《传热学》课后习题答案(第四版).pdf

第 1案 1-3解：电 热 器 的 加 热 功 率:-Q cmtP=-4.18 x 103 x 103 xlOOO x 10毋 x(43-15)60=1950.6W=1.95%W15分 钟 可 节 省 的 能 量:Q=cmt=4.18x 103 x IO3 xlOOO x IO-6 xl5x(27-15)=752400 J=752 AkJL 3 3解：=*?=普 吉 粤=45”l o l 1 0.2 1-1-1-I-1-%X 色 6 0.044 60如 果 取，=30W/加 2.K,则 一 4 2)1 5 r-1-1-h.2 力，十 1-63x62-(-10)0.2 1-1-0.044 30=45.52W即 随 室 外 风 力 减 弱，散 热 量 减 小。但 因 墙 的 热 阻 主 要 在 绝 热 层 上，室 外 风 力 变 化 对 散 热 量 的 影 响 不 大。第 2 幸 2-4解：按 热 平 衡 关 系 有:意 气，得:4 4A%400-501 I 23B%50 0.1 0.06=9.5(50 25),由 此 得:8B=0.0397 m,8A=0.0794 m,2-9解：由&=；（g+几 2）=0 从 附 录 5查 得 空 气 层 的 导 热 系 数 为；1空 气 0.0244卬/加 长 双 层 时：、=。黑 2与 舄）1=41.95W9 玻 璃,逛 气 2 x 06 0008/,-十-乙 人 一 凝 璃 4 气 0.78 0.0244单 层 时：0.6 x 0.6 x 2 0-(-2 0)-=-=1O/3玻 璃 玻 璃 0.006/0.78两 种 情 况 下 的 热 损 失 之 比：=伫 127?=44.6（倍）,41.95题 2-15解：这 是 一 个 通 过 双 层 圆 筒 壁 的 稳 态 导 热 问 题。由 附 录 4 可 查 得 煤 灰 泡 沫 砖 的 最 高 允 许 温 度 为 300。设 矿 渣 棉 与 媒 灰 泡 沫 砖 交 界 面 处 的 温 度 为 tw，则 有=-，2)1.1 4-I n-+-I n 2 位 dy 2 成 2/“2(a)2成（a-九）2 l2/（z t2）（卜）=-=-（b）In In 4 d2即：小 噜 二 也=吟 错 辿 由 此 可 解 得:，”67.4。1 65.110In In 25 65又 由 式（a）可 知，在 其 他 条 件 均 不 变 的 情 况 下，增 加 煤 灰 泡 沫 砖 的 厚 度 3 2对 将 使 4 增 大，从 而 损 失 将 减 小；又 由 式（b）左 边 可 知 tw将 会 升 高。2-17解：本 题 为 通 过 圆 筒 壁 的 传 热 问 题 _ tf 一。2 _ tfl-tf2I 导 热+R对 流 i+R对 流 2.i In 4+i i i2欣/&h A h2A2(1)换 热 表 面 洁 净 时：1000-2007=i 752 i i-In-1-1-2-x 42 40 乃 x 0.052x100 0.04x5000=-=1.254X 104IV/7M9.942X 10-4+612.135X 10-4+15.916xl0-4(2)外 壁 结 烟 灰 时：1000-2007=-1 52 1 54 1 FIn-F In+2 x 4 2 40 24x0.08 52 万 x 0.054x100-x 0.04x5000=-萼-=5855.9W/m9.942 xlO-4+750.82 lx 10-4+589.463 xlO-4+15.916 xlO-4(3)内 壁 结 水 垢 时：1000-2007=-1 710 i772 1-In-1-In-F H-1-27rxi 36 2乃 x42 40 x 0.052 x 100 rx 0.036x5000=-：-舞-；-=9908W/m167.687x1()7+9.942xl0-4+612.135xl0-4+17.684x10 42-18解：（1）材 