試題.試卷--材料成型傳輸原理課后答案全集

1、購2解：等溫壓縮率KT公式(2-1):第一章流體的主要物理性質(zhì)1-1何謂流體，流體具有哪些物理性質(zhì)？答：流體是指沒有固定的形狀、易于流動的物質(zhì)。它包括液體和氣體 流體的主要物理性質(zhì)有：密度、重度、比體積壓縮性和膨脹性。1-2某種液體的密度p =900 Kg/m,試求教重度丫和質(zhì)量體積v 解：由液體密度、重度和質(zhì)量體積的關(guān)系知：y 二# 二烤二 900*9.8= 8820(/m3)p = l= 0 001(w3/jtg)質(zhì)量體積為 、1.4某種可壓縮液體在圓柱形容器中，當壓強為2M/m時體積為995cm,當壓強為1M/m時體積為1000 cm3,問它的等溫壓縮率kT為多少？ V=995-1000

2、=-5*10-6m注意： P=2-1=1MN/m=1*106Pa將 V=1000cm代入即可得到 Kr=5*109Pc!1。注意：式中V是指液體變化前的體積1.6如圖1.5所示，在相距h= 0.06m的兩個固定平行乎板中間放置另一塊薄板， 在薄板的上下分別放有不同粘度的油，并且一種油的粘度是另一種油的粘度的2倍當薄板以勻速v= 0.3m/s被拖動時，每平方米受合力F=29N求兩種油的粘度各 是多少？ 解：流體勻速穩(wěn)定流動時流體對板面產(chǎn)生的粘性阻力力為平板受到上下油面的阻力之和與施加的力平衡，即代入數(shù)據(jù)得n =0.967Pa.s第二章 流體靜力學(xué)2-1作用在流體上的力有哪兩類，各有什么特點 ？解

3、：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)點上的力，大小與質(zhì)量成正比，由加速度產(chǎn)生，與質(zhì)點外的流體無關(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，靜止流體中壓強的分布規(guī)律如何 ？解：流體靜壓強指單位面積上流體的靜壓力。靜止流體中任意一點的靜壓強值只由該店坐標位置決定，即作用于一點的各個方向的靜壓強是等值的。2-3寫出流體靜力學(xué)基本方程式，并說明其能量意義和幾何意義。ppZ +=+豉P =對+您為二坊+ M解:流體靜力學(xué)基本方程為： 同一靜止液體中單位重量液體的比位能 可以不等，比壓強

4、也可以不等，但比位 能和比壓強可以互換，比勢能總是相等的。第三章習(xí)題叫=-3yrux = z- 3，試求過點（3，1，3.1已知某流場速度分布為4）的流線。與4竺流線與跡線重合,解：由此流場速度分布可知該流場為穩(wěn)定流, 此流場流線微分方程為：dx dy dz 叭幻叭即:x-2- 3y 2-3dx dy dzspa nstyle=mso-ig nore:vglayout;z-i ndex:3;left:0px;margi n-left:264px;margin-top:0px;width:91px; height:54px(3,1,4)的流線方程為：ur = x3 sin - cosyU-2)3

5、J = 1左-3)0二1求解微分方程得過點3.2試判斷下列平面流場是否連續(xù)？解：由不可壓縮流體流動的空間連續(xù)性方程知:sin 7砂%*空M空+二二爪in-琢3二1-誠y Ar 砂當 x=0, 1,或 y=k n (k=0, 1, 2,)時連續(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)定流時沿程質(zhì)量流保持不變，Q二vA =卩:亂匕島I 7spa nstyle=mso-ig nore:vglayout;z-i ndex:6;left:0px;margi

6、 n-left:79px;margVj = 0 6251 / sin-top:7px;width:145px; height:45px心故:spa nstyle=mso-ig nore:vglayout;z-i ndex:7;left:0px;margi n-left:79px;margi 吟=叫“ =2.5m/sn-top:10px;width:124px; height:46px丄spa nstyle=mso-ig nore:vglayout;z-i ndex:8;left:0px;margi n-left:133px;marg in-top:0px;width:222px; height

