《傳熱學(xué)》習(xí)題課(對流換熱部分)課件

《傳熱學(xué)》習(xí)題課（對流換熱部分）課件制作：尹華杰《傳熱學(xué)》習(xí)題課（對流換熱部分）課件制作：尹華杰第五章對流換熱—復(fù)習(xí)題1.試用簡明的語言說明熱邊界層的概念。

答：在對流換熱情況下，在固體附近存在一薄流體層，在該層中流體溫度沿垂直壁面方向從壁面處的溫度等于壁溫，急劇變化到流體主流溫度，而在流體主流區(qū)的溫度變化率可視為零。第五章對流換熱—復(fù)習(xí)題1.試用簡明的語言說明熱邊界層第五章對流換熱—復(fù)習(xí)題2.與完全的能量方程相比，邊界層能量方程最重要的特點(diǎn)是什么？

答：完全二維穩(wěn)態(tài)無內(nèi)熱源情況下的能量方

程：；邊界層能量方程：。邊界層能量方

程的重要特點(diǎn)是：沒有項(xiàng)。第五章對流換熱—復(fù)習(xí)題2.與完全的能量方程相比，邊界第五章對流換熱—復(fù)習(xí)題3.式（5-4）與導(dǎo)熱問題和第三類邊界條件式（2-17）有什么區(qū)別？

答：式（5-4），式（2-17）為：。兩者的區(qū)別是：兩式中的導(dǎo)熱

系數(shù)不同，（5-4）式中的導(dǎo)熱系數(shù)是流體的，而（2-17）式的導(dǎo)熱系數(shù)是固體壁的；兩者的溫度梯度不同，（5-4）式中是流體邊界層在壁面處的溫度梯度，而（2-17）式中的溫度梯度是固體在與流體接觸壁面處的溫度梯度。式（5-4）中的h未知，（2-17）式中的h已知。其它參數(shù)兩者相同。第五章對流換熱—復(fù)習(xí)題3.式（5-4）與導(dǎo)熱問題和第第五章對流換熱—復(fù)習(xí)題4.式（5-4）表明，在邊界上垂直于壁面的熱量傳遞完全依靠導(dǎo)熱，那么在對流換熱過程中流體的流動起什么作用？

答：流體的流動作用為：①保持邊界層的厚度，因?yàn)檫吔鐚拥漠a(chǎn)生是由于流體粘性而產(chǎn)生的，流體的流動速度是決定邊界層的厚度的主要因素之一；②把經(jīng)邊界層以導(dǎo)熱形式交換的熱量，通過流體流動傳出或傳入流動的流體，實(shí)現(xiàn)對流換熱。第五章對流換熱—復(fù)習(xí)題4.式（5-4）表明，在邊界上第五章對流換熱—復(fù)習(xí)題5.對流換熱問題完整的數(shù)學(xué)描寫應(yīng)包括什么內(nèi)容？既然對大多數(shù)實(shí)際對流換熱問題尚無法求得其精確解，那么建立對流換熱問題的數(shù)學(xué)描寫有什么意義？

答：應(yīng)包括：質(zhì)量守恒方程式，即連續(xù)性方程；動量守恒方程式，即納維—斯托克斯方程；能量守恒方程式。

第五章對流換熱—復(fù)習(xí)題5.對流換熱問題完整的數(shù)學(xué)描寫第五章對流換熱—復(fù)習(xí)題對流換熱問題的數(shù)學(xué)描寫的意義為：①從分析求解方面，可以根據(jù)實(shí)際對流換熱過程，數(shù)學(xué)公式中各參數(shù)及其導(dǎo)數(shù)的量級大小分析，簡化方程，求得符合實(shí)際傳熱問題的近似解；②從數(shù)學(xué)公式中，可看出動量方程與能量方程存在類似形式，可利用比擬方法，建立兩者關(guān)系，利用阻力系數(shù)相對容易求解或容易測定，求解傳熱關(guān)系式；③從實(shí)驗(yàn)回歸表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)方面，通過控制方程和定解條件，運(yùn)用相似原理及量綱分析，指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)回歸。第五章對流換熱—復(fù)習(xí)題對流換熱問題的數(shù)學(xué)描寫的意義為：①第五章對流換熱—習(xí)題5-1．對于流體外掠平板的流動，試?yán)脭?shù)量級分析的方法，從動量方程引出厚度的如下變化關(guān)系式：

解：在流動邊界層中，y、v的量級是邊界層厚度δ級，u、x的量級較大。在體積力和介質(zhì)壓力可忽略的情況下，穩(wěn)態(tài)、二維、無內(nèi)熱源的動量方程為：第五章對流換熱—習(xí)題5-1．對于流體外掠平板的流動，試?yán)谖逭聦α鲹Q熱—習(xí)題等號左端第一項(xiàng)比第二項(xiàng)大很多，忽略第二項(xiàng)；等號右端括號內(nèi)第一項(xiàng)比第二項(xiàng)小很多，忽略第一項(xiàng)，面ν對常見流體是δ2量級。第五章對流換熱—習(xí)題等號左端第一項(xiàng)比第二項(xiàng)大很多，忽略第第五章對流換熱—習(xí)題5-2．對于油、空氣及液態(tài)金屬。分別有Pr＞＞1、Pr≈1、Pr＜＜1。試就外掠等溫平板的層流邊界層流動，畫出三種流體邊界層中速度分布與溫度分布的大致圖像（要能顯示出δ與δt的相對大?。?/p>

解：20℃的液態(tài)金屬水銀：ν=11.4×10-8m2/s，Pr=2.72×10-2第五章對流換熱—習(xí)題5-2．對于油、空氣及液態(tài)金屬。分別第五章對流換熱—習(xí)題20℃的空氣：ν=15.06×10-6m2/s，Pr=0.703第五章對流換熱—習(xí)題20℃的空氣：ν=15.06×10-第五章對流換熱—習(xí)題解：20℃的14#潤滑油：ν=410.9×10-6m2/s，Pr=4846第五章對流換熱—習(xí)題解：20℃的14#潤滑油：ν=410第五章對流換熱—習(xí)題5-3．流體在兩平行平板間作層流充分發(fā)展的對流傳熱（見附圖）。試畫出下列三種情形下充分發(fā)展區(qū)域截面上的流體溫度分布曲線：

(1)qw1=qw2；

(2)qw1=2qw2；

(3)qw1=0。

解：(1)qw1=qw2時，熱邊界

層相同，流體溫度為拋物

線分布qw2qw1qw2qw1第五章對流換熱—習(xí)題5-3．流體在兩平行平板間作層流充分第五章對流換熱—習(xí)題(2)qw1=2qw2時，qw1側(cè)熱流量

