傳熱學(xué)課后習(xí)題答案第四版

1、1-3解：電熱器的加熱功率:QP =cm. ：t 4.18 103 103 1000 " (43 -15)60=1950.6W =1.95kW15分鐘可節(jié)省的能量:Q =cm；：t =4.18 103 103 1000 10-6 15 (27 -15) =752400J= 752.4kJ1-33解：=A(tf1 -tw2)3 62 - (-10)1 .二二10.21= 45.7Wh1h26 0.044 60如果取h2 =30W/m2.K ,那么3 62 -(-10)h1h210.21十+ 6 0.044 30-45.52W室外風(fēng)力變化對散熱量的影響不大.2-4解：按熱平衡關(guān)系有:tf

2、1 -tw2400 - 501 . NR , -B'1 '' I ''500.10.06= 9.5(50 25),由此得：6B = 0.0397m, 5A=0.0794m,2-9解：由1 . 一、_tm = tw1 +tw2 = 0 C從附錄5查得空氣層的導(dǎo)熱系數(shù)為九空氣0.0244W/m K2雙層時:A(tw1 -tw2)0.6 0.6 20-(-20)-玻璃 網(wǎng)空氣2照.典0.780.0244= 41.95W單層時:A(tw1,) _ 0.6 0.6 20-(-20)8玻璃/玻璃0.006/0.78= 1872W兩種情況下的熱損失之比:：-d1872

3、41.95即隨室外風(fēng)力減弱,散熱量減小.但因墻的熱阻主要在絕熱層上,題 2-15解：這是一個通過雙層圓筒壁的穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱問題.由附錄4可查得煤灰泡沫醇的最高允許溫度為300Co設(shè)礦渣棉與媒灰泡沫科交界面處的溫度為tw,那么有=,ln2二 1l%,ln*d12 二 2l d2(a),2二 1l(t1V 二-tw)l 2 21 (tw - t2)ln曳 d11nd3 d2(b)日口 0.11 (400 :- tw)0.12 (tw -50)ln竺25ln 65由此可解得：tw = 167.4Cv 300C又由式(a)可知,在其他條件均不變的情況下,增加煤灰泡沫醇的厚度8 2對將使d3增大,從而損失將減

4、??；又由式(b)左邊可知tw將會升高.tf1 -'tf22-17解：此題為通過圓筒壁的傳熱問題tf1 -'tf2、ln也2二 i dih1A1h2A2(1)換熱外表潔凈時:1000 -200_ _工 _4_49.942 10612.135 1015.916 10_4=1.254 10 W/m二 0.04 5000(2)外壁結(jié)煙灰時:1000 -200ln542 二 42 40 2 二 0.08 52 二 0.054 100 二 0.04 50008004449.942 10750.821 10 589.463 1015.916 10二二5855 9W/m(3)內(nèi)壁結(jié)水垢時:10

5、00 -2001 401, 52二 0.052 100 二 0.036 5000ln ln -2 二 136 2 二 42 40= 9908W/m800167.687 10' 9.942 1." 612.135 10/ 17.684 102-18解：(1)材料A緊貼壁面時,每米長管道的總熱阻為n",ln生21A d12二7 d2ln巡2 二 0.06100 2 二 0.12250B緊貼壁面時,每米長管道的總熱阻為1d21d312501400八(£ R)2 =ln -+ln =ln+ln= 2.462m K /W 因內(nèi)、外外表溫差不2- Bd12二-Ad2

6、2二 0.12100 2二 0.06 250變,故散熱損失與熱阻成反比：力2R 3.053R22.462= 1.24(倍)即:材料A(導(dǎo)熱系數(shù)較小)緊貼壁面時,散熱損失較小.對于平壁,這種影響不存在.2-22解：由于儲液容器采取了良好的保溫舉措,保溫層的熱阻是整個散熱過程的主要熱阻,故暫時可忽略兩側(cè)的對流熱阻, 按通過球壁的導(dǎo)熱過程估算其散熱量：4 二 1.8 10工25-(-195.6)11015 0.18= 0.46W液氮每天的蒸發(fā)量:0.4596.3=2.30 10 kg/s =0.199kg/d199.6 1032-36 解：q =九丁,九=% (1 + bt)將上面兩式應(yīng)用于 x =