7、:24px一 八“ -I 廠-質(zhì)量流量為：3.5水從鉛直圓管向下流出，如圖3.28所示。已知管直徑0= 10 cm管口處的 水流速度Vi = 1.8m/s，試求管口下方h= 2m處的水流速度V2,和直徑d?。spa nstyle=mso-ig nore:vglayout;z-i ndex:11;left:0px;margi n-left:65px;marg 內(nèi)十豆+工二0 + 十咗in-top:47px;width:172px; height:48px ：1“ 解：以下出口為基準面，不計損失，建立上出口和下出口面伯努利方程：代入數(shù)據(jù)得：v2=6.52m/sspa nstyle=mso-ig n

8、ore:vglayout;z-i ndex:12;left:0px;margi n-left:27px;margin-top:14px;width:76px; height:23px”出-力堆由得:d2=5.3cm3.6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,不計任何損失，求下列兩種情況下 A的壓強。 管路末端安一噴嘴，出口直徑d=0.075m； (2)管路末端沒有噴嘴。spa nstyle=mso-ig nore:vglayout;z-i ndex:14;left:0px;margi n-left:369px;mar熱+ 2+

9、昱+ 0二0十吃+空 止 C產(chǎn)Igin-top:9px;width:192px; height:48px解：以 A面為基準面建立水平面和 A面的伯努利方程：spa nstyle=mso-ig nore:vglayout;z-i ndex:15;left:0px;margi n-left:287px;mar禺+士+空+乩0+工+昱gin-top:15px;width:208px; height:48px:以 b面為基準，建立 A,B面伯努利方程：spa nstyle=mso-ig nore:vglayout;z-i ndex:16;left:0px;margi n-left:160px;marg

10、in-top:14px;width:77px; height:24px:（ 1）當下端接噴嘴時,解得 va=2.54m/s, PA=119.4KPaspa nstyle=mso-ig nore:vglayout;z-i ndex:18;left:0px;margi n-left:181px;margin-top:17px;width:46px; height:24px（2）當下端不接噴嘴時，解得 PA=71.13KPa3.7如圖3.30所示，用畢托管測量氣體管道軸線上的流速Umax畢托管與傾斜（酒精）微壓計相連。已知d=200mm sin a =0.2 ,33L=75mm酒精密度 p 1=80

11、0kg/m，氣體密度 p 2= 1.66Kg/m ;Umax=1.2v（v 為平均速度）, 求氣體質(zhì)量流量解：此裝置由畢托管和測壓管組合而成，沿軸線取兩點，A（總壓測點），測靜壓點為 B,過AB兩點的斷面建立伯努利方程有：spa nstyle=mso-ig no re:vglayout;z-i ndex:20;left:0px;margi n-left:123px;margi n-top:5px;width:219px;height:50pxI七仏吹空其中ZA=ZB, vA=0,此時A點測得的是總壓記為PA*,靜壓為PBspa nstyle=mso-ig nore:vglayout;z-i n

12、dex:21;left:0px;margi n-left:153px;mar* 1 2gin-top:8px;width:130px; height:42px不計水頭損失，化簡得spa nstyle=mso-ig nore:vglayout;z-i ndex:22;left:0px;margi n-left:89px;margPA-PB =（p 西 -p）gLcosain-top:14px;width:259px; height:40pxJ 由測壓管知:由于氣體密度相對于酒精很小，可忽略不計。spa nstyle=mso-ig no re:vglayout;z-i ndex:23;left:0

13、px;margi n-left由此可:79px;margi n-top:1px;width:134px; height:51px spa nstyle=mso-ig nore:vglayout;z-i ndex:24;left:0px;margi n-left:115px;marM =焰也4二E全-乂gin-top:16px;width:144px; height:41px氣體質(zhì)量流量代入數(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443強表測得PA= 7x10 Pa, PB= 4x10 Pa,用流量計測

14、得管中流量 Q=12m/min，試判斷水在管段中流動的方向，并求損失水頭解：由于水在管道內(nèi)流動具有粘性，沿著流向總水頭必然降低，故比較A和B點總水頭可知管內(nèi)水的流動方向12=Q =/)2t二04丄十亠二9 2犧且曲= 1.592-/5y 2 呂即：管內(nèi)水由A向B流動。以過A的過水斷面為基準，建立 A到B的伯努利方程有:o+H=a+H+a*代入數(shù)據(jù)得，水頭損失為 hw=4m第四章（吉澤升版）4.1已知管徑d= 150 mm流量Q= 15L/S，液體溫度為10 C,其運動粘度系數(shù) v= 0.415cm7s。試確定：（1）在此溫度下的流動狀態(tài)； 在此溫度下的臨界速 度；（3）若過流面積改為面積相等的