大，流體溫度被加熱的溫

度高，溫度梯度大，形成

的邊界層薄，qw2側(cè)熱流量

小，流體溫度被加熱的溫

度低，溫度梯度小，形成

的邊界層厚

(3)qw1=0時，qw1側(cè)的熱流量

為0，溫度梯度為0，qw2側(cè)

熱流量一定，溫度分布與

正常相同，為拋物線分布qw2qw1=2qw2qw2qw1=0第五章對流換熱—習(xí)題(2)qw1=2qw2時，qw1側(cè)第五章對流換熱—習(xí)題5-4．設(shè)某一電子器件的外殼可以簡化成附圖所示的形狀，截面呈正方形，上、下表面絕熱，而兩側(cè)豎壁分別維持在th及tc（th>tc）。試定性地畫出空腔截面上空氣流動的圖像。

解：th及tc使近壁介質(zhì)產(chǎn)生密度差，上下壁面絕熱，無熱量傳遞，高溫側(cè)上升的氣體的流速和溫度高于低溫側(cè)上升的氣體的流速和溫度。從而形成如圖所示的環(huán)流。thtc絕熱第五章對流換熱—習(xí)題5-4．設(shè)某一電子器件的外殼可以簡化《傳熱學(xué)》習(xí)題課(對流換熱部分)ppt課件《傳熱學(xué)》習(xí)題課(對流換熱部分)ppt課件《傳熱學(xué)》習(xí)題課(對流換熱部分)ppt課件《傳熱學(xué)》習(xí)題課(對流換熱部分)ppt課件《傳熱學(xué)》習(xí)題課(對流換熱部分)ppt課件《傳熱學(xué)》習(xí)題課(對流換熱部分)ppt課件第五章對流換熱—習(xí)題5-7．溫度為80℃的平板置于來流溫度為20℃的氣流中。假設(shè)平板表面中某點(diǎn)在垂直于壁面方向的溫度梯度為40℃/mm，試確定該處的熱流密度。

解：氣體的定性溫度為：℃

由于一般氣體的導(dǎo)熱系數(shù)與空氣的非常接近，采用空氣的導(dǎo)熱系數(shù)：查附錄5得，50℃時：λ=0.0283W/m·K

第五章對流換熱—習(xí)題5-7．溫度為80℃的平板置于來流溫第五章對流換熱—習(xí)題5-8．取外掠平板邊界層的流動由層流轉(zhuǎn)變?yōu)橥牧鞯呐R界雷諾數(shù)（Rec）5×105，試計(jì)算25℃的空氣、水及14號潤滑油達(dá)到Rec數(shù)時所需的平板長度，取u∞=1m/s。

解：

查附錄8和10，25℃時：第五章對流換熱—習(xí)題5-8．取外掠平板邊界層的流動由層流《傳熱學(xué)》習(xí)題課(對流換熱部分)ppt課件第五章對流換熱—習(xí)題5-23．對置于氣流中的一塊很粗糙的表面進(jìn)行傳熱試驗(yàn)，測得如下的局部換熱特征性的結(jié)果：

其中特征長度x為計(jì)算點(diǎn)離開平板前緣的距離。試計(jì)算當(dāng)氣流溫度t∞=27℃、流速u∞=50m/s時離開平板前緣x=1.2m處的切應(yīng)力。平壁溫度tw=73℃。解：由比擬理論，湍流時：第五章對流換熱—習(xí)題5-23．對置于氣流中的一塊很粗糙的《傳熱學(xué)》習(xí)題課(對流換熱部分)ppt課件第五章對流換熱—習(xí)題5-10．兩無限大平板之間的流體，由于上板運(yùn)動而引起的層流粘性流動，文獻(xiàn)中常稱庫埃特流。若不計(jì)流體中由于粘性而引起的機(jī)械能的轉(zhuǎn)換。試求解流體的速度與溫度分布。上板溫度為tw2，下板溫度為tw1。

Hyxtw2u(y)t(y)tw1uH第五章對流換熱—習(xí)題5-10．兩無限大平板之間的流體，由第五章對流換熱—習(xí)題解：由于為兩無限大板間的流動，流速場與溫度場與x、z坐標(biāo)無關(guān)，在穩(wěn)態(tài)情況下，僅是y坐標(biāo)的函數(shù)，傳熱學(xué)基本方程：第五章對流換熱—習(xí)題解：由于為兩無限大板間的流動，流速場第五章對流換熱—習(xí)題在層流粘性流動條件下，y向速度v=0，x向速度u是y的函數(shù)，溫度t是y的函數(shù)，傳熱學(xué)基本方程成為：

邊界條件為：第五章對流換熱—習(xí)題在層流粘性流動條件下，y向速度v=0第五章對流換熱—習(xí)題速度和溫度分布由于兩板無限大，穩(wěn)態(tài)情況下壓力沿x方向的變化率為常數(shù)，積分簡化動量方程可得：

代入上下面的速度邊界條件得：第五章對流換熱—習(xí)題速度和溫度分布第五章對流換熱—習(xí)題速度和溫度分布積分簡化能量方程可得：

代入上下面的溫度邊界條件得：第五章對流換熱—習(xí)題速度和溫度分布第五章對流換熱—習(xí)題5-14實(shí)驗(yàn)測得一置于水中的平板某點(diǎn)的切應(yīng)力為1.5Pa，如果水溫與平板溫度分別為15℃與60℃，試計(jì)算當(dāng)?shù)氐木植繜崃髅芏?。解：定性溫度為?/p>

采用線性插值，查附錄9得第五章對流換熱—習(xí)題5-14實(shí)驗(yàn)測得一置于水中的平板第五章對流換熱—習(xí)題切應(yīng)力與Re數(shù)的關(guān)系

局部換熱系數(shù)

局部熱流密度第五章對流換熱—習(xí)題切應(yīng)力與Re數(shù)的關(guān)系

第五章對流換熱—習(xí)題5-21夏天，常常將飲料容器置于冰水中來冷卻飲料。為了加速冷卻，有人提出了這樣一個專利：將飲料殼體（例如易拉罐）繞其軸線在冰水中做轉(zhuǎn)動。如果能實(shí)現(xiàn)飲料瓶或易拉罐繞其軸線的純轉(zhuǎn)動，試從對流傳熱基本方程出發(fā)，分析這樣的方法能否加速飲料的冷卻？第五章對流換熱—習(xí)題5-21夏天，常常將飲料容器置于第五章對流換熱—習(xí)題答：能加速飲料的冷卻。

因?yàn)橐桌拗械娘嬃弦话悴还酀M，當(dāng)易拉罐水平放置時，上部有一氣體空間。易拉罐轉(zhuǎn)動起來后，由于飲料的粘性使飲料與罐體壁一起轉(zhuǎn)動，飲料沿圓周方向發(fā)生層間相對運(yùn)動，其運(yùn)動速度大于靜止時，使Re數(shù)增大，邊界層減薄，表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)增大，傳熱量加大，加速飲料的冷卻第五章對流換熱—習(xí)題答：能加速飲料的冷卻。