7、00.01m之間,有(100 60)100 -60 r1000 =%1 +b()乂,即 10 = 40%(1 +80b)20.01將上面兩式應(yīng)用于 x =00.02m之間,有(100 40)100 -40 -1000 =九01 +b(-<,即 20 =60X0(1 +70b)20.02由上述兩式聯(lián)立,可解得：0 =0.9166W/m K,b 0.00909(1/K)2 51、26.11c的壁面上伸出一根純蛆的圓柱形助片,一匚25nlmtF,二16"C, "U WJgLKL 助端絕熱口求t談柱體的對流散熱量.如果把柱體的長度增加一倍,其他條件不變,柱體的時流 散抽量是否

8、也憎加一倍從充分利用金屬的觀點來看,是果用一個長的助好還是來用兩個 長度為其一半的較短的助好端段4=236W"m K),州=得嗯=g=3.刖喇H = 3J 89 X.5 .,4784,按附錄的數(shù)據(jù)線性糕值得；由10.4784) = 0.4443,財中=些珞才反陽防=1牝3丸-x ?擁父o fa = 40.1W ffj3139如祟丹= 3DGmu,那么出百=3的乂.3=09567,lh(0.9567) = 0J42, <P= 66.QW.從充分利用金屬的觀點來看,采用兩個長度湘其一半有短肋較好2 54、：同一地點上鋼及銅做成的尺寸相同的兩個套管,.厚J = 1.0mm,高H =

9、l20mm, h = 25W/(m3 - K) T管道壁溫% = 25.(3,蒸汽流的真實溫度今=70七§銅2 = 39OW/(m K),鋼;I = 50W/(m,K3 溫度計本身的誤差可以不計由 求;置于兩套管中的溫度計讀數(shù)相差多少解；4 =4/由砌,嚕蹊w僵摟25x0.01-= 8,43951m5390 Ko.009x0.001225x0.01J 23.57 T750x0,009x0.001m,/i = 84395x0.12 = 1.0127,= 23,570.12 = 2.8284 ,- 70ch(m冏=L559, ch(砥用=8.4975 , 8fli = = -2亂860c

10、t1 .lS= = -5.296 ,1=-5.296+28.86 ,23.6七, a.,*r7 /j即置于鐵套管中的溫度計指示值可高約.6七.2-63 解, Jt 2二-'D L = ' S = tL|_lL ln(1.08-)2 二 1.5；(80 - 25) = 672.8W / m ln(1.08 10)0.5273、：如圖,1是尺寸為10mm其10m1n的芯片：2 是厚0.02mm的環(huán)氧樹脂層,其夫=0%】.7 mK/W ； 3是厚10mm的鋁基板,A = 260W/(m K),芯片及基板的四周絕熱,< = 25©C,方= 150W/(m'K),

11、芯片等溫,發(fā)熱率為1.5乂10* W/mL過程是穩(wěn)態(tài)的.求：畫出這一傳熱過程的熱阻分析圖,并確定芯片的工作溫度. 解：熱阻分析圖如以下列圖所示：0 = 01 + 0)1=L5x104x0.01x0.01 = 1.5W, q = L5x10* W/m"q «+4 =25 J250.9x10 + + 1 J- (9 + 3.846)x10+ 6666 x10260 h 150,150=-"( _ 25rc-25_ _ 5*.4(666.6 + 12的乂1丁 666.6 xl0-i -'+7 = L5k 10",9-25)666.6*也25)679.4

12、 = L5 乂 10一】x666.6x 679.4 , o /y,4 ooo,o1346< = 1346 x 25+0J 5 x 666.6 x 679.4 = 101583.2 , ?f = 75,5-2-78、：長網(wǎng)柱體r=2cm,內(nèi)熱源& =5650Wm""37e A-0 42W/(m Kh過程處于穩(wěn)態(tài)求；最大溫差.解:如右圖所示,-維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱方程蕾喏卜旌.,升碟卜4,dt Or j+ 6 j = 一一 十 一T1 dr 2A ArLn r + 內(nèi) 9r = 0, = 0 r *» = 0 ： r = R ,心K*心屋寸 寸與+ L十萼=6；：

13、,)+.,最大溫度發(fā)生在= 0處,4a 4Xr4 工muAr24A5650x0,024x0.42=1.35,習(xí)題3Y附冊3-4.；如圖,一內(nèi)部流動的對流換熱試驗,加熱的牛為 常數(shù),管道可當(dāng)平壁對待立求：畫出在非稔態(tài)加熱過程中系統(tǒng)中的溫度分布隨時間的變化 (包括電阻加熱器、管壁及被加熱的管內(nèi)流體,畫出典型的四個時 刻：初始狀態(tài)(未開始加熱時)、穩(wěn)定狀態(tài)及兩個中間狀態(tài).解：如下列圖：3以工一熱電偶的網(wǎng)爐"之值為之被,初始溫度為2.5,氣流 溫度為3WC(1) A = 53W/(ni1-K)! (2)曲=1】6狎八加用,求：兩種情形下熱電偶的時間常數(shù)并畫出兩種情形下熱電偶讀數(shù)的過余溫度隨時