料 A 紧 贴 壁 面 时，每 米 长 管 道 的 总 热 阻 为(Z R)I=山 区=d22 万 x 0.06In250 1-1-100 2万 x 0.124001 1 1七=3.053”长/卬 25012位 八 In2+d、2位 I O（2）材 料 B 紧 贴 壁 面 时，每 米 长 管 道 的 总 热 阻 为（少）2In.2+-1-I1n=4 2就 A 41 250 1 400 c“八”-In-1-In-=2.462 m K/W2-x 0.12 100 2/r x 0.06 250因 内、外 表 面 温 差 不 变，故 散 热 损 失 与 热 阻 成 反 比:12 忒 B 2 _&_ 3.053 R2 2.462=1.24(倍)即：材 料 A（导 热 系 数 较 小）紧 贴 壁 面 时，散 热 损 失 较 小。对 于 平 壁，这 种 影 响 不 存 在。2-22解：由 于 储 液 容 器 采 取 了 良 好 的 保 温 措 施，保 温 层 的 热 阻 是 整 个 散 热 过 程 的 主 要 热 阻,故 暂 时 可 忽 略 两 侧 的 对 流 热 阻，按 通 过 球 壁 的 导 热 过 程 估 算 其 散 热 量：=4即；)=4.8 x l；x2 T 95.6)=46W片*0.15 0.18液 氮 每 天 的 蒸 发 量：m=*=0 459,=2.30 xlO_64/5=0.199kg/dr 199.6x102-36 解：q=X，2=4(1+初)8将 上 面 两 式 应 用 于 x=0 0.01m 之 间，有 1八 0八 0八 0=2n 1 7(100+6 0)1 100 60 An i n 仆 i ofu01+Z?-x 祉 而 一,即 10=4OAo(l+80。)将 上 面 两 式 应 用 于 x=0 0.02m之 间，有 1。=即 1+卢；4。限 用 酒 即 20=60%(1+706)由 上 述 两 式 联 立，可 解 得：4=0.9166 W/g K,=-0.00909（1/K）2-51s已 知：260-C的 壁 面 上 伸 出 一 根 纯 铝 的 圆 柱 形 助 片，J=2 5 m m-H=J50imn,“16 C,入=15W/(m-K),肋 端 绝 热。求：该 柱 体 的 对 流 散 热 量，如 果 把 柱 体 的 长 度 增 那 一 倍，其 他 条 件 不 变，柱 体 的 对 流 散 拈 量 是 否 也 增 加 一 倍？从 充 分 利 用 金 属 的 观 点 来 看，是 采 用 一 个 长 的 助 好 还 是 采 用 两 个 长 度 为 其 一 半 的 较 短 的 肋 好？用 取 4=2 3 6 W/g K),“疆 得 忌 区 7.师=3.189x0.15=0.4784,按 附 录 的 数 据 线 性 插 值 得：01(0,4784)=0.4443,则；m15x3.!416x0.0253.189x244 x 0.4443=40.1Wt如 果，=300mm,0.1!m H-3.189xQ.3-0.9567,th(0.9567)=0,742,6=66.9 W、从 充 分 利 用 金 属 的 观 点 来 看,采 用 两 个 长 度 为 其 一 半 有 短 助 较 好 2-5 4,已 知：同 一 地 点 上 钢 及 铜 做 成 的 尺 寸 相 同 的 两 个 套 管。d=1 0 m m,厚 6=1.0 m m,高 H=1 2 0 m m。A=25W/(m2.K),管 道 壁 温 r 0=2 5,蒸 汽 流 的 真 实 温 度/z=7 0 o 铜 2=390W/(m-K),钢；1=50讨/(111玉)。温 度 计 本 身 的 误 差 可 以 不 计。求：置 于 两 套 管 中 的 温 度 计 读 数 相 差 多 少？