因?yàn)橐桌拗械诹聠蜗鄬α鱾鳠岬膶?shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式—復(fù)習(xí)題1.什么叫做兩個同類的物理現(xiàn)象相似？相似的物理現(xiàn)象有什么共性？怎樣才能做到兩個物理現(xiàn)象相似？

答：如果兩個同類的物理現(xiàn)象，在相應(yīng)時刻與相應(yīng)地點(diǎn)上與現(xiàn)象有關(guān)的物理量一一對應(yīng)成比例，則稱此兩物理現(xiàn)象彼此相似。

共性：同名相似特征數(shù)相等，單值性條件相似。

在兩個同類物理現(xiàn)象的初始條件、邊界條件、幾何條件和物理?xiàng)l件相似時，可做到兩個物理現(xiàn)象相似。第六章單相對流傳熱的實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式—復(fù)習(xí)題1.什么叫做兩第六章單相對流傳熱的實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式—復(fù)習(xí)題2.試舉出工程技術(shù)中相似原理應(yīng)用的兩個例子。

答：泵、風(fēng)機(jī)和壓縮機(jī)的流體過程非常復(fù)雜，在泵、風(fēng)機(jī)和壓縮機(jī)的設(shè)計(jì)時常采用相似原理來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)。

換熱設(shè)備的設(shè)計(jì)也常采用相似原理進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)。第六章單相對流傳熱的實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式—復(fù)習(xí)題2.試舉出工程技術(shù)第六章單相對流傳熱的實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式—復(fù)習(xí)題3.當(dāng)一個由若干個有量綱的物理量所組成的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)換成數(shù)目較少的無量綱量后，這個實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的性質(zhì)與地位起了什么變化？

答：可以極大地減少實(shí)驗(yàn)次數(shù)，并且根據(jù)相似原理，個別試驗(yàn)所得出的結(jié)果已上升到代表整個相似組的地位，所得結(jié)果具有一定的通用性。第六章單相對流傳熱的實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式—復(fù)習(xí)題3.當(dāng)一個由若第六章單相對流傳熱的實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式—復(fù)習(xí)題4-1.什么是內(nèi)部流動？什么是外部流動？

答：內(nèi)部流動：換熱壁面上的流動邊界層與熱邊界層可能受到鄰近壁面存在的限制，流體被約束在周邊封閉的壁面內(nèi)的流動。

外部流動：換熱壁面上的流動邊界層與熱邊界層自由發(fā)展，不會受到鄰近壁面存在的限制的流動。第六章單相對流傳熱的實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式—復(fù)習(xí)題4-1.什么是第六章單相對流傳熱的實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式—復(fù)習(xí)題4-1.對流動現(xiàn)象而言，外掠單管的流動與管道內(nèi)的流動有什么不同？

答：管道內(nèi)的流動具有流動邊界層特征。外掠單管的流動除具有邊界層特征外，還要發(fā)生繞流脫體、產(chǎn)生回流、旋渦和渦束。第六章單相對流傳熱的實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式—復(fù)習(xí)題4-1.對流動第六章單相對流傳熱的實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式—復(fù)習(xí)題4-3.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？

答：外掠單管換熱壁面上的流動邊界層與熱邊界層能自由發(fā)展，而管道內(nèi)流動邊界層與熱邊界層受到通道壁面存在的限制。外部流動中存在著一個邊界層外的區(qū)域，無論是速度梯度還是溫度梯度都可以忽略第六章單相對流傳熱的實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式—復(fù)習(xí)題4-3.外掠單管第六章單相對流傳熱的實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式—復(fù)習(xí)題5.外掠管束的平均表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)只有當(dāng)流動方向管排數(shù)大于一定數(shù)值后才與管排數(shù)無關(guān)，試分析其原因。

答：流體外掠管排時在管排的前幾排流體從均勻流開始，流經(jīng)每排后流動狀態(tài)被從新分布，流體的湍動程度增高，由于流量和流動空間一定，流經(jīng)幾排后，湍動程度逐漸被穩(wěn)定下來，使管束的平均表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)與管排數(shù)表現(xiàn)為無關(guān)性。第六章單相對流傳熱的實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式—復(fù)習(xí)題5.外掠管束的平第六章單相對流傳熱的實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式—復(fù)習(xí)題6-1.說明充分發(fā)展管內(nèi)對流傳熱這一概念的含義。

答：充分發(fā)展管內(nèi)流動是指管內(nèi)的流體狀態(tài)不再發(fā)生變化，這時的邊界層基本穩(wěn)定，換熱強(qiáng)度保持不變。第六章單相對流傳熱的實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式—復(fù)習(xí)題6-1.說明充第六章單相對流傳熱的實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式—復(fù)習(xí)題6-2.試說明管槽內(nèi)對流換熱的入口效應(yīng)并簡釋其原因。

答：入口效應(yīng)：流體從大空間進(jìn)入管槽時，流體邊界層厚度從零開始增長，靠近管槽中心的流動狀態(tài)也逐漸從均勻狀態(tài)向最終的層流或湍流狀態(tài)發(fā)展。從進(jìn)口的均勻狀態(tài)到最終的層流或湍流狀態(tài)之間的區(qū)域稱為入口段。

入口段的熱邊界層較薄，局部表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)比充分發(fā)展段高，隨著邊界層增厚，表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)沿主流方向逐漸降低。如果邊界層中出現(xiàn)湍流，則因湍流的擾動與混合作用，又會使局部表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)有所提高，再趨向一個定值。第六章單相對流傳熱的實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式—復(fù)習(xí)題6-2.試說明第六章單相對流傳熱的實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式—復(fù)習(xí)題7.說明大空間自然對流換熱與有限空間自然對流換熱的區(qū)別，這與強(qiáng)制對流中的外部流動及內(nèi)部流動有什么異同？

答：在空間自然對流換熱：流體的冷卻過程與加熱過程互不影響的自然對流換熱。

有限空間自然對流換熱：流體的加熱與冷卻過程相互影響的自然對流換熱。

區(qū)別就是加熱與冷卻過程是否相互影響。第六章單相對流傳熱的實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式—復(fù)習(xí)題7.說明大空間第六章單相對流傳熱的實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式—復(fù)習(xí)題不同點(diǎn)有：流動狀態(tài)不同，大空間自然對流和有限空間自然對流是自然對流；而強(qiáng)制對流的外部流動及內(nèi)部流動是強(qiáng)制對流。大空間自然對流的邊界層不受干擾，而強(qiáng)制對流外部流動的邊界層受主流體流動的干擾。有限空間自然對流的邊界層受到干擾程度比管內(nèi)強(qiáng)制對流邊界層受到干擾的程度小。