15、正方形管道，則其流動狀態(tài)如何 ？解：流體平均速度為:v= = 0.85m/sRe = = 3069.6雷諾數(shù)為：V，2320W 3069.6 500若為正方形則0.415x10* x 27x0.15故為湍流狀態(tài)。4.2溫度T=5C的水在直徑d= 100mm勺管中流動，體積流量Q=15L/s，問管中水 流處于什么運動狀態(tài)？解：由題意知：水的平均流速為：查附錄計算得T=5C的水動力粘度為7X9-1*51*10 = 1547* 101(1Re根據(jù)雷諾數(shù)公式=一-=123464)131刪I- 1.547*10故為湍流。4.3溫度T=15C,運動粘度v = 0.0114cm2/s的水，在 直徑d=2cm

16、的管中流 動，測得流速v=8cm/s,問水流處于什么狀態(tài)？如要改變其運動，可以采取哪些 辦法？解：由題意知:23朗B20r0.0114 10 4故為層流。升高溫度或增大管徑d均可增大雷諾數(shù)，從而改變運動狀態(tài)。4.5在長度L=10000m直徑d=300mm勺管路中輸送重丫= 9.31kN/m3的重油，其 重量流量 G= 2371.6kN/h，求油溫分別為 10C ( v =25cnVs)和 40C ( v =1.5cm7s) 時的水頭損失亍_ 2371.6*4 TOC o 1-5 h z 解：由題知：,vd |*0 3= = =12064 I v2 64 10000 P 11/ =油溫為10C時

17、；1*03Re d 2g 120 0.3 2*9.81 fIRe =* - 2000(252040 C 時：750= 2(X)0032*94.6某一送風(fēng)管道（鋼管，/ =0.2mm）.長l=30m,直徑d=750 mm在溫度T=20C 的情況下，送風(fēng)量Q=30000n/h。問：（1）此風(fēng)管中的沿程損失為若干？（2）使用一 段時間后，其絕對粗糙度增加到/ =1.2mm其沿程損失又為若干？（T=20C時，空 氣的運動粘度系數(shù)v =0.175cm7s）解：（1）由題意知:I 八-O 30000 / 3600 vA = 0 n 丫 =二=18.87/nA L . o.752415,7x10Re = =

18、 * = 9.013x10000y75059.咱叫網(wǎng)翊心X煩込3.29褓2 , r v 382 忑 a/(M)T560.2應(yīng)vJ _ 0.015630 IX,S70.752 3.29*10 5，故l1 42l工-0 0156015或根據(jù)胳個湍流的經(jīng)於公式:1(- *750 9.014x102x9.82立01(色十坐嚴.0.11(21 + d Re, /J v- 0.015x30fd 2gO.75(2):同(1)有= 0.02211.74+21g - 吒A)=K 0 3x 1 tf Re 仮 022 2x12刀 v: 0.022x30 18.87-，中J d 2g 0752x9,814.7直徑d

19、=200m長度l=300m的新鑄鐵管、輸送重度 丫 =8.82kN/m3的石油.已 測得流量Q=0.0278riVs。如果冬季時油的運動粘性系數(shù) v i=1.092cm7s，夏季時 v 2=0.355cmO HX5 * ) . 2/s，問在冬季和夏季中，此輸油管路中的水頭損失 hl各為若干？Q解：由題意知O 078 * 4-.=0.885/;冬季-=儁器=心1622 0.2 2 mi2 + 36 m同理，夏季有(),355* 1()由布拉休斯公式知:=2.3/,|0.3164 300 0.8852hz =4986-5 0.2 2*9.81第五章邊界層理論5.2流體在圓管中流動時，“流動已經(jīng)充分

20、發(fā)展”的含義是什么？在什么條件下 會發(fā)生充分發(fā)展了的層流，又在什么條件下會發(fā)生充分發(fā)展了的湍流？答：流體在圓管中流動時，由于流體粘性作用截面上的速度分布不斷變化，直 至離管口一定距離后不再改變。進口段內(nèi)有發(fā)展著的流動，邊界層厚度沿管長逐 漸增加，僅靠固體壁面形成速度梯度較大的穩(wěn)定邊界層，在邊界層之外的無粘性流區(qū)域逐漸減小，直至消失后，便形成了充分發(fā)展的流動。當流進長度不是很長（l=0.065dRe）,志小于Recr時為充分發(fā)展的層流。隨 著流進尺寸的進一步增加至l=25-40d左右，使得忠大于Recr時為充分發(fā)展的湍 流3 常壓下溫度為30T的空氣以10m/s的速度流過一光滑平板表面，設(shè)臨界雷