解：0h=0o/ch(zn/i),m=25x0.01390 x0.009x0.001=8.4395,2 5 x 0 2.I3 5750 x0.009x0,001 mth=8.4395x0.12=1.0127,m2h=23.57x0.12=2.8284,ch(网%)=1.559,ch(帅)=8.4975,%=气；=-28.86。(2,25 _ 700 A 2=14975=-5,2 9 6C，%-如=-5.296+28.86=23.6C,即 置 于 铁 套 管 中 的 温 度 计 指 示 值 可 高 约 2 3.6 C。2-63 解 中,=邓 生=2.2=2 x l；x(80-25)=672.8W/加 L ln(l.O8：)ln(l.O8xj)2-73、已 知：如 图，1 是 尺 寸 为 l O m m x l O m m的 芯 片；2是 厚 0.02mm的 环 氧 树 脂 层，X=O.9xlO4 m2 K/W；3 是 厚 1 0 m m 的 铝 基 板，A=260W/(m K).芯 片 及 基 板 的 四 周 绝 热，C=25,A=150W/(m2 K),芯 片 等 温，发 热 率 为 1.5x10,W/n?。过 程 是 稳 态 的。求：画 出 这 一 传 热 过 程 的 热 阻 分 析 图，并 确 定 芯 片 的 工 作 温 度。解：热 阻 分 析 图 如 下 图 所 示：25 25。-翳 3 B o*6 25-25(666.6+12.8)xlO-5 666.6 xlO-5=1.5x10,+7 7 7=L5 x 1(fl,(。-25)666.6+(rc-25)679.4=1.5x10-x 666.6x 679.4,0/9.4 ooo.o1346/c=1346x 25+0.15x666.6x679.4=101583.2,tc=75.5。2-78、已 知：长 圆 柱 体 r=2 c m,内 热 源 6=5650W/m,tw=37,4=0.42W/(m K),过 程 处 于 稳 态 求：最 大 温 差。解：如 右 图 所 示，一 维 稳 态 导 热 方 程;国+=。，幺 萼+，+萼=等#+。最 大 温 度 发 生 在 i 处，0 w A/maxR24T5650 x00224x0.42=1.35 o第 3 章 3-4、已 知：如 图，一 内 部 流 动 的 对 流 换 热 试 验，加 热 的 为 常 数，管 道 可 当 平 壁 对 待。求：画 出 在 非 稳 态 加 热 过 程 中 系 统 中 的 温 度 分 布 随 时 间 的 变 化(包 括 电 阻 加 热 器、管 壁 及 被 加 热 的 管 内 流 体)。画 出 典 型 的 四 个 时 刻：初 始 状 态(未 开 始 加 热 时)、稳 定 状 态 及 两 个 中 间 状 态。解：如 图 所 示：电 阻 加 余 号 习 题 3-4附 图 3-9.已 知：一 热 电 偶 的 人 之 值 为 2.094kJ“m L K)?,初 始 温 度 为 20,气 流 温 度 为 32OC(1)A=58W/(mJ-K)；8对 8=116W/mZ，K),2,0 9 4 X 1 0=18.1S.116过 余 温 度 随 时 间 的 定 性 变 化 曲 线 如 下 图 所 示：08。0.368 3-1 2,已 知：一 平 板 单 侧 表 面 积 为 4、初 温 v、其 它 几 何、物 性 参 数，突 然 一 侧 加 热,另 一 侧 冷 却 气 流 仆、h,内 热 阻 忽 略。求：列 出 物 体 温 度 随 时 间 变 化 的 微 分 方 程 式 并 求 解 之。解：温 度 场 的 数 学 描 写 为：p c V-+h A(t-tJ=Aq0,t(O)=ro,引 入 过 余 温 度 6=，/g,得：p c V i-hA3=AqQ 6(0)L=%，hA其 齐 次 方 程 的 通 解 为：非 齐 次 方 程 的 一 特 解 为，故 得 通 解 为:r hA hA8=c e利 垄。由 初 始 条 件 得：c=%，故 有：6=6/一 荷 7 r+,(l-e R)。