相同點(diǎn)有：大空間自然對流的邊界層和強(qiáng)制對流外部流動的邊界層，都不會受到鄰近壁面存在的限制。有限空間自然對流和內(nèi)部流動強(qiáng)制對流的傳熱均受到鄰近壁面的限制。第六章單相對流傳熱的實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式—復(fù)習(xí)題不同點(diǎn)有：流動狀態(tài)第六章單相對流傳熱的實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式—復(fù)習(xí)題8.簡述射流沖擊傳熱時被沖擊表面上局部表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的分布規(guī)律。

答：當(dāng)噴嘴表面離開被沖擊物體的相對距離H/D比較大時，局部表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)從滯止點(diǎn)的最高值向四周單調(diào)地下降，隨r的增加，下降趨勢逐漸減緩，在同一r/D下，局部表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)隨ReD的升高而升高。第六章單相對流傳熱的實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式—復(fù)習(xí)題8.簡述射流沖擊第六章單相對流傳熱的實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式—復(fù)習(xí)題當(dāng)H/D減少到1左右時，第二個峰值處的局部表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)在ReD較高時已經(jīng)與滯止點(diǎn)處的值接近。射流離開噴嘴后由于氣流的卷吸作用而使流動中的湍流度急劇增加，同時氣流到達(dá)壁面時，氣流與壁面間的劇烈沖擊作用也會使氣流中的振動增加。這些因素綜合作用的結(jié)果，導(dǎo)致在一定條件下局部表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的分布出現(xiàn)第二個峰值第六章單相對流傳熱的實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式—復(fù)習(xí)題當(dāng)H/D減少到1左第六章單相對流傳熱的實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式—復(fù)習(xí)題當(dāng)H/D減少到5左右時，隨著ReD的增加，局部表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的分布開始出現(xiàn)第二個峰值，這一趨勢隨著ReD的升高而日益明顯第六章單相對流傳熱的實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式—復(fù)習(xí)題當(dāng)H/D減少到5左第六章單相對流傳熱的實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式—復(fù)習(xí)題9.簡述Nu數(shù)、Pr數(shù)及Gr數(shù)的物理意義，Nu數(shù)與Bi數(shù)有什么區(qū)別？

答：Nu數(shù)的物理意義：壁面上流體的無量綱溫度梯度（注意λ為流體的導(dǎo)熱系數(shù)）；Pr數(shù)的物理意義：動量擴(kuò)散厚度與熱量擴(kuò)散厚度之比的一種度量；Gr數(shù)是浮升力/粘性力比值的一種度量。

Nu數(shù)與Bi數(shù)的區(qū)別在于導(dǎo)熱系數(shù)λ的不同，Nu數(shù)的λ為流體的導(dǎo)熱系數(shù)，Bi數(shù)的λ為固體的導(dǎo)熱系數(shù)。第六章單相對流傳熱的實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式—復(fù)習(xí)題9.簡述Nu數(shù)第六章單相對流傳熱的實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式—復(fù)習(xí)題10.對于新遇到一種對流換熱現(xiàn)象，在從參考資料中去尋找換熱的特征方程時要注意什么？

答：首先根據(jù)對流換熱現(xiàn)象的特點(diǎn)，確定是強(qiáng)制對流換熱，還是自然對流換熱，或者兩者的混合換熱問題。

對強(qiáng)制對流換熱：。

對自然對流換熱：。

對混合換熱：。第六章單相對流傳熱的實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式—復(fù)習(xí)題10.對于新遇第六章單相對流傳熱的實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式—復(fù)習(xí)題11.如果把一塊溫度低于環(huán)境溫度的大平板豎直地置于空氣中，試畫出平板上流體流動及局部表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)分布的圖象。

答：隨著時間延長靠近平板的空氣溫度下降，密度逐漸增加，向下流動，在流動過程中傳熱繼續(xù)進(jìn)行，形成上薄下厚邊界層，如果壁面足夠高，下部可能形成湍流流動，如圖所示。當(dāng)邊界層薄時表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)大，邊界層厚時表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)小，局部表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)分布如圖所示。

h冷空氣層xo平板15題圖第六章單相對流傳熱的實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式—復(fù)習(xí)題11.如果把一第六章單相對流傳熱的實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式—復(fù)習(xí)題12.對于采用單個射流來冷卻或加熱物體表面的情形,是否噴嘴出口到物體表面間的距離越近越好？

答：不是。當(dāng)噴嘴離物體表面過分近時，使噴嘴噴出的流體向平行于板面背離噴嘴中心方向流出時，由于流通面積很小，流速很高，壁面約束作用，使流體產(chǎn)生旋渦分離，向垂直壁面方向運(yùn)動第六章單相對流傳熱的實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式—復(fù)習(xí)題12.對于采用第六章單相對流傳熱的實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式—復(fù)習(xí)題的部分大量增加，形成濺射，這部分流體可能形成珠狀體與空氣換熱從而損失熱量，使傳熱效果變差。當(dāng)距離不是過近時，流體不形成濺射，熱損失大量降低，傳熱效果是隨噴嘴距物體表面的距離減小，而傳熱效果越好。第六章單相對流傳熱的實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式—復(fù)習(xí)題的部分大量增加，形第六章單相對流傳熱的實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式—復(fù)習(xí)題13.與已學(xué)習(xí)過的其他形式強(qiáng)制對流換熱方式相比，射流沖擊換熱的復(fù)雜性表現(xiàn)在什么地方？

答：復(fù)雜性表現(xiàn)在：（1）流體自噴嘴射出后，由于速度很高與周圍靜止流體產(chǎn)生剪切，生成旋渦，卷吸周圍流體；（2）高速流體垂直撞擊物體表面，使流體流動方向發(fā)生急劇改變，而流體的上表面自由無約束，流體的流速場和溫度場分布復(fù)雜。第六章單相對流傳熱的實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式—復(fù)習(xí)題13.與已學(xué)習(xí)第六章單相對流傳熱的實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式—習(xí)題6-5.有人曾經(jīng)給出下列流體外掠正方形柱體（其一個面與來流方向垂直）的換熱數(shù)據(jù)：