14、間 變化的曲線.解：酎間常數(shù)丁=",對*N5SW/(m2,K有加工*1口工3£1s ：2 0M4 x 1 仲對川= ll6W/m=,K),1-18,lSs116過余溫度隨時間的定性變化曲線如以下列圖所示：雪13 12、：一平板單側(cè)外表積為月、初溫其它幾何、物性參數(shù),突然一側(cè)加熱,另一側(cè)冷卻氣流仆、ht內(nèi)熱阻忽略.求：列出物體溫度隨時間變化的微分方程式并求解之.解；溫度場的數(shù)學(xué)描寫為：/哼*0) = 4,An引入過余溫度8 = 1-加,得：pcVhA8 -»氏.)=J-Q =4,.其齊次方程的通解為工81聲,非齊次方程的一特解為強,故得通解為: h叫 即e=萩吟.由

15、初始條件得：八為哼,故有；魚尸呼a315、：一報警系統(tǒng)導(dǎo)線熔斷報警,熔點為5.0y.工二 210WmKj,*=72O0Lg/mL c = 420J/(kg K:：初始溫度為 25 tlC,A = 12W/(m2 K)E求:當(dāng)它突然受到65NC煙氣加熱后,為在limn內(nèi)發(fā)出報瞽訊號,導(dǎo)線直徑應(yīng)限在多人以下解：假設(shè)可以采用集總參數(shù)法求解,口 叱 4石區(qū) 4x602100.0167“一 (W 節(jié)"瓦 港 x72DOE20 - 貯倒,業(yè)AJ2x-221G.皿垢?罷篇M4,代入其二父加 的.得：-0017 X 0,0286 = In 0.24 , £ = ? 347x 10m, aA

16、i,直徑d = 2R = 2x3347 切片=6我.丁= U.669mm .檢餐皆設(shè):風(fēng)-0 02S6A =0. 0286X0. 669/2=0. 00957<0. 05(滿足俄設(shè))所以,導(dǎo)線直徑應(yīng)限/0.669mm以下.3-31.：一火箭發(fā)動機噴管可視為平壁,壁厚為9mm,初溫為30*t, p -8400kg/m3 . l = 24.6W/(m-K) , c = 560J/(kg-K),管 內(nèi)側(cè) =750 , 為= 195OW/(n? K),外側(cè)絕熱,求;(1)為使噴管的最高溫度不超過材料允許溫度C 1000 )而能允許的運行時間1(2)在所允許時間的終了時刻,壁面中的最大溫差；(3)

17、在上述時刻壁面中的平均溫度梯度與最大溫度梯度.解；這可視為厚為26 = 2x0.009m的平板兩惻突然受第三類邊界條件作用的非穩(wěn)態(tài)導(dǎo) 熱問題.0, 1000 -1750 瓦、30-1750=0436 .1 X= Bi h324.61950x0.009= 1.40,由圖3-8查得=0.735,3-33A57%株二°® 由圖%7查得%:1, 廿.U*了33, t * 1 1 3加 8400x560 .* = Fo = 1,1x0,009 x-= 17s；a24.6板中最低溫度,*=,1+ 0.59 瑕=1750-0,593x1720 = 730* C壁中的最大溫差A(yù)fg =10

18、00-730 = 270；由附錄 5 得 a = 3.43 乂 10 " m2 /s:c 8440 377/./村十,.*7TW)二戶加06模中.IJ型“川j - W"工組".尸、亂再療* 戶產(chǎn)(耳)二.國*X 二件".u£/序C 0小,*中之%咻a的,小_? 員«珞0K又由條件可得:3m 80 -100飛 20-100= 0.25,匚aFo=R3.43 10* 6000.12=2.06由附錄16圖1查得Bi =0.4,所以 h = BiR10920.4 = 436W/m K0.13-37, ：一鋼錠 d = 500mm,高為 800