3-1 5,已 知：一 报 警 系 统 导 线 熔 断 报 警，熔 点 为 5O O,A=210W/(m-K),p=7200kg/mJ f c=420J/(kg-K),初 始 温 度 为 251 1c,h=12W/(m2 K).求：当 它 突 然 受 到 65OC烟 气 加 热 后.为 在 Im in内 发 出 报 警 讯 号，导 线 直 径 应 限 在 笠 大 以 下？解：假 设 可 以 采 用 集 总 参 数 法 求 解.F=与 工 邛 x.2=呼(匕，/祀 pc 及 2 7200 x420 律 Biv12x&代 入 色=e-助,得：一 丝 吧 XO.O286RQ 1 D O.24,=3.347x 10m,a R，直 径 d=2&=2x3.347 xIO*-6.69x10m=0.669mm.检 验 假 设：%=0.02S6R=0.0286 X 0.6 6 9/2=0.0 0 9 5 7 0.05(满 足 假 设)所 以，导 或 直 径 应 限 在 0,669mm以 下。3-31、已 知：一 火 箭 发 动 机 喷 管 可 视 为 平 壁，壁 厚 为 9 m m,初 温 为 300C,p=8400kg/m3,A=24.6W/(m K),c=5 6 0 J/(k g-K)，管 内 侧 0.4 6,8 十=7小 X-?b.4 K3-33由 附 录 5 得。=109装 一 8440 x 377=3.4 3 x 1 0 2/5又 由 已 知 条 件 可 得 令 案 需 0.25,Foa i 3.43 x 10-5 x 600R20.12=2.063 忧。.I=小-*?伊 3 209T H.c2由 附 录 16 图 1 查 得 B i=0.4,所 以=4 W=W 2 X 0.4=436W/2.KR 0.13-37、已 知：一 钢 锭 d=5 0 0 m m,高 为 8 0 0 m m,初 温 为 30C,2=40 W/(m-K),a=8xl0-6 m7s,Q=1 2 0 0 C,A=180 W/(m2-K),求：3h后 在 钢 锭 高 400mm处 的 截 面 上 半 径 为 0.13m处 的 温 度。解：所 求 之 点 位 于 平 板 的 中 心 截 面 与 无 限 长 圆 柱 厂=0.13m的 柱 面 相 交 处。.hb 180 x0.4 _对 平 板：Bi=-=1.8,Fo=2 40ar 0.8x W5 x 3x3600=0.54,n由 图 3-7查 得 上 孙=(。4#度/Q s 卡=0.66；/M+9 幺；必 八 Ia./、。吗 r de)=/,，利“e 什 n-hR 180 x0.25对 圆 柱：Bi=二-2 40=1.125,尸。=言=7)0 X=0.8x107x3x36000.252=1.38,04 I恐+铲 广.人/、，少.彳 产,即 7。-。一)=3 由 附 录 16图 1 查 得%=0.12,又 据 匚=些=0.52,0Q R 0.25=0.889,Bi查 附 录 16图 2 得 7 51)=外，G x。剧 翻=0.885,Q 0-=-=0.12x0.885=0.1062 o综 缥 em十(63对 6 0.网 G W&n+”的/所 求 点 处 的 无 量 纲 温 度 为：f。0 I。00)0.66x0.1062=0.0701,二。4 277 2。例 7=0.0701+1200=-0.0701 x 1170+1200=1118 0曙*A e邓 卜 6)=/.呼 呼(-八 口/刈 羽 8股，0 M 3,关 屋 箝 岁 9 久 加 加，d R 3 例”.4|A U(I,产3Y1、已 知：一 钢 球 d=1 0 c m,初 温 为 250C,2=44.8W/(m-K),。=1.229、10-n？/s,/=10,h=200W/(m2.K).求：使 球 心 温 度 降 到 i5(r c 需 要 的 时 间。此 时 球 表 面 的 温 度 为 多 少。解：_L=2 _=S=4.4 8,1 5 0-1 0=0 5 8 3,查 附 录 17 图 1 得 尸。