NuRePr4150002.2125200003.9117410000.7202900000.7

采用Nu=CRenPrm的關(guān)系式來整理數(shù)據(jù)并取m=1/3，試確定其中的常數(shù)C與指數(shù)n。在上述Re及Pr的范圍內(nèi)，當(dāng)方形柱體的截面對角線與來流方向平行時，可否用此式進(jìn)行計(jì)算，為什么？第六章單相對流傳熱的實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式—習(xí)題6-5.有人曾經(jīng)第六章單相對流傳熱的實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式—習(xí)題解：方程可寫成：第六章單相對流傳熱的實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式—習(xí)題解：方程可寫成：《傳熱學(xué)》習(xí)題課(對流換熱部分)ppt課件第六章單相對流傳熱的實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式—習(xí)題不能用此式計(jì)算方形柱體的截面對角線與來流方向平行時的情況。理由是這種情況與實(shí)驗(yàn)換熱情況的定解條件不相似。第六章單相對流傳熱的實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式—習(xí)題不能用此式計(jì)算方形柱第六章單相對流傳熱的實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式—習(xí)題6-8．一常物性的流體同時流過溫度與之不同的兩根直管1與2，且d1=2d2。流動與換熱均已處于湍動充分發(fā)展區(qū)域。試確定在下列兩種情形下兩管內(nèi)平均表面?zhèn)鳠嵯到y(tǒng)的相對大?。海?）流體以同樣的流速流過兩管；（2）流體以同樣的質(zhì)量流量流過兩管。解：因常物性，Prf不變：第六章單相對流傳熱的實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式—習(xí)題6-8．一常物性的流《傳熱學(xué)》習(xí)題課(對流換熱部分)ppt課件第六章單相對流傳熱的實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式—習(xí)題6-24．一塊400mm的平板，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表面。試計(jì)算離平板前緣50mm、100mm、200mm、300mm、400mm處的熱邊界層厚度、局部表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)及平均表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)。解：首先計(jì)算定性溫度，然后查附錄8，得到空氣在定性溫度時的物性：第六章單相對流傳熱的實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式—習(xí)題6-24．一塊400《傳熱學(xué)》習(xí)題課(對流換熱部分)ppt課件《傳熱學(xué)》習(xí)題課(對流換熱部分)ppt課件第六章單相對流傳熱的實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式—習(xí)題6-28為保證微處理機(jī)的正常工作，采用一個小風(fēng)機(jī)將氣流平行地吹過集成電路塊表面，如題圖所示。試分析：

（1）如果每個集成電路塊的散熱量相同，在氣流方向上不同編號的集成電路塊的表面溫度是否一樣，為什么？對溫度要求較高的組件應(yīng)當(dāng)放在什么位置上？

（2）哪些無量綱量影響對流換熱？HlS4123第六章單相對流傳熱的實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式—習(xí)題6-28為保證微第六章單相對流傳熱的實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式—習(xí)題解：1.不一樣。因?yàn)樵跉饬鞣较蛏?，前面的集成電路塊散熱至氣流中，使氣流溫度逐步升高。在氣流方向上，后面的集成電路塊與氣體的傳熱推動力下降，沿氣流方向集成電路塊的表面溫度逐步升高。

對溫度要求較高的組件應(yīng)當(dāng)放在近氣流進(jìn)口的位置上。2.Nu、Re、Pr、Gr第六章單相對流傳熱的實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式—習(xí)題解：1.不一樣。第六章單相對流傳熱的實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式—習(xí)題6-32直徑為10mm的電加熱圓柱置于氣流中冷卻，在Re=4000時每米長圓柱通過對流傳熱散失的熱量為69W。若把圓柱直徑改為20mm，其余條件不變（包括tw），問每米圓柱的散熱量為多少？

解：

查表6-5，Re=4000時指數(shù)n=0.466；Re=8000時指數(shù)n=0.618第六章單相對流傳熱的實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式—習(xí)題6-32直徑為1第六章單相對流傳熱的實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式—習(xí)題圓柱直徑為20mm，每米圓柱的散熱量為第六章單相對流傳熱的實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式—習(xí)題圓柱直徑為20mm，第六章單相對流傳熱的實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式—習(xí)題6-36.某鍋爐廠生產(chǎn)的220t/h高壓鍋爐，其低溫段空氣預(yù)熱器的設(shè)計(jì)參數(shù)為：叉排布置，s1=76mm，s2=44mm，管子為φ40mm×1.5mm；平均溫度為150℃的空氣橫向沖刷管束，流動方向的總排數(shù)為44。在管排中心線截面上的空氣流速（即最小截面上的流速）為6.03m/s。試確定管束與空氣間的平均傳熱系數(shù)。管壁平均溫度為185℃。解：首先計(jì)算定性溫度，然后查附錄8，得到空氣在定性溫度時的物性：第六章單相對流傳熱的實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式—習(xí)題6-36.某鍋爐《傳熱學(xué)》習(xí)題課(對流換熱部分)ppt課件第六章單相對流傳熱的實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式—習(xí)題6-40．將水平圓柱體外自然對流換熱的準(zhǔn)則式改寫成為以下的方便形式：。其中系數(shù)C取決于流體種類及溫度。對于空氣及水，試分別計(jì)算tm=40℃、60℃、80℃的三種情形時上式中的系數(shù)C之值。解：空氣在各計(jì)算溫度下的物性數(shù)據(jù)：第六章單相對流傳熱的實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式—習(xí)題6-40．將水平圓柱第六章單相對流傳熱的實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式—習(xí)題第六章單相對流傳熱的實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式—習(xí)題第六章單相對流傳熱的實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式—習(xí)題水在各計(jì)算溫度下的物性數(shù)據(jù)：第六章單相對流傳熱的實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式—習(xí)題水在各計(jì)算溫度下的物第六章單相對流傳熱的實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式—習(xí)題由（5-79）式，由表5-12，對橫圓柱，n=1/4時，C1=0.48第六章單相對流傳熱的實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式—習(xí)題由（5-79）式第六章單相對流傳熱的實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式—習(xí)題6-52一水平封閉夾層，其上、下表面的間距δ=14mm，夾層內(nèi)是壓力為1.013×105Pa的空氣。設(shè)一個表面的溫度為90℃，另一表面為了30℃，試計(jì)算當(dāng)熱表面在冷表面之上及在冷表面之下兩種情形下，通過單位面積夾層的傳熱量。第六章單相對流傳熱的實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式—習(xí)題6-52一水平封第六章單相對流傳熱的實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式—習(xí)題解：a.當(dāng)熱表面在冷表面之下時，問題屬水平空氣夾層自然對流換熱問題：第六章單相對流傳熱的實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式—習(xí)題解：a.當(dāng)熱表面在第六章單相對流傳熱的實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式—習(xí)題解：b.當(dāng)熱表面在冷表面之上時，問題屬水平空氣夾層的導(dǎo)熱問題：第六章單相對流傳熱的實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式—習(xí)題解：b.當(dāng)熱表面在第六章單相對流傳熱的實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式—習(xí)題6-58溫度為20℃的空氣從直徑d=10mm的噴嘴以20m/s的速度射出，垂直地沖擊tw=100℃的平板上。環(huán)境溫度t∞=20℃。試對l/d=2、3、4、5、6五種情形，計(jì)算在r/d=2.5～7.5范圍內(nèi)的平均Nu數(shù)，由此可以得出什么結(jié)論？解：定性溫度：60℃，Pr=0.696,ν=18.97×10-6m2/s，λ=0.029W/m·K第六章單相對流傳熱的實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式—習(xí)題6-58溫度為2第六章單相對流傳熱的實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式—習(xí)題平均Nu數(shù)第六章單相對流傳熱的實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式—習(xí)題平均Nu數(shù)《傳熱學(xué)》習(xí)題課(對流換熱部分)ppt課件第六章單相對流傳熱的實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式—習(xí)題結(jié)論隨著離噴射中心的距離越遠(yuǎn)，表面換熱系數(shù)越??；噴射口距平板越近，表面換熱系數(shù)越大第六章單相對流傳熱的實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式—習(xí)題結(jié)論第七章凝結(jié)與沸騰換熱—復(fù)習(xí)題1.什么叫膜狀凝結(jié)，什么叫珠狀凝結(jié)？膜狀凝結(jié)時熱量傳遞過程的主要阻力在什么地方？