19、mm,初溫為 30, 2 = 40 W/(m K),a = 8xlQHim7sf q=1200*C, A = 1SOW/m2-K*求；3h后在鋼錠高400mm處的截面上半徑為0.13m處的溫度.解：所求之點位于平板的中央截面與無限長圓柱r = 0.13m的柱面相交處°對平板：= 180X04X 4010r 球 0.8內(nèi)0-5 *3x3600 汽= 1.8,尸.=、=：= 0.54 ,&04 j.d * .(心中7 +J r = / &7/安,力="制+.-"名-* ""'"5 .r帶3Ia由圖3-7查得 = 0

20、.66：孫律)(金)*葉5%)08伊 W升囿灶 電 hR 180x075 . ./ 口/ 0.8x10x3x3600對園田 Bi = L】25, Fo = rA 40R2小r, .-*3蛆工=/.W由附錄16圖1查得曳= 0,12 ,備0252= 1.38,又據(jù)匚=妞=0.52, - = 0.889 ,R 0.25 Bia查附錄16圖2得2= 0,885,7川述=第,劇稔帝000二? = S * h = 012 X 0,8 8 5 = 0.1062.% 8.%十-注、卜耳?.劇超“q a 十切隙/所求點處的無量綱溫度為.六=0.66 xOJ 062 = 0.0701 f二居 2770s 心/吁

21、.利 7= 0.070】 +1200 = -0,0701 x 1170 + 12001118.埼工A電邛"小沖邛"1二QW呼-仆內(nèi)人33.曲7 f 063,卷式翁%,佚j,/r>/“5押由+1"="",'之3-41.:一鋼球 d = 10cm,初溫為 250C, 4 = 44.8 W/(mK) , = L229xl O-3 m7s ./w = 10, A = 200W/(m2-K)o求：使球心溫度降到150需要的時間此時球外表的溫度為多少.解：/Q 蓋8,籍鼠查附錄17酊得心2Bi=0.2230.05,L229xl10= 203s

22、,按上= 4.48查附錄17圖2得d = Q.9,Bi&& =0.9 6. = 0.9 x( 150-10) = 126°C, ts =Q + 126 = 1363-54,:一正方形人造木塊丁邊長為0.1m, 2 = 0.65W/(m K) r = 810kg/m"=2550J/(kg K),初溫為 25tle.=425( ft-6.5 W/(m2 K) f 經(jīng)過 4 小時 50 分 24 科,后,木塊局部地區(qū)開始著火.求：此種材料的著火溫度.解；木塊溫度最高處位在角頂,這是三塊無限大平板相交處*.83=竺=笑電=0.5口,由圖3-8查得色= 0.8,20.

23、65川 之八ww 乩4Zt".=呻4 HA _0.65- pc-8L0x2550=3.147找 10, m,/s, Fo =ar 3.147x10-3174240.05= 2.19,由圖3-7查得T =0.41,a n n-l =l= = 0.8x041 = 0328 . 備辦處用項處無量綱溫度：©= 0.3283=0.035,M * /X)=受X?魯i /"玷4橫G*“必=T*3 =必入?yún)n5*2/1角頂溫度之 t = ( +0.0353% -L) = 425+0.0353 x (25 - 425) = 411a3-60.解：爐底為耐火材料,故可近似地認(rèn)為爐底外外

24、表是絕熱的,故可看成是厚26= 2父0.05m1 _ Bi 一 h、.的無限大平板兩側(cè)對稱受熱的非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱問題4一4一 = 2.0 ,由圖 3-8 查得：=0.8040 0.05與即： % =1500 -1600 =0£0 , tm =1600 100/0.80 =1475 c Fmtm -1600即:6-7de4abu01475 -160025 -1600:0.0794J.=Fo=6.10a0.0525 10-6由圖3-7查得：Fo定6.10=3050s =0.847h2ab(2)de(3)deJa b2ab 二 2b; a b a4 一(D2 -d2) 4二 D2(a b)2ab

25、(4)de二(D d)4 一 Dnd )44二 D n 二 d-d;D2 - nd2D nd6-14(2)換熱類型 定性溫度 物性參數(shù):管內(nèi)強迫對流換熱:流體平均溫度 tf =(115+65)/2=90 C(空氣):-=0.0313W /(mCp = 1.009 kJ /(kg: =22.10 10年K ),= 0.972 kg /m3, ：1 = 1.0045 kg / m3K),=21.5 10 "kg /(m s), Pr = 0.6902 /s特征長度：管子內(nèi)徑d = 0.076m(3)特征流速:1.0045 0.022_ _ _20.9720.076 /4= 5.012m/