=岑=1Bi hR 200 x0.05 4 250-10 R2(B i=0.223).”=0 0号=2 0 3 s,按 工=4.48查 附 录 17 图 2得 4=0.9,a 1.229x107 Bi 6m.=0.9 内=0.9 X(1 5 0-10)=126C,/,=/.+126=136 3-54、已 知：一 正 方 形 人 造 木 块，边 长 为 0.1m,A=0.65W/(m K),p=810kg/m3,c=2 550J/(kg,K),初 温 为 25。rM=425,力=6.5 W/(n?.K),经 过 4 小 时 50 分 24秒 后，木 块 局 部 地 区 开 始 着 火。求：此 种 材 料 的 着 火 温 度。4 7=3 3 置 尸 处 解：木 块 温 度 最 高 处 位 在 角 顶，这 是 三 块 无 限 大 平 板 相 交 处。.4,”482 邛 八.h8 6.5x0.05 八,上 向 r c*八 cBi、=-=0.5 0.1,由 图 3-8 查 得=0.8,2 0.65 0A u/+，一 人”二/。日 6 今 就 编=3.147x10%,产。亨 二 3.147x10 X174240.052.19,n由 图 3-7查 得 上=0.41,鱼 n n n=上*=0.8 x 0.41=0.328,%夕 加 9。以 四 A X)-年/.0。/电 冲(-。“心 2刃 3 呵=川 得(n 3角 顶 处 无 量 纲 温 度：。=3=0.3283=0.0353,角 顶 温 度：f=Q+0.0353(/0-/.)=425+0.0353 x(25-425)=411 牛/1鲁 之3-60.解：炉 底 为 耐 火 材 料，故 可 近 似 地 认 为 炉 底 外 表 面 是 绝 热 的，故 可 看 成 是 厚 25=2x0.05加 的 无 限 大 平 板 两 侧 对 称 受 热 的 非 稳 态 导 热 问 题.1 _ 2 _ 4瓦 一 焉 一 40 x 0.050=2.0,由 图 3-8查 得：上=0.80即：纽=1500-1 6 0 0=go,t=1600-100/0.80=1475/a T 6 0 0曳=1475 T 1 X)x 0 0 7 9 4。由 图 3-7 查 得：Fo6.10%25-1600e2 2即：T=FO=6.10 x-=3050 5=0.847/a 5x10-6第 4 章（实 际 求 解 时，数 值 求 解 过 程 应 列 表 表 示。下 面 只 写 出 迭 代 方 程，略 去 求 解 过 程）4-3(要 求 t:0.1)迭 代 方 程：或：八=(30+4 0+%+，3)rl(,+l)=-(30+40+f2=(30+20+/4(/,)q=(15+1 0+公 仲+)/4(,+l)=1(1 0+5+r2(,+l)+qg)(Z=0,1,2,3,)4-9(注 意:方 程 应 化 成 最 简 形 式)节 点 1)X(生)+2 殳(Ay 2 ZLv节 点 2:X-(Ax)+A-匕(Ay Ar节 点 5:4仁 上(包)+4 l 二,y 2 Ay节 点 6:(Ar)+2 iAy Ax节 点 9 X.(/%包 二%Ay 2 Arg)+；AxAy+3八)山(0 一 八)=0：y)+4(y)+g AxAy 3=0A y t t 1()+2-(Ay)4-ZLrAy(P+yh(t f-r5)=02 Ax 2(Ay)+A(Ax)+A(Ay)+AxAy 二 0Ay Ax(g)+；AxAy+g(Ay+Ax)/z(Zf-Z9)=0节 点 10:4-()+2()+4 _(Ar)+AxAy+xhtf-r1()=0Ax 2 Av 2 Ay 2化 简 得:J-、-ZiA x、/Ax、1 2/、P 点 1：(2 d)=1 2+G+(-f+彳 以“(-7)/I A,2 zt*节 点 2:4f 2=，+&+2t&+(力)如-P 上 k、5:c2(o2 H-/-/-A-x)、&=.