答：膜狀凝結(jié)：凝結(jié)液體能很好地潤濕壁面，它在壁面上鋪成膜的凝結(jié)形式。

珠狀凝結(jié)：凝結(jié)液體不能很好地潤濕壁面，它在壁面上形成一個個的小液珠的凝結(jié)形式。

膜狀凝結(jié)時熱量傳遞過程的主要阻力在液膜層。第七章凝結(jié)與沸騰換熱—復(fù)習(xí)題1.什么叫膜狀凝結(jié)，什么第七章凝結(jié)與沸騰換熱—復(fù)習(xí)題2.在努塞爾關(guān)于膜狀凝結(jié)理論分析的8條假定中，最主要的簡化假定是哪兩條？

答：最主要兩條假定是：①液膜的慣性力可以忽略；②膜內(nèi)溫度分布是線性的，即認(rèn)為液膜內(nèi)的熱量轉(zhuǎn)移只有導(dǎo)熱，而無對流作用。

上面的第①個假定使動量方程的項(xiàng)

可忽略；第②個假定使能量方程的

項(xiàng)可忽略。從而使邊界動量和能量方程成為常微分方程。第七章凝結(jié)與沸騰換熱—復(fù)習(xí)題2.在努塞爾關(guān)于膜狀凝結(jié)第七章凝結(jié)與沸騰換熱—復(fù)習(xí)題3.有人說，在其他條件不變的情況下，水平管外的凝結(jié)換熱一定比豎直管強(qiáng)烈，這一說法一定成立嗎？

答：不一定。由水平管的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)與豎直壁表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的比值式：可

得到當(dāng)(l/d)=2.8447時，(hH/hV)=1。當(dāng)(l/d)<2.8447時，水平管的凝結(jié)換熱就低于豎直管的換熱。第七章凝結(jié)與沸騰換熱—復(fù)習(xí)題3.有人說，在其他條件不第七章凝結(jié)與沸騰換熱—復(fù)習(xí)題4.為什么水平管外凝結(jié)換熱只介紹層流的準(zhǔn)則式？常壓下的水蒸氣在℃的水平管外凝結(jié)，如果要使液膜中出現(xiàn)湍流，試近似地估計(jì)一下水平管的直徑要多大？

答：因?yàn)闄M管直徑較小，實(shí)踐上均在層流范圍，這可從下面的計(jì)算看出。

第七章凝結(jié)與沸騰換熱—復(fù)習(xí)題4.為什么水平管外凝結(jié)換第七章凝結(jié)與沸騰換熱—復(fù)習(xí)題第七章凝結(jié)與沸騰換熱—復(fù)習(xí)題第七章凝結(jié)與沸騰換熱—復(fù)習(xí)題常壓下查出物性常數(shù)：

ts=100℃，tw=110℃，tm=(tw+ts)/2=105℃，

ρ=(958.4+950.9)/2=954.65kg/m3，

λ=(0.683+0.685)/2=0.684W/m·K，

η=(282.5+259)×10-6/2=270.75×10-6kg/m·s，

r=(2256.6+2229.9)/2=2243.25kJ/kg

代入上式得：當(dāng)d>4.4041m后才出現(xiàn)湍流。第七章凝結(jié)與沸騰換熱—復(fù)習(xí)題常壓下查出物性常數(shù)：

ts=第七章凝結(jié)與沸騰換熱—復(fù)習(xí)題5.試說明大容器沸騰的q～Δt曲線中各部分的換熱機(jī)理。

答：①壁面過熱度Δt<4℃前，換熱服從單相自然對流規(guī)律。

②Δt>4℃后在壁面的某些特定點(diǎn)上出現(xiàn)獨(dú)立汽泡，并隨過熱度增加，汽化核心增加，汽泡互相影響，并會合成汽塊或汽柱。這一區(qū)域?yàn)楹藨B(tài)沸騰區(qū)，汽泡劇烈擾動，換熱系數(shù)和熱流密度都急劇增大。換熱機(jī)理為相變換熱和傳熱表面氣液混合的湍流換熱的綜合。

第七章凝結(jié)與沸騰換熱—復(fù)習(xí)題5.試說明大容器沸騰的q第七章凝結(jié)與沸騰換熱—復(fù)習(xí)題③隨過熱度進(jìn)一步提高，核態(tài)沸騰的最終，使汽塊或汽柱匯聚覆蓋在加熱面上，蒸汽的排除過程趨于惡化，這一區(qū)域?yàn)檫^渡沸騰區(qū)。使換熱效果變差。換熱機(jī)理為相變換熱和傳熱表面不均勻氣膜傳熱的綜合。

④在過渡沸騰區(qū)的未端，熱流密度達(dá)到最小。隨著過熱度的進(jìn)一步增加，在加熱壁面上形成穩(wěn)定的蒸汽膜層，產(chǎn)生的蒸汽有規(guī)則地排離膜層，壁面的輻射增強(qiáng)。熱流密度隨過熱度增加而增大。這一區(qū)段為穩(wěn)定膜態(tài)沸騰。換熱機(jī)理為相變換熱和傳熱表面的均勻氣膜傳熱加上輻射傳熱。第七章凝結(jié)與沸騰換熱—復(fù)習(xí)題③隨過熱度進(jìn)一步提高，核態(tài)沸第七章凝結(jié)與沸騰換熱—復(fù)習(xí)題6.對于熱流密度可控及壁面溫度可控的兩種換熱情形，分別說明控制熱流密度小于臨界熱流密度及溫差小于臨界溫差的意義，并針對上述兩種情形分別舉出一個工程應(yīng)用實(shí)例。