26、s流態(tài)：Re = ud = 2£空出挈 =17236 > 104(湍流)22.1 10(4)各種修正系數(shù)：直管,Cr=1 ;溫差A(yù)t = tw tf =180-90=90 C> 50 C,應(yīng)進(jìn)行溫差修正；管長未知,故 先假定C1=1(5)選用公式：(氣體被加熱)Nu =0.023Re08 Pr0.4Tf-0.5 Tw(6) Nu數(shù)與外表傳熱系數(shù) h:Nu =0.023 1723608 0.69"4 273 嗎.5 = 43.48W/m2 K273 1800.03132h = Nu =43.48 =17.91W/(m2 K)d0.076(7)由熱平衡關(guān)系求管長L

27、:ID = mcp(t"f -t'f ) - '1 V1Cp(t"f -t'f ) -0.022099 1.009 (115-65) -1.115kW熱平衡關(guān)系：中-mcp(t"f -t'f ) = hA(tw -tf) =dLh(tw -tf)所以:1115L 二二h 二 d(tw-tf)17.91 二 0.076(180 -90)=2.897m(8)驗算管長(9)L = 2.897 =38.12 Y60 (不滿足假定),故應(yīng)進(jìn)行入口效應(yīng)修正d假定0.076L重新計算假定 L=2.80m, cl =1 (d/L)0.7 =1.08

28、0;一 / c0Lh' = 1.08h,L'=2.682m (與假定值不符)hd(tw-tf)1.08再假定 L=2.67m, cl =1+(d / L)0.7 = 1.083 ； h" = 1.083hlL" = 2.675 m ,與假定值根本相符h"二d(tw -tf)1.083故：L=2.67m； h" = 1.083h = 1.083M17.91=19.40W/m2 K(1)換熱類型：管槽內(nèi)(環(huán)形空間)強迫對流換熱(2)定性溫度：流體平均溫度 tf =(30+50)/2=40 C物性參數(shù)(水)： = 0.635W/(m K), ：

29、 = 992.2kg /m3 ,cp =4.174kJ /(kg K),Pr =4.31, . = 0.659 10m2 /s, = 653.3 10Jkg/(m s)w =282.5 10 Jkg/(m s)特征長度：當(dāng)量直徑 de=D-d =0.06-0.04= 0.02m m4m4 0.857(3)特征流速：u = =2廠=2廠之0.55m/s7A:二(D -d )992.2二(0.06 -0.04 )流態(tài)：Re=ude= 0.55M0.02 =16692 A 104(湍流) 、0.659 10(4)各種修正系數(shù)：管長未知,故先取 5=1；直管,Cr=1溫差& =tw -tf =

30、100-40=60 C > 30 C,故應(yīng)進(jìn)行溫差修正08 - 04. f,011(5)選用公式：(液體被加熱)Nu =0.023Re. Pr. .w(6) Nu數(shù)與外表傳熱系數(shù) h計算：Nu =0.023 166920.8 4.310.4 I65330'1 = 108.04282.5h=Nu =108.04 0635 =3430.27W/(m2 K) d0.02(7)由熱平衡關(guān)系求管長l :.=mcp(t"f-t'f ) =0.857 4174 (50 -30) = 71542.4W熱平衡關(guān)系：中=mcp(tf-t'f) =h&tw -tf)=

31、-融9 ")所以:mcp(t"f -t'f )l 二二dh(tw -tt)30.857 4.174 103 (50-30)二 0.04 3430.27 (100 - 40)=2.766m(8)驗算管長lde2.7660.02= 138.2 - 60(滿足假定),所以所求管長即為l = 2.766m(9)管子出口局部熱流密度22q" = h(tw -tf") =3430.27 (100 -50) = 171513.5W/m2 =171.5kW/m26-16另解：(1)(3)同前,另有Prw =1.75(f /8)(Re-1000)Pr d 2/3(

32、4)選用 Gnielinski 公式： Nu =幣1 + () ct1 12.7. f /8(Pr1) l(5) Nu數(shù)與外表傳熱系數(shù) h計算： _ _2 _2f =(1.82lg Re-1.64) =(1.82lg16692 -1,64) =0.0274/ Pr、0.01,4.31 x 0.01ct =()()1,009Prw1.75設(shè) l =2.75m,貝U1 +(de)2/3 =1 +(幽)2/3 =1,038l2.75Kl (0.0274 /8) (16692 -1000) 4.31Nu；/31.038 1.009 =109.031 12.7 v0.0274 /8 (4.31-1)0