21、諾 數(shù)Re=3.2*105,試判斷距離平板前緣0.4m及0.8m兩處的邊界層是層流邊界層還 是湍流邊界層？求出層流邊界層相應(yīng)點處的邊界層厚度解：由題意臨界雷諾數(shù)知對應(yīng)的厚度為 x,則16xlC)-d=3 2x10sn開二 0.512w:.巔處（0 4）是層流，B點處（0 是湍流 層流邊界層處雷諾數(shù)為*10*0.4Z v 16*10=2.5*105故，邊界層厚度為:4.644.64x0.4 = 3 712x10_3w5.4常壓下，20C的空氣以10m/s的速度流過一平板，試用布拉修斯解求距平板前緣 0.1m, Vx/v 8=0 處的 y, S , Vx, Vy,及 avx/y解：平板前緣0.1m

22、處10 x0.17 15.06x10= 6.64x10* 2x1(/故為層流邊界層又由冶孑叮二0則由速度分布與邊界層厚度的關(guān)系知:/380%=0 119 擁S二0646?妙冷乜二0 83第七章相似原理與量綱分析用理想流體的伯努利方程式，以相似轉(zhuǎn)換法導(dǎo)出Fr數(shù)和Eu數(shù)習(xí)沁+工勺+如+戈解：理想流體的伯努利方程： 一-并+參+雪嘉+卑+鳴實際系統(tǒng)：- -二-2g2g(1)模型系統(tǒng):tiitfttt十何)_Jf+內(nèi))i _十 f?工 2 十 2g2g(2)tt fry pgfr做相似變換得fpft工一工Y % 耳iffNc f r J 甲代入（2）式得沖將谿心考鵲Pl A上式的各項組合數(shù)群必須相等，

23、即:5僉唱所以，所以將上述相似變換代入上式得到弗勞德數(shù)和歐拉數(shù)3.設(shè)圓管中粘性流動的管壁切應(yīng)力 T與管徑d,粗糙度，流體密度P，黏度 n，流速有關(guān)v，試用量綱分析法求出它們的關(guān)系式解法一：設(shè)有關(guān)物理量關(guān)系式為：二丄二1,其中I “】丄二量綱關(guān)系血丿嚴二泌甘嚴他f町廠叮b-a c=a-d- 旦=住+1因此，-T)fDv解法二：由關(guān)系式知：m、1spa nstyle=mso-ig nore:vglayout;z-i ndex:31;left:0px;margi n-left:1px;margiT 沁廠n-top:40px;width:223px; height:53pxd, p , V為基本物理量

24、，則t , n 綱參數(shù)選擇,/均可由它們表示，由此得到三個無量mzF2嚴一麗詩而可所以A由此可得準數(shù)方程：a5用孔板測流量。管路直徑為d,流體密度為p，運動粘性系數(shù)為V，流體經(jīng) 過孔板時的速度為V,孔板前后的壓力差為 P。試用量綱分析法導(dǎo)出流量 Q的 表達式。解：物理量之間的關(guān)系“卩二 0選擇d,、，V為基本物理量，則心。二 血廠；1吶対血蚯刊,對町i=bCt2對L-仁-c對一一，0=a-3b+c2=i+lp二斗二陽二脅護Q皆幣云f 戶f對，i=y對 ., -1=x-3y+z對卜.1, -2=-z可得準數(shù)方程丁Y rQ *(瓦三皿訶= /(& 陌W所以，：第八章熱量傳遞的基本概念當鑄件在砂型中

25、冷卻凝固時，由于鑄件收縮導(dǎo)致鑄件表面與砂型間產(chǎn)生氣隙, 氣隙中的空氣是停滯的，試問通過氣隙有哪幾種基本的熱量傳遞方式？答：熱傳導(dǎo)、輻射。注：無對流換熱在你所了解的導(dǎo)熱現(xiàn)象中，試列舉一維、多維溫度場實例。答：工程上許多的導(dǎo)熱現(xiàn)象，可以歸結(jié)為溫度僅沿一個方向變化， 而且與時間無 關(guān)的一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱現(xiàn)象。例，大平板、長圓筒和球壁。此外還有半無限大物體，如鑄造時砂型的受熱 升溫（砂型外側(cè)未被升溫波及）多維溫度場：有限長度的圓柱體、平行六面體等，如鋼錠加熱，焊接厚平板 時熱源傳熱過程。4.假設(shè)在兩小時內(nèi)，通過152mr 152mm 0時一 *固液界面處的邊界溫度為常數(shù)， 故為第一類邊界條件，即T 0 時