答：對于依靠控制熱流密度來改變工況的加熱設(shè)備，一旦熱流密度超過峰值，工況將沿qmax跳至穩(wěn)定膜態(tài)沸騰，過熱度將猛升至近1000℃，可能導(dǎo)致設(shè)備的燒毀，所以必須嚴(yán)格監(jiān)視并控制熱流密度，確保在安全工作范圍之內(nèi)。對于依靠控制壁面溫度來改變工況的加熱設(shè)備，一旦過熱度超過核態(tài)沸騰的轉(zhuǎn)折點(diǎn)DNB，就有可能很快達(dá)到qmax，然后跳至穩(wěn)定膜態(tài)沸騰，使換熱量大大減少。

熱流密度可控的例子：電加熱器；壁面溫度可控的例子：蒸發(fā)器、冷凝器（受飽和溫度控制）。第七章凝結(jié)與沸騰換熱—復(fù)習(xí)題6.對于熱流密度可控及壁第七章凝結(jié)與沸騰換熱—復(fù)習(xí)題7.試對比水平管外膜狀凝結(jié)及水平管外膜態(tài)沸騰換熱過程的異同。

答：相同點(diǎn)：換熱最大阻力都在貼附于壁面上的膜層中。不同點(diǎn)：膜態(tài)沸騰的膜層是氣膜，膜狀凝結(jié)的膜層是液膜。第七章凝結(jié)與沸騰換熱—復(fù)習(xí)題7.試對比水平管外膜狀凝第七章凝結(jié)與沸騰換熱—復(fù)習(xí)題8.從傳熱表面的結(jié)構(gòu)而言，強(qiáng)化凝結(jié)換熱的基本思想是什么？強(qiáng)化沸騰換熱的基本思想是什么？

答：強(qiáng)化凝結(jié)換熱的基本思想是：盡量減薄粘滯在換熱表面上的液膜厚度。

強(qiáng)化沸騰換熱的基本思想是：盡量增加沸騰換熱表面的汽化核心，造出更多的微小凹坑。第七章凝結(jié)與沸騰換熱—復(fù)習(xí)題8.從傳熱表面的結(jié)構(gòu)而言第七章凝結(jié)與沸騰換熱—復(fù)習(xí)題9.在你學(xué)習(xí)過的對流換熱中，表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)計(jì)算式中顯含換熱溫差的有哪幾種換熱方式？其他換熱方式中不顯含溫差是否意味著與溫差沒有任何關(guān)系？

答：①自然對流；②凝結(jié)；③沸騰。

其他換熱方式中雖不顯含溫差，但仍與溫差有關(guān)。例如適用于中等以下溫差的迪圖斯—貝爾特計(jì)算式，這里的溫差指流體與壁面之間的溫度差。第七章凝結(jié)與沸騰換熱—復(fù)習(xí)題9.在你學(xué)習(xí)過的對流換熱第七章凝結(jié)與沸騰換熱—復(fù)習(xí)題10.在圖7-14所示的沸騰曲線中，為什么穩(wěn)定膜態(tài)沸騰部分的曲線會隨Δt的增加而迅速上升？

答：這是因?yàn)棣越大，輻射越強(qiáng)，而輻射熱流密度隨絕對溫度的4次冪增加，因此迅速上升。第七章凝結(jié)與沸騰換熱—復(fù)習(xí)題10.在圖7-14所示的第七章凝結(jié)與沸騰換熱—復(fù)習(xí)題11.熱管中的熱量傳遞過程所涉及到的傳熱環(huán)節(jié)都是我們以前所知道的，為什么一經(jīng)把它們組合在熱管內(nèi)，熱管就成為一種高效的傳熱元件？

答：這是因?yàn)闊峁芟鄬τ诮饘侔舻膶?dǎo)熱熱阻，當(dāng)把真空條件下有相變的蒸發(fā)、冷凝、管壁導(dǎo)熱按構(gòu)成熱管的方式組合在一起時其換熱熱阻小很多，而表現(xiàn)為高效傳熱元件的。金屬棒的導(dǎo)熱是熱量第七章凝結(jié)與沸騰換熱—復(fù)習(xí)題11.熱管中的熱量傳遞過第七章凝結(jié)與沸騰換熱—復(fù)習(xí)題從一端傳到另一端。傳熱熱阻與材料導(dǎo)熱系數(shù)和棒橫截面成反比，與長度成正比。而熱管的導(dǎo)熱為沿管子徑向，從管子外壁傳向內(nèi)壁或相反，熱量傳遞路徑短，其導(dǎo)熱熱阻為：，管長

越長，熱阻越小，壁厚越薄，越小，熱阻越小。對流熱阻由于有相變傳熱，其表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)非常高，對流換熱熱阻很小。使沿?zé)峁荛L度方向?qū)釤嶙杓由蠈α鲹Q熱熱阻，遠(yuǎn)小于金屬棒的熱阻。第七章凝結(jié)與沸騰換熱—復(fù)習(xí)題從一端傳到另一端。傳熱熱阻與第七章凝結(jié)與沸騰換熱—復(fù)習(xí)題12.什么是重力熱管，試述其優(yōu)點(diǎn)及局限性。

答：重力熱管：依靠重力回流冷凝液的熱管。

優(yōu)點(diǎn)：無吸液芯，制造成本低。

局限性：只能豎直放置使用，并且必須保證蒸發(fā)段在下，冷凝段在上，不能反向。第七章凝結(jié)與沸騰換熱—復(fù)習(xí)題12.什么是重力熱管，試第七章凝結(jié)與沸騰換熱—復(fù)習(xí)題13.采用鋼-水熱管的換熱器，其換熱性能的優(yōu)劣主要取決于什么環(huán)節(jié)？

答：主要取決于工件液的蒸發(fā)和冷凝兩個換熱環(huán)節(jié)。因?yàn)楣ぜ旱恼舭l(fā)和冷凝任何一個環(huán)節(jié)不正常，熱端的熱量傳向冷端都要受阻，傳熱量極大地降低。第七章凝結(jié)與沸騰換熱—復(fù)習(xí)題13.采用鋼-水熱管的換第七章凝結(jié)與沸騰換熱—習(xí)題7-2.對于壓力為0.1013MPa的水蒸氣，試估算在Δt=tw-ts=10℃的情況下雅各布數(shù)之值，并說明此特征數(shù)的意義以及可能要用到這一特征數(shù)的那些熱傳遞現(xiàn)象。解：查附錄11和10，水蒸氣的潛熱和液膜的比熱為：

