nu d2.90 10 2. 295.49 3- 5

28、5.38w m . C50 103_A(Tw Tf),即：1560 55.38 3.14 50 103 (Tw 20)Tw 79.80 C與假設(shè)溫度誤差小于 5%,是可取的。即壁面溫度為79.80 C .10.壓力為1.013*105Pa的空氣在內(nèi)徑為 76mm的直管內(nèi)強(qiáng)制流動(dòng)，入口溫度為 65C,入口體積流量為0.022m3/s,管壁平均溫度為 180C,試問(wèn)將空氣加熱到115c所需管長(zhǎng)為多少？解：強(qiáng)制對(duì)流定性溫度為流體平均溫度流體平均溫度Tf65- 90,查查附錄Ff 22.10 10 6m2.s203.13 10 2w/mC,Cp1.009103J/Kg.CPrf0.69,f 21.5

29、10 6Pa.Svd_aRef一 *VfVf0.076 0.0223.14 0.0382 22.10 10 61.67441010為旺盛湍流。由于流體溫差較大應(yīng)考慮不均勻物性的影響，應(yīng)采用實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)則式(10-23 或 24)計(jì)算 Nuf0即Tw180C,Prw0.618,w25.3106Pa.SNuf0.027Ref08Prf0.3()0.140.027(1.67104)0.8w0.6903(21.51025.3106.0.146)=56.397fNu一56.3973.1310一一20_23.23w/m.Cd0.076質(zhì)量流量qmqv.0.0220.9720.0214Kg/s散熱量QqmCp(T

30、2Ti)30.02141.00910(11565)107963JQA(TwTf)dl(TwTf)1079.6323.23(18090)3.140.0762.14(m)一，l214一一、一因?yàn)?土428.1660,所以需要進(jìn)行入口段修正。d0.0760.70.76入口段修正系數(shù)為11g100761.1L2.14.一一_.2一11.123.2425.48w/mC1079.6325.48180903.140.0761.97m（方法二）定，沙溫度為流生平均溫度1查附錄F得,P可=0.59=215，10y九$Cp=lCK)910VK/C=0.972相；/在入口溫度下p-I0045炫/故進(jìn)口質(zhì)量況量：南:

31、0.022/LOO45Ax=2.29Xxl(f25網(wǎng)=_i2298102_i-9心id7曲電B14006215k|Q6先按60計(jì)，A；.=0.023x(179x10)oax069n=500850.08IO_：-25a=-=20.62m-/m2C0076空氣在115XZ時(shí)，T。%，“依&*)65c時(shí)，C；-l007k/feJC)故加熱空氣所需熱量為:Q=m(C簿-C弭)=0.02298，(1.009J05115-1007103x65)二1162,卻由大溫差修正關(guān)系式得:所需管長(zhǎng):273 I 90、2757180；= 0.8X5-2.96(7)11620.620.885(18090)?.I4007

32、6/Id2.9Gh，0.07(y=3866(.)需進(jìn)行短管修正匚f=1+(，/廠=1.0775所需管長(zhǎng)為2.96/L0775=2.75m11.解：tf300C時(shí)，Pr水5.42,Pr空0.701,Nuj,Nuf0.023Re0.8Pr0.4_210_210_水61.810wmC,空2.6710wmC0.4水Pr水水一D04空Pr空空( 5.42 產(chǎn)0.701一 _261.8 10(22.67 10 25.2512.管內(nèi)強(qiáng)制對(duì)流湍流時(shí)的換熱，若Re相同，在tf=30C條件下水的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)比空氣的高多少倍？解：定性溫度tf30c查附錄D得到：prf7K5.422 J水 61.8 10 w.m C

33、查附錄F得至kR空氣0.70121空氣2.67 10 w.m C 為湍流，故Ref相同0.80.4Nuf7K 0.023 RefPr0.80.4Nuf空氣 0.023 Ref P空氣52.46(5.42)0.461.8102()20.7012.6710在該條件下，水的表面彳熱系數(shù)比空氣高52.46倍。第十一章輻射換熱1.100W燈泡中鴇絲溫度為2800K,發(fā)射率為0.30。（1）若96%的熱量依靠輻射方式散出，試計(jì)算鴇絲所需要最小面積；（2）計(jì)算鴇絲單色輻射率最大時(shí)的波長(zhǎng)解：（1）鴇絲加熱發(fā)光，按黑體輻射發(fā)出連續(xù)光譜_2.0.3,Cb5.67W/mK1,2Cb A42800100100*96%