26、T w=f( T )注：實際鑄件凝固時有氣隙形成，邊界條件復(fù)雜，常采用第三類邊界條件3.用一平底鍋燒開水，鍋底已有厚度為 3mm勺水垢，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 111 C。通過鍋底的熱流 密度q為42400W/rh試求金屬鍋底的最高溫度。解：熱量從金屬鍋底通過水垢向水傳導(dǎo)的過程可看成單層壁導(dǎo)熱，由公式(9-11 )知42400 x3x1 尸1= 127.2cC一-1 111C，得 1=238.2 C 4.有一厚度為20mm勺平面墻，其熱導(dǎo)率 入為1.3W/(m C )。為使墻的每平方 米熱損失不超過1500VY在外側(cè)表面覆蓋了一層 入為0.1 W/(

27、mC )的隔熱材料, 已知復(fù)合壁兩側(cè)表面溫 度分布750 C和55 C,試確定隔熱層的厚度。解：由多層壁平板導(dǎo)熱熱流密度計算公式(9-14)知每平方米墻的熱損失55002 S21130 16.沖天爐熱風(fēng)管道的內(nèi)/外直徑分別為160mn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)，入2=0.116W/(mC )。已知管道內(nèi)表面溫度為240 C，石棉層表面溫度為40 C ， 求每米長管道的熱損失。解：由多層壁圓管道導(dǎo)熱熱流量公式(9-22 )知p/w2x3.14x(240-40) _ 2x3 14x200,0 17,

28、 0 33 = 0X01 + 5.718B 0J6 + 0J758.F 0.11,7解:I MO W沁葉礙W恥雪金沁加8.夕卜徑為100mm勺蒸汽管道覆蓋隔熱層采有密度為 20Kg/mi的超細玻璃棉氈， 已知蒸汽管外壁溫度為400C,要求隔熱層外壁溫度不超過 50C,而每米長管道 散熱量小于163W試確定隔熱層的厚度。尙=400 它同二 0.伽上空 50JCr-163w.解：已知二查附錄C知超細玻璃棉氈熱導(dǎo)率由圓筒壁熱流量計算公式（9-20）知:Q 2T2x3.14x 0.08475 x (400 - 50)得屈+。頌還。財也罕存C心二 0.314而宀“V得出0 二丄(d汀必)=-(0-314

29、-01)- 0.107229.= S15xO.123 = 1.845,5 = 15075 = 37.5咖二 0 0375解：UI1= 0.3566_1345x0,0375344x0.075x0.15x(52.8-47.3)10.在如圖9-5所示的三層平壁的穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱中，已測的tl,t 2,t 3及t4分別為600E, 500E, 200C及1OOC，試求各層熱阻的比例解：根據(jù)熱阻定義可知衛(wèi) 9而穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱時各層熱流量相同，由此可得各層熱阻之比為：瓦:R& = Q7j -仏 7J屯7J=100: 300: 100=1: 3: 111.題略N = -4= = f赭 0.4579解：(參考例 9-6)、

30、 ：:j查表砒的二0.46622，代入式得了二+4-WW12.液態(tài)純鋁和純銅分別在熔點（鋁660C,銅1083E ）澆鑄入同樣材料構(gòu)成的 兩個砂型中，砂型的密實度也相同。試問兩個砂型的蓄熱系數(shù)哪個大？為什么？II陽射畸獲溝醜吝酣極 i迂交粥成的光期檢矗形體spa nstyle=mso-ig nore:vglayout;z-i ndex:39;left:0px;margi n-le ft:351px;margi n-top:135px;width:67px;height:27px V 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