其雅各布數(shù)為：第七章凝結(jié)與沸騰換熱—習(xí)題7-2.對于壓力為0.10第七章凝結(jié)與沸騰換熱—習(xí)題此特征數(shù)的意義是蒸氣的潛熱與液膜顯熱的比值。說明凝結(jié)過程中，換熱量中潛熱與顯熱所占比例。當(dāng)其較大時，說明潛熱占的比例大，顯熱占的比例小，冷凝的液體量所占比例不會較大，凝結(jié)膜中的流速會較小，可忽略液膜的慣性力。液膜放出的顯熱較少，可忽略液膜的過冷度。第七章凝結(jié)與沸騰換熱—習(xí)題此特征數(shù)的意義是蒸氣的潛熱與液第七章凝結(jié)與沸騰換熱—習(xí)題7-4．當(dāng)把一杯水倒在一塊赤熱的鐵板上時，板面上立即會產(chǎn)生許多跳動著的小水滴，而且可以維持相當(dāng)一段時間而不被汽化掉。試從傳熱學(xué)的觀點(diǎn)來解釋這一現(xiàn)象[常稱為萊登佛羅特（Leidenfrost）現(xiàn)象]，并從沸騰換熱曲線上找出開始形成這一狀態(tài)的點(diǎn)。第七章凝結(jié)與沸騰換熱—習(xí)題7-4．當(dāng)把一杯水倒在一塊赤熱第七章凝結(jié)與沸騰換熱—習(xí)題解：因水的表面張力隨溫度升高，而減小，在一開始水的溫度較低，表面應(yīng)力大。赤熱的鐵板表面有一層氣膜，由于壁面加熱而產(chǎn)生自然對流。當(dāng)水滴落在鐵板上時，使處于自然對流的氣膜受到干擾，產(chǎn)生波動，水受到氣膜的波動力，而分離成小水滴。小水滴受到周圍氣膜的包圍，氣膜的傳熱系數(shù)小，使水滴在相當(dāng)一段時間內(nèi)才能達(dá)到飽和溫度。這一現(xiàn)象在沸騰換熱曲線上處于過渡沸騰段。開始形成這一狀態(tài)點(diǎn)是對應(yīng)圖6-11上qmin的點(diǎn)。因隨過程進(jìn)行壁面過熱度減少，而向過渡沸騰段進(jìn)行。第七章凝結(jié)與沸騰換熱—習(xí)題解：因水的表面張力隨溫度升高，第七章凝結(jié)與沸騰換熱—習(xí)題7-5．飽和水蒸氣在高度l=1.5m的豎管外表面上作層流膜狀凝結(jié)。水蒸氣壓力為p=2.5×105Pa，管子表面溫度為123℃。試?yán)门麪柗治鼋庥?jì)算離開管頂為0.1m、0.2m、0.4m、0.6m及1.0m處的液膜厚度和局部表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)。解：水蒸氣壓力為p=2.5×105Pa時的物性為：第七章凝結(jié)與沸騰換熱—習(xí)題7-5．飽和水蒸氣在高度l=1第七章凝結(jié)與沸騰換熱—習(xí)題第七章凝結(jié)與沸騰換熱—習(xí)題《傳熱學(xué)》習(xí)題課(對流換熱部分)ppt課件第七章凝結(jié)與沸騰換熱—習(xí)題7-12.壓力為1.013×105Pa的飽和水蒸氣,用水平放置的壁溫為90℃的銅管來凝結(jié)。有下列兩種選擇：用一根直徑為10cm的銅管或用10根直徑為1cm的銅管。試問：（1）這兩種選擇所產(chǎn)生的凝結(jié)水量是否相同？最多可以相差多少？（2）要使凝結(jié)水量的差別最大，小管徑系統(tǒng)應(yīng)如何布置（不考慮容積的因素）。（3）上述結(jié)論與蒸汽壓力、銅管壁溫是否有關(guān)（保證兩種布置的其他條件相同）？第七章凝結(jié)與沸騰換熱—習(xí)題7-12.壓力為1.013第七章凝結(jié)與沸騰換熱—習(xí)題解：（1）單位長度的管子的平均傳熱量應(yīng)與質(zhì)量qm的相變熱相等：。而水平管的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為：

一根管子直徑d1和n根管子直徑d2的凝結(jié)水量比為：第七章凝結(jié)與沸騰換熱—習(xí)題解：（1）單位長度的管子的平均第七章凝結(jié)與沸騰換熱—習(xí)題本例：

凝結(jié)水量不同。10根直徑為1cm的銅管的凝結(jié)水量多，最多可相差1.778倍。

（2）從上向下在垂直面上10根細(xì)管排成一排可得到最大凝結(jié)量。這是因?yàn)樯蠈拥哪Y(jié)水，落在下層管子上可產(chǎn)生飛濺，對液膜沖擊擾動，加速傳熱和冷凝。

（3）無關(guān)。因?yàn)檎魵鈮毫捅跍赜绊懳镄詳?shù)據(jù)、飽和溫度與壁溫的差值。只要對粗管和細(xì)管兩種系統(tǒng)它們兩者一致，它們對表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的影響比例相同，并不影響兩種選擇的凝結(jié)量比值。第七章凝結(jié)與沸騰換熱—習(xí)題本例：

凝結(jié)水量不同。1第七章凝結(jié)與沸騰換熱—習(xí)題7-19．直徑為6mm的合金鋼元在98℃水中淬火時的冷卻曲線如附圖所示。鋼元初溫為800℃。試分析曲線各段所代表的換熱過程的性質(zhì)。0200400600800100061218243036ABC時間τ/s鋼元溫度t/℃鋼元的冷卻曲線第七章凝結(jié)與沸騰換熱—習(xí)題7-19．直徑為6mm的合金鋼第七章凝結(jié)與沸騰換熱—習(xí)題解：直線的A段，鋼元溫度800℃到400℃左右，液體在淬火開始時，溫度較低，逐漸溫度升高，過熱度很大，鋼元表面有一層穩(wěn)定的膜為膜狀沸騰。曲線的B段，鋼元溫度從400℃左右到低于200℃溫度仍較高，但液體的溫度也較高，過熱度較大，鋼元表面的氣膜層由穩(wěn)定轉(zhuǎn)向不穩(wěn)定，很快進(jìn)入分離的氣塊或氣柱，也有可能出現(xiàn)孤獨(dú)氣泡。為短暫的過渡沸騰，很快進(jìn)入核態(tài)沸騰區(qū)。直線的C段，過熱度減少，進(jìn)入自然對流段。第七章凝結(jié)與沸騰換熱—習(xí)題解：直線的A段，鋼元溫度800第七章凝結(jié)與沸騰換熱—習(xí)題7-34．如附圖所示，在軋制鋼板的過程中，當(dāng)鋼板離開最后一副軋滾后，用水（冷卻介質(zhì)）沖射到鋼板上進(jìn)行冷卻，然后再卷板。由于鋼板溫度很高，水膜離開噴嘴不遠(yuǎn)即在其下形成汽膜。不考慮運(yùn)動的影響，并把鋼板看成直徑為1.1m的圓柱表面，試估計(jì)每平方米鋼板與水的貼壁射流間的換熱量。鋼板表面的