33、6352h = Nu - =109.03=3461.70W/(m K)d0.02(6)由熱平衡關(guān)系求管長 L :中-mcp(t"f-t'f ) =0.857 4174 (50 -30) = 71542.4W熱平衡關(guān)系：中=mcp (t" f 7'f ) = hA(tw - tf)=二 dlh (tw Tf)所以:二dh(tw -tt)71542.4二 0.04 3461.70 (100 -40)=2.74m(7)驗算管長將管長的計算值(2.74m)與假定值(2.75m)比較,兩者根本相同,即滿足假定.所以所求管長即為 L = 2.75m(8)管子出口局部熱流

34、密度22q" -h(tw -tf") -3461.70 (100-50) -173085W/m2 -173.1kW/m26-20解：(1)換熱類型：管內(nèi)(螺旋管)強迫對流換熱(2)定性溫度:流體平均溫度tf.假設(shè)tf =60,那么tf =(20+60)/2=40 C物性參數(shù)(水)：-3 = 0.635W/(m K), P = 992.2kg/m ,cp = 4.174kJ/(kg K), Pr =4.3=； =0.659 10 /m2/s, = 653.3 10 "kg/(ms) w =355.1 10"kg /(m s)特征長度：管子內(nèi)徑d=0.012

35、m(3)特征流速：u=0.6m/su ud 0.6 0.0124,75大、流態(tài)：Re = =玄=10925.6> 10 (?而流)0.659 10管長 L=4 兀 D=1.885m , L/d=1.885/0.012=157>60 ,故 Ci=l螺旋管,Cr=1+10.3(d/R) 3=1+10.3(0.012/0.075) 3=1.0422;溫差A(yù)t =tw t f =80-40=40 C >30C,應(yīng)進(jìn)行溫差修正；n(5)選用公式：(液體被加熱)Nu =0.023Re0.8 Pr0.4=0.11Gw(6) Nu數(shù)與外表傳熱系數(shù) h計算：0.804.6533 0112Nu

36、=0.023 10925.64.311.0422 = 78.23W/m2 K355.10.6352h = Nu = 78.23=4139.67W/(m2 K)d0.012(7)對流換熱量：=hA. ：t =h：dL(tw-tf) =4139.67二 0.012 1.885 (80 - 40) 11767W =11.767kW(8)檢驗出口溫度：由熱平衡關(guān)系：d2 一二 0.0122中=mcp(t"f-t'f )=7cp(t"f -t'f ) = 992.2 0.6 4.174(t" f -20)p4 p4=0.281(t"f -20) =

37、11.767kW/, tf " = 61.87 c,該值與假定值有一定差異,故重新計算.經(jīng)屢次試算后可得：t f" ： 63 c6-26 (1)換熱類型：外掠平板強迫對流換熱(2)定性溫度：平均膜溫tm =(20+150)/2=85 C物性參數(shù)(空氣)： =0.0309W/(m K), Pr = 0.691=21.6 10“m2/s特征長度：散熱片長度 L=0. 12m30 1000(3)特征流速：ug = u1+u2=+2=10.33m/s3600u L10.33 0.124/口臺流態(tài)：Re = =-6- 57388.9 '10 (層流)21.6 10(4)選用公

38、式：(外掠平板強迫對流層流) 1 / 2 _ 1 / 3 1/ 2 1/3Nu =0.664 Re Pr = 0.664 57388.90.691= 140.63(5)外表傳熱系數(shù)h:h =Nu =140.63 °.0309 =36.21W/(m2 K)d0.12(6)肋片的散熱量：D =hA. ：t =2hbL(tw -t二)=2 36.21 0.02 0.12 (150 - 20) = 22.6W6-34 (1)換熱類型：外掠單管強迫對流換熱(2)定性溫度：平均膜溫tm =(31+15)/2=23 C物性參數(shù)(空氣)： =0.0261W/(m K),Pr = 0.702,、. =

39、15.34 10*m2/s特征長度：外徑 d=0. 35m41842 842.5 3600(3)特征流速：平均速度u=41842.84 = 4.649m/s流態(tài)：Re =ud 4.649 0.3515.34 10 上二106072 一4 10(4)選用公式：按表(外掠平板強迫對流層流)0.8051/30.8051/3Nu = 0.0266R Pr =0.0266 1060720.702= 262.76(5)外表傳熱系數(shù)h:0.02612h =Nu =262.76 19.59W/(m2 K)d0.35(6)單位時間散熱量：中=hA ：t = h-：dL(tw -t二)=19.59 二 0.35