31、性 。兩個砂型材料相同，它們的熱導(dǎo)率 入和比熱容c及緊實度都相同，故兩個砂型 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、砂型的緊實度及 冷鐵等因素有關(guān)！考慮溫度影響時，澆注純銅時由于溫度較純鋁的高，砂型的熱導(dǎo)率會增大， 比熱和密度基本不變，從而使得砂型蓄熱系數(shù)會有所增大13.試求高0.3m，寬0.6m且很長的矩形截面銅柱體放入加熱爐內(nèi)一小時后的中 心溫度。已知：銅柱體的初始溫度為20C,爐溫1020C,表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)a=232.6W/（mC），入=34.9W/ （mC） ,c=0.198KJ/ （KgC），p =780Kg/m。解：此題為二維非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱問題，參考

32、例9.8，可看成兩塊無限大平板導(dǎo)熱求解，銅柱中心溫度最低，以其為原點，以兩塊平板法線方向為坐標軸，分別為x， y軸。則有：_ _L 陽 2 26 *10熱擴散率“:-:m2 /s卷竺空“999 J 349at 2.26*10*3600 “心 (九)# 二 p 二弼 0.904出牢 (0.3)2at _ 2.2610-3600(015)g(JL)i=0.45查 9-14 得，7.鋼鏡中心的過余溫度準則為gQ Q護強虧皿PQZ您中心溫度為 2 _ /=0.036* (293-1293) +1293=1257k=98415. 含碳量 W0.5%的曲軸，加熱到600C后置于20C的空氣中回火。曲軸的

33、質(zhì)量為7.84Kg,表面積為870cm2,比熱容為418.7J/（KgC ）,密度為7840Kg/m3, 熱導(dǎo)率為42W/（m-C ），冷卻過程的平均表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)取為 29.1W/（m2 C），問 曲軸中心冷卻到30C所經(jīng)歷的時間。（原題有誤）解：當固體內(nèi)部的導(dǎo)熱熱阻小于其表面的換熱熱阻時，固體內(nèi)部的溫度趨于一致，近似認為固體內(nèi)部的溫度t僅是時間t的一元函數(shù)而與空間坐標無關(guān)，這種忽略 物體內(nèi)部導(dǎo)熱熱阻的簡化方法稱為集總參數(shù)法。通常，當畢奧數(shù)Bi0.1M時，采用集總參數(shù)法求解溫度響應(yīng)誤差不大。對于 無限大平板M=1,無限長圓柱M=1/2,球體M=1/3。特性尺度為S =V/F。7 84軌%）29

34、-P7W1= 0.007 d近似地采用穩(wěn)態(tài)工況下獲得的準則式來比較兩種情況下自然對流表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)， 則有： 水平放置.、胃八7，皿八丁;q 二 053n -1/4（2）豎直放置.二乂m,c2 = 0,59 n = 1/4幽他二朮礬）仏（GQ,=恥上/Uu上二di L由此可知：對給定情形，水平放置時冷卻比較快。所以為了加速冷卻，圓柱體應(yīng) 水平放置。解：定性溫度定性溫度下空氣的物理參數(shù):A=334xl0raww1C一熱工件的熱面朝上向空氣散熱。工件長 500mm寬200mm工件表面溫度 220r，室溫20r，試求工件熱面自然對流的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) （對原答案計算結(jié)果 做了修改） v= 245xlCrW

35、J, = 0.686特征尺寸,500 + 2002-350= 0.352熱面朝上:流。說:辭X3；嚴“2杯譏就故為湍查表得一|門，.Nu =旳卅=0,15x(2.267xl07/3 = 91.46二血 = 9146x* a = 8 73w/(/C)L0.35八上題中若工件熱面朝下散熱，試求工件熱面自然對流表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)解：熱面朝下：宀,層流，查表得八八 = 0.58x(2,267x10 = 27197= 2.595 CG 二皿3 二 29.197k出“L0 355.有一熱風(fēng)爐外徑D=7m高H=42m當其外表面溫度為200r，與環(huán)境溫度之差為40C，求自然對流散熱量(原答案缺少最后一步，已添加)解

36、：定性溫度200 + (200-40)2= 180C定性溫度下空氣的物性參數(shù)為:肛 MxlO% 沁L,片 3249xlCrV,=0681 依題應(yīng)為垂直安裝，則特征尺寸為 H = 42 m.9 *1 響2,xO 681 = 4 14xlO13為湍流.(3Z49xl0_e)2x(180 + 273)2& = OJx (414 xlOB)O3B = 1590.271590.27 x 3.78 xlOJ42自然對流散熱量為 一皿匚卩7.在外掠平板換熱問題中，試計算 25C的空氣及水達到臨界雷諾數(shù)各自所需的板 長，取流速v=1m/s計算，平板表面溫度1OOC （原答案計算有誤，已修改） 解：定性溫度為:

37、=亠=2(1).對于空氣查附錄計算得 TOC o 1-5 h z (90 C19 - 1S? Q7 .沁沁=18.97+7 x2 5 x10_s = 19.23x10sw2/sL10J& = vj/v =/ = & *v/vE = 5xl05 xl 9.23x10/1 = 9,6 加(2). 對于水則有：v6iyc = f0.478- -7S-C-5x2.5L106 = 0.462xl0_sa/sL10丿杳表得 心二223%疝山L 人二17950/，呂二0一698斑二吒比芋心Re仇二5x10如0 462xl0/l= 0,23曲8.在穩(wěn)態(tài)工作條件下，20C的空氣以10m/s的速度橫掠外徑為50m

38、m管長為3m的 圓管后，溫度增至40C。已知橫管內(nèi)勻布電熱器消耗的功率為1560VY試求橫管外側(cè)壁溫（原答案定性溫度計算有誤，已修改）解：采用試算法假設(shè)管外側(cè)壁溫為60C，貝U定性溫度為-=查表得廠；齊；廠l二行m匸 1；= 2 95x10*2 01710.618Nu = eRe1 = 0,171x(2.95x 104)WM = 98.985G二恥 3 二 98.985x233xllJ/ =55.975w/ffla.C d5OxlO-3:訃l：r即：1560 = 55.975x 3J4x50 xlQ-3x3x(7；-20) =7； = 79.17 七與假設(shè)不符，故重新假設(shè)，設(shè)壁溫為-.則定性溫

39、度(80 + 20)25OC= 2 79xlO40.171=0.618Nu = cRe = 0.171x(279x1嚴18 = 95.49盤二働 3 二 95*9 x 型V 二 55.38 w/w3. Cd50 x1嚴0二創(chuàng)億-Tj ,即：1(60二5538x34x50 xlfx3x(7；-20)n7； = 7980C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*10 5Pa的空氣在內(nèi)徑為76mm勺直管內(nèi)強制流動，入口溫度為65C, 入口體積流量為0.022m3/s，管壁平均溫度為180C，試問將空氣加熱到115C 所需管長為多少？解：強制對流定性溫度

40、為流體平均溫度流體平均溫度,查查附錄F得=2110 x10= 3J3xlOaw/ffiOC,iC,1.0O9xl03J/aC,與二 069 昨二 215x10億vdAv/0.076x0.0223.14x0.0383x 2240 x10= 1.67x10* 104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)采用實驗準則式（10-23或24）計算Nu即 7.：.：1H-： /% 二 0.02?時丫芻麗二 0.027x(；1.67x104)0 x0.699 w21.5x1025.3x10=56.397=4=a金 397x31*10076= 23.23wi0C1079.63J質(zhì)量流量：; -

41、 - -散熱量；一二二-二Q=aA-Tf) = anil-Tf)2、14 網(wǎng)1079.6323,23x(180-90)x3.14x0.076i = -i= 28.16(60因為-，所以需要進行入口段修正入口段修正系數(shù)為仃遊T 訶丿加二能二11x2324 = 2工48訕/七1079.632548x(180-90)x3.14x0.076I方法二定悝溫度為流體平均溫度,查附錄F得，Pf/ 二 0 69 ./j f 二 21 510 匕 Svy = 22.10 1OSj? zz = 3 !3 10!u w*C =1 0（iO 1 （陽心p 二（）力72畑亦在入口溫慶下廠二0(45畑肘故進口庫耋沆筮：4

42、 2298 lr 戶為 2m-0.022/w3 皿1.0045鋰 用2.298x10% R弋N竺，叭 3 11 OCT 2 5 40T先按I A 00計*A；o = 0.023x（1.79xH）4） x0.69u = 50 OX5O.O8 3 1* I 嚴 *,a 二20 nr C0 076空氣在 1 If 匸時，；二 I(Xk7 4g K 65 匸時，； = 1 007L7 (kgK故加熱空氣所需熱量為:O = m（C；72-C/1）=0 02298 1 009 10J 115-1 C7 103 65）=1162311由丸溫差修正關(guān)系式得:/=1X273+90 ）273 + 180= 0,885所需管長:116232(162 0.885