34、4將數(shù)據(jù)代入為：0.3*5.67Al280096A1=9.2*10-5/100（2）由維恩位移定律知，單色輻射力的峰值波長(zhǎng)與熱力學(xué)溫度的關(guān)系3mT2.8976*10m.k,當(dāng)T=2800k時(shí)，m=1.034*10-6m3.一電爐的電功率為1KW,爐絲溫度為847C,直徑為1mm,電爐的效率（輻射功率與電功率之比）為0.96,爐絲發(fā)射率為0.95,試確定爐絲應(yīng)多長(zhǎng)？解：由黑度得到實(shí)際物體輻射力的計(jì)算公式知：AEa1Eb1CbA（三）4103*0.961Cb（Dl）（1）41001001 3607m一3847273430.95*5.67*3.14*10*1*(83)0.96*101004.試確定圖

35、11-28中兩種幾何結(jié)構(gòu)的角系數(shù)X12解：由角系數(shù)的分解性得：X2 X1,（2 B） X1,b由角系數(shù)的相對(duì)性得:X1,bX B,1AA1X b,1(1.5)21.52XB,1X B,1 X B,(1 A) X B, AX 1,(2 B)X(2B),1A2 B2.5* 1.5X (2 B),115-X (2B),1X(2B),1X(2B),AX(2B),(1A)所以X(2B),1X(2B),(1A)X(2B),AY,Z對(duì)于表面B和(1+A),X=1.5、Y=1.5、Z=2時(shí)，一1,一1.333杳表得XXY.ZXB(1A)0.211,對(duì)于表面B和A,X=1.5,丫=1.5,Z=1,1,0.667

36、,XX查表得Xb,a0.172,所以Xb,1Xb,(1A)Xb,a0.2110.1720.039,.3.3.，一一X1,B-XB,1-*0.0390.0585。對(duì)表面(2+B)和(1+A),X=1.5,Y=2.5,Z=2,Y,一Z一1.667,1.333,查表得X(2b),(1a)0.15。對(duì)于表面(2+B),A,X=1.5,Y=2.5,Z=1,丫1.667,0.667,查表得X(2b)a0.115,XX,所以 X(2 B),1X(2 B),(1 A) X (2 B),A0.15 0.115 0.035,5X1,(2B)-X(2B),12.5*0.0350.0875X1,2X1,(2B)X1,

37、B0.08750.05850.029由角系數(shù)的分解性X1,2X2,1-X2,1X2,1,X2,1X2,(1A)X2,A，A11.5一一一_YZ對(duì)表面2和A,X=1.5,Y=1,Z=1,0.67,0.67XX查表得X2,a0.23。對(duì)面2和(1+A),X=1.5,Y=1,Z=2,Y0.67,Z1.33,XX查表得X2,(1A)0.27X2,1X2,(1A)X2,A,代入數(shù)據(jù)得X2,10.04,所以Xi,2X2,10.04.兩塊平行放置的大平板的表面發(fā)射率均為0.8,溫度分別為t1=527C和t2=27C,板的間距遠(yuǎn)小于板的寬與高。試計(jì)算（1）板1的本身輻射（2）對(duì)板1的投入輻射（3）板1的反射輻

38、射（4）板1的有效輻射（5）板2的有效輻射（6）板1與2的輻射換熱量解：由于兩板間距極小，可視為兩無(wú)限大平壁間的輻射換熱，輻射熱阻網(wǎng)絡(luò)如圖，包括空間熱阻和兩個(gè)表面輻射熱阻。=a=0.8,輻射換熱量計(jì)算公式為（11-29）。,244l 8003005.67上島 Eb2)100100A 工工1 2上1120.8 0.8一 一 215176.7W/m1A1(E；1J1)，同理 5,2111J2Eb2122其中J1和J2為板1和板2的有效輻射，將上式變換后得11J1 Eb1 q1,25.67119430.1W/m2,12cJ2 Eb2 q1,25.6724253.4W/m24故：(1)板 1 的本身輻

39、射為 E11Eb1 0.8 5.67 型018579.5W/m2100(2)對(duì)板1的投入輻射即為板2的有效輻射 G1 J2 4253.4W/m2(3)板1的反射輻射為，p 1=1- a =0.2 ,G11J2 J1 Eb1 19430.1 18579.5 850.68W/m248001003001001 0.81517.7 0.81517.7 0.8（6）由于板1與2間的輻射換熱量為：q1,215176.7W/m2.設(shè)保溫瓶的瓶膽可看作直徑為10cm高為26cm的圓柱體，夾層抽真空，夾層兩內(nèi)表初始時(shí)刻水溫的平均下降速率。夾層兩面發(fā)射率都為0.05。試計(jì)算沸水剛注入瓶膽后,壁壁溫可近似取為100c及20CAiCb4T14T2解：1,2A(EbEb2) rr2100100DhCb 工1004T2100代入數(shù)據(jù)得1,21.42w,1,2*tcm T1,2cm1,2c V查附錄知100 C水的物性參數(shù)為C 4.22KJ /958.4Kg/m代入數(shù)據(jù)得172*1