40、1.75 (31 - 15) = 603.13W(7) 2個半小時內(nèi)共散熱：Q=： = 603.13 2.5 3600 =5.428 106J=5428kJ6-38(1)換熱類型：外掠管束(叉排)強迫對流換熱(2)定性溫度：流體平均溫度tf =133 C物性參數(shù)(空氣)： =0.03438W/(m K),Pr =0.6847,、= 26.98 10 上 m2/s,PrW = 0.6818特征長度：管子外徑d=0. 04m(3)特征流速：umax = 6m / S、六.umaxd6 0.04口r 3526.98 10流態(tài)：Re=z6 =8895.5,即10Re 2 10 ,又有 s1/s2 =1

41、.6 三 2(4)選用公式：根據(jù)Re與s, / s2的值及管排數(shù)n=10,由表6-8、9查得：Si、0.20.60.36 , Prf、0.25Nu f =0.35( ) RefPrf()；nS2Prw0.20.60.36,0.6847、0.25-rc cc= 0.35 1.68895.50.6847()0.977 =76.830.68180.034382(5)外表傳熱系數(shù) h： h = Nu-=76.83x= 66.04W/(m2 K )d0.046-48:換熱類型：豎平板及水平板的大空間自然對流換熱定性溫度：平均膜溫tm= (28+12) /2=20 C物性參數(shù)(空氣)：九=0.0259W/

42、m -K,Pr = 0.703,v =15.06父 106m2 / sGrg： v tL32v(1)側(cè)面：換熱類型：豎平板的大空間自然對流換熱 特征長度：平板長度L=0.3m9.81 (28-12) 0.33s7 ,c96- : 6.3773 1010 293 (15.06 10 )2選用公式：Nu =0.59 (Gr Pr)1/4努塞爾數(shù)及外表傳熱系數(shù)的計算：_ 1/4_ _7_ 1 / 4Nu =0.59(Gr Pr)=0.59(6.3773100.703)= 48.2848.28 0.02590.3-2= 4.17W/m .K散熱量： M =h1Al(tw -")= 2 4.1

43、7 0.3 l (28 -12) = 40.031 (W)(2)上外表：換熱類型：水平板冷面朝上(相當(dāng)于熱面朝下)大空間自然對流換熱特征長度：l=0.31 /吧=0.15m (因 |>>0.3)P 2(0.3 l) 21Gr Pr =g二 v tL329.81 (28-12) 0.1536 2293 (15.06 10 )20.703 = 5.604 106- 105選用公式：Nu =0.27 (Gr Pr)1/4努塞爾數(shù)及外表傳熱系數(shù)的計算：= 13.14Nu =0.27 (Gr Pr)1/4 =0.27 (5.604 106)1/413.14 0.02590.15= 2.27W

44、/m2.K散熱量：.：,2 =h2A2(tw -1二)= 2.27 0.3 l (28 -12) = 10.90l(W)(3)下外表：換熱類型：水平板冷面朝下(相當(dāng)于熱面朝上)大空間自然對流換熱 特征長度：同上外表Grg： v tL329.81 (28-12) 0.153293 (15.06 10 £)2= 7.9716 106 1.43 107選用公式：Nu =0.54 (Gr Pr)0.15/4努塞爾數(shù)及外表傳熱系數(shù)的計算：Nu =0.54 (Gr Pr)1/4 = 0.54 (7.7916 106 0.703)1/4 = 26.1226.12 0.0259=4.51W/mP 9

45、.81 (90 -30) 0.13 r - 333 (18.97 10上)2.K散熱量： %=h3A3(tw -t二)=4.51 0.3 l (28 12) = 21.65l(W)單位管長管道的總散熱量為：中-M T2 *3 =40.03 10.90 21.65 =72.58W/m注意：此題中,側(cè)面與上、下兩外表的特征尺寸不同,故Gr數(shù)亦不同.6-55: (1)加夾層時：換熱類型：水平空氣夾層自然對流換熱定性溫度：夾層平均溫度tm= (tw1+tw2)/2= (90+30) /2=60 C物性參數(shù)(空氣)：k =0.029W/m K,Pr =0.696," = 18.97 父 10&

46、quot; m2 / s特征長度：夾層厚8 =0.1mGr、Pr =g： v tL32= 3.419 1064.6 105選用公式：Nu =0.061 (Gr . Pr)1/3努塞爾數(shù)及外表傳熱系數(shù)的計算:Nu =0.061 (Gr. Pr)1/3 Nu'9.189 0.029h =l0.1= 0.061 (3.419 106)1/3= 2.665W/m2.K= 9.189散熱量：,= hA(tw -t=)=2.665 1 1 (90 -30) -159.9(W)(2)無夾層時：換熱類型：水平板大空間自然對流換熱(熱面朝上)定性溫度：平均溫度 tm=(tw+t“)/2= (90+20)

