发布时间 : 星期日 文章传热学课后习题答案更新完毕开始阅读8b482ffd700abb68a982fb49
?hl??ul?0.8???0.4?ul?0.8???c?0.4?0.023???0.023???????????f???f?a?f???f???f u0.8?0.6?h?0.0230.2l??c???????
0.450℃空气的物性数据如下：
???1.093kg/m3,???2.83?10?2W/m?K,???19.6?10?6kg/m?s,c?p?1.005kJ/kg?K
h?1.46h?
6-14、1.013×105pa下的空气在内径为76mm的直管流动，入口温度为65℃，入口体积流量为0.022m3/s，管壁的平均温度为180℃。管子要多长才能使空气加热到115℃？ 解：取管进出口温度平均值为定性温度，在该温度下，空气的物性参数为
??0.972kg/m3,??3.13?10?2W/m?K,??22.1?10?6kg/m?s,cp?1.009kJ/kg?K,Pr?0.69u?q?u?A
tf?65?115?90℃2
q?A0.022????0.076???2?2?4.85m/s
Ref?ud??1.6678?104?104 流动处于旺盛湍流
加热流体，由于壁温和流体平均温度温差超过中等以下温度差，所以
??d?23??Tf?0.80.4?Nuf?0.0214?Ref?100Prf??1???????lT????w????采用式(5-60)
??0.45
hm??d?Nuf?15.58W/m2K
被加热空气每秒内吸收的热量
???u?d24cp?t?f??t?f??hm?dl?tw?tf?
l??udcp?t?f??t?f?4hm?tw?tf??3.22m
6-16、初温为30℃的水，以0.857kg/s的流量经一套管式换热器的环形空间，水蒸气在该环形空间的内管中凝结，使内管外壁温维持在100℃。换热器外壳绝热良好。环形夹层内管外径40mm，外管内径60mm。确定把水加热到50℃的套管长度，以及管子出口截面处局部热流密度。
tf?30?50?40℃2
?＝0.635W/mK，?f?653.3?10?6kg/ms,Pr?4.31,cp?4174J/kgK
de?D?d?0.02m
Re?ude??mde??D42?d2????4mde4?16702?10?D2?d2?
????t?100?40?60℃?30℃ ??f?Nu＝0.027Re0.8Pr??????w?h?130.14?116
Nu??3683W/mKde
mcp(tf1?tf2)?h?dl?t?l?2.576m
q?h(tw?tf2)?184.15kW/m2
6-19、水以1.2m/s的平均流速流过内径为20mm的长直管。(1)管子壁温为75℃，水从20℃加热到70℃；(2)管子壁温为15℃，水从70℃冷却到20℃。计算两种情形下的表面传热系数，并讨论造成差别的原因。
解：根据题意，上述两种情况下流体的定性温度相同，在该温度下，水的物性参数为：
tf?70?20?45℃2
??0.6415W/mK,v?0.6075?10?6m2/s,Pr?3.925
Ref?ud??3.95?104?104
(1) 水被加热情况
0.8Nuf?0.023Refh?Prf0.4?189.1
?d?Nuf?6064W/m2K
(2) 水被冷却情况
0.8 Nuf?0.023Refh?Prf0.3?164.9
?d?Nuf?5289W/m2K
这表明水被加热时比水被冷却时换热系数大，这是因为水被加热时，近壁处水的粘度降低，对流加强。
6-24 一块长400mm的平板，平均壁温为40℃。常压下20℃的空气以10m/s的速度纵向流过该板表面。计算离平板前缘50mm、100mm、200mm、300mm、400mm处的热边界层厚度、局部表面传热系数及平均表面传热系数。
解：空气的物性参数按板表面温度和空气温度的平均值30℃确定。
??2.67?10?2W/mK,v?16?10?6m2/s,Pr?0.701
Re??5?105?16?10?6lc???800mmu10临界长度
?t?4.52Pr?13?xu?12x
1213hx?0.332Rex???ux?Pr?0.332???Pr13x???
离平板前0.05 缘距离0.1 0.2 0.3 0.4 (m) 热边界层1.44 厚度(mm) 局部表面27.84 传热系数W/m2K ?u?hm??hxdx??0.332????Pr13dx??x?00
0.40.4122.09 2.86 3.52 4.05 19.69 13.92 3.41 6-26、在一摩托车引擎的壳体上有一条高2cm、长12cm的散热片(长度方向与车身平行)。散热片表面温度为150℃。若车子在20℃的环境中逆风前进，车速为30km/h，而风速为2m/s，计算此时肋片的散热量(风速与车速相平行)。
解：按题意，为空气平行流过肋片两侧问题，即空气流过平板问题
tm?20?150?85℃2
??3.09?10?2W/mK,v?21.6?10?6m2/s,Pr?0.691
空气流速
u=30000/3600+2=10.33m/s
Re?ul??57389?2?1051213流动为层流
Nu?0.664RePr?140.6 h?Nu??36.2W/m2Kl
??2hA?t?22.6W
6-34一个优秀的马拉松长跑运动员可以在2.5h内跑完全程(41 842.8m)。为了估计他在跑步过程中的散热损失，可以作这样的简化：