傳熱學(xué)第六章答案

1、第六章復(fù)習(xí)題1、什么叫做兩個(gè)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(yīng)的時(shí)刻與相應(yīng)的地點(diǎn)上與現(xiàn)象有關(guān)的物理量一一對(duì)于成比例，那么稱為兩個(gè)現(xiàn)象相似。凡相似的現(xiàn)象，都有一個(gè)十分重要的特性，即描述該現(xiàn)象的同名特征數(shù)準(zhǔn)那么對(duì)應(yīng)相等。（1） 初始條件。指非穩(wěn)態(tài)問(wèn)題中初始時(shí)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?xiàng)l件。物體的種類與物性。2試舉出工程技術(shù)中應(yīng)用相似原理的兩個(gè)例子3當(dāng)一個(gè)由假設(shè)干個(gè)物理量所組成的試驗(yàn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成數(shù)目較少的無(wú)量

2、綱以后，這個(gè)試驗(yàn)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(dòng)這兩個(gè)流動(dòng)現(xiàn)象在本質(zhì)上有什么不同？5、對(duì)于外接管束的換熱，整個(gè)管束的平均外表傳熱系數(shù)只有在流動(dòng)方向管排數(shù)大于一定值后才與排數(shù)無(wú)關(guān)，試分析原因。答：因后排管受到前排管尾流的影響擾動(dòng)作用對(duì)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(jiǎn)述充分開(kāi)展的管內(nèi)流動(dòng)與換熱這一概念的含義。答：由于流體由大空間進(jìn)入管內(nèi)時(shí)，管內(nèi)形成的邊界層由零開(kāi)始開(kāi)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(shí)對(duì)流換熱系數(shù)才不受局部對(duì)流換熱系數(shù)的影響。7、什么叫大空間自然對(duì)流換熱？什么叫有限自然對(duì)流換熱？這與強(qiáng)制對(duì)流中的外部流動(dòng)和內(nèi)部流動(dòng)有什么

3、異同？答：大空間作自然對(duì)流時(shí)，流體的冷卻過(guò)程與加熱過(guò)程互不影響，當(dāng)其流動(dòng)時(shí)形成的邊界層相互干擾時(shí)，稱為有限空間自然對(duì)流。這與外部流動(dòng)和內(nèi)部流動(dòng)的劃分有類似的地方，但流動(dòng)的動(dòng)因不同，一個(gè)由外在因素引起的流動(dòng)，一個(gè)是由流體的溫度不同而引起的流動(dòng)。 8簡(jiǎn)述射流沖擊傳熱時(shí)被沖擊外表上局部外表傳熱系數(shù)的分布規(guī)律9簡(jiǎn)述的物理意義數(shù)有什么區(qū)別？10對(duì)于新遇到的一種對(duì)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(shí)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(jìn)入充分開(kāi)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(dāng)流體分別

4、為氟利昂134a及水時(shí)對(duì)流換熱外表傳熱系數(shù)的相對(duì)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(duì)R134a：對(duì)水：對(duì)此情形，R134a的對(duì)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(dòng)，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(zhǎng)才能使空氣加熱到115。 解：定性溫度，相應(yīng)的物性值為： 在入口溫度下，故進(jìn)口質(zhì)量流量：，先按計(jì)， 空氣在115 時(shí)，65時(shí)，。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(guān)系式：。所需管長(zhǎng)： ，需進(jìn)行短管修正。采用式5-64的關(guān)系式：，所需管長(zhǎng)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(shí)的套管長(zhǎng)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(zhǎng)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?yàn)榧訜?，近壁處?/p>

6、度高，流體粘度減小，對(duì)傳熱有強(qiáng)化作用，冷卻時(shí)，近壁處溫度低，流體粘度增加，對(duì)傳熱有減弱作用。外掠平板對(duì)流換熱6-24、：一平板長(zhǎng)400mm，平均壁溫為40。常壓下20的空氣以10m/s的速度縱向流過(guò)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(guò)一太陽(yáng)能集熱器的外表。該外表尺寸為，其中一個(gè)邊與來(lái)流方向垂直。外表平均溫度為20。 求：由于對(duì)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(zhǎng)12cm的散熱片長(zhǎng)度方向與車身平行。，如果，車速為30km/h，而風(fēng)速為2m/s，車逆風(fēng)前行，風(fēng)速與車速平行。 求：此時(shí)肋片的散熱量。解：按空氣外掠平板的問(wèn)題來(lái)處理。定性溫度， 空氣的物性數(shù)據(jù)為 ，故流動(dòng)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(diǎn)，柱體應(yīng)是水平放置還是垂直放置設(shè)兩種情況下輻射散熱相同？估算開(kāi)始冷卻的瞬間在兩種放置的情形下自然對(duì)流冷卻散熱量的比值。兩種情形下的流動(dòng)均為層流端面散熱不計(jì)。 解：在開(kāi)始冷卻的瞬間，可設(shè)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(zhǔn)那么式來(lái)比擬，那么有：， 對(duì)給定情形，水平放置時(shí)冷卻比擬快。6-43、：假設(shè)把人體簡(jiǎn)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(jì)柱體兩端面的散熱，