47、 /2=55 C物性參數(shù)(空氣)：九=0.02865W/m K, Pr = 0.697,v = 18.46 父 10“m2 /s11 c c=0.25m4 1GrPr 二g： vtL39.81 (90 - 20) 0.253328 (18.46 10-6)20.697 =6.691 107 - 1071/3選用公式：Nu =0.15 (Gr Pr)努塞爾數(shù)及外表傳熱系數(shù)的計算:Nd' h 二LNu =0.15 (Gr Pr)1/3 =0.15 (6.691 107)1/3 =60.9060.90 0.0286520.25二 6.979W/m2.K散熱量：中=hA(tw t二)=6.97

48、9 1 1 (90 一20) =488.5(W)9-6 (1)X 2,1=1, A1 X 1,2=A2X2/L X 1,2-A2 X一 A X2,1(2)X2,1=1, A X1,2-A2X2/L X1,22X a/2,X2,1=1, A X1,2-A2X2L X1,2X 2,1(4)設(shè)想在球的頂面也有一塊無限大平板由角系數(shù)的完整性,可得X1,2AiAiAi3如右圖,X 1,3 -1由對稱性又有 X1,2 =X3,即2X1,2 =1, X1,2 =0.52 R 3/4二 R2= 0.2122 =0.5二 R2/4百=0.1259-7 (b)由線算可查得 X2,1 公=0.27, X2,a =

49、0.225因 X2,1 格=X2+X2,a,所以 X2,1 =X2,HAX2,a由角系數(shù)的相對性,X1,2A2Ai2,1 =/(X2,1A -X2,a) =1 (0.27-0.225)= 0.045A19-14.設(shè)開口處為外表,外表和服為其余溝槽外表為 A2,那么有:X1,2 =1,AX1,2 2X2,1, >X 2,1X 1,2A2(a) X 2,12(W/2)/sin ：=sin ：;(b) X2,1A22H W(c) X 2,1_ A1A22H W/sin ：9-27.由于抽真空,夾層中的對流換熱與導(dǎo)熱可忽略不計,只需考慮輻射而引起的換熱:222A dl21=0.1 0.26二 2

50、 0.05% =0.0 9 4m2CoA(Ti100)4 -(T2100)4又中9-30.設(shè):A1A2一1=：cV dT5.67 0.09473.734 - 2.934= 1.70W,=958.4kg/m3-1 0.052. A 2r l =0.050.26二=2.04 10 m,c -4220J / kg K1.70d:cV958.4 4220 2.04 10= 2.06 10"K/s= 17.8K /天小孔為"1,面積為Ai；內(nèi)腔為"2總外表積為A2,那么:二 r1二22 =0.016 2蹙=8.0410 4m22.,22 、.2十五d 1 H 十；T (2

51、一1 ) = 一： 2d1 H (r22-r12)_ 2_2_ 2二閨0.020.04 0.04 (0.02 -0.016 )3= 6.736 10 mX 1,2 = 1, A| X1,2 - A2X2,1 , X 2,1A2X1,2A18.04 101A26.736 10= 0.1194又有：T1 =0K , Eb1 =0 勒=1.所以:中熱損失Eb2 - Eb1Eb2熱損=1 - ；2Eb2；2 A2A1X1,21 A12 A2A1X1,21 =AX1,2Eb2 =AC0(磊)4 =8.04燈0工父5.67乂54 =2.85W2 A2AX1,2(2) % =0.6,小熱損Eb25.67 5

52、41-0.6= 2.64W；2 A?A X1,20.6 6.736 10十飛 8.04 109-33.輻射系統(tǒng)如以下列圖所示：Ru其中,外表1為溫度等于爐溫的黑體,外表2為溫度等于室溫的黑體,外表 3為重輻射面.網(wǎng)絡(luò)圖如上面右圖所示.Eb1 =C0 工4 =5.67 16.734 =444188W/m2 100Eb2 =C0 三4 =5.67 3.034 =477.9W/m2 100由線算圖查得,X1,2 = 0.165, X" =1-X1,2 = 0.835, 11R1 2 = =2 =193A1X1,20.785 父0.22 Mo.165R,31RT-R2,3R1,2=2=38.14Ai X 1,30.785