+%+2八,6+2(-h-Z-)、f f+A4 x22 2节 点 6:4Z6=t2+15+7+,()+J-C i/?AX 八/&1 4 2/、P 息 9:2(1 H)9=G+。()+2()tf+)A 4 2 4*节 点 10:2(2+=乙+%+2+2()。+Ax2()4-10(要 求 40.1)节 点 离 散 方 程:节 点 2:4 空 2n月 工 7，3-25 X 1 HH-3+2/?(。，2)0肋 端 绝 热 边 界 条 件：3 3H节 点 3:2三 秀 H。+/J-S+l h(tj.-r3)=0T3节 点 4:4 且。Hc 1 H/d+无 3(。-r4)=03节 点 HS+2h tf-2)=。肋 端 对 流 边 界 条 件：3节 点 3:2 旦 口 3Hd+2 g(o-r3)=OT 3节 点 4:4 空 乜 3c 1 H/b+h(tf3 f+-r4)=0将 有 关 数 据 代 入(H=0.045九 5=0.01叫 0=50W/机 2 K,4=50W/K)化 简，得:%-2.045/,+100.9=0 t2=0.48%+49.340肋 端 绝 热 边 界 条 件：t2-2.045/3+r4+0.9=0-J=0.4892+0)+0.441t3-1.0225f&+0.45=0 J=0.97%+0.434%-2.045/2+100.9=0 弓=0 4 8%+49.340肋 端 对 流 边 界 条 件：t2-2.045/3+Q+0.9=0-3=0.489(Z2+)+0.441t.一 1.0375+0.75=0 L=0.964/；+0.7234-23(1)节 点 离 散 方 程 4=：(30+10+2外 G(30+10+，3)r3=-(30+10+r2+r4)(30+10+4)r5=l(30+10+r4+r6)r6=i(30+30+r5+/7)r7=l(30+10+r5+/6)/8=W(30+1 0+0+)/9=l(30+10+2/8)求 得 各 节 点 温 度 后(温 度 场 求 解 过 程 应 列 表 表 示，此 处 略)，可 得 冷 量 损 失：内=4 A(f+)+，2+3+4+5+7+8 7 X 1 0 外 二 4/l9 X 30+仿)_(，2+，3+4+，5+2t6+，8)二；(内+外)=24(9x30 7x10-24)=4/1(100 _)第 5 章 5-8(1)换 热 类 型：外 掠 平 板 强 迫 对 流 换 热(2)25 时 的 物 性 参 数(运 动 粘 度)：空 气：u=15.53x10-6m2/5；水：v=0.9055xl0/n2/514号 润 滑 油:v=313.7xl0m2/ju x Re y临 界 Re数：Re,=&五，所 以 兀=一 v%空 气：升 Re-y 5 x 105 x 15.53x10 匚-=-=7.765，”,1水:5xl()5 X 0.9055X1CT6T=0.453m14号 润 滑 油:Re-v 5 X 105X 313.7X 10_ _5 _ _ _“8 1=156.85m第 6 章 6-7 4,=4ab 2ab2(+勿 a+b2ab lab(2)，=-x=2b-a+b a4.任()2 一 心(3)50,应 进 行 温 差 修 正；管 长 未 知，故 先 假 定 Ci=lT(5)选 用 公 式：(气 体 被 加 热)N“=0.023Rea8 P产 4二。5W(6)Nu 数 与 表 面 传 热 系 数 h:774-Q0Nu=0.023x 172368 x 0.694-05=43.48W/m2-K273+1801 0 031 3h=N u-=43.48x=17.91W/(m2-K)d 0.076(7)由 热 平 衡 关 系 求 管 长 L：d)=mcp=piVicp=0.022099 x 1.009 x(115-65)=1.115%W热 平 衡 关 系：*=mcp(tf-tf)=hA(tw-tf)=mlLh(tw-tf)1115所 以：L=-=-=2.897 m17.9UxO.O76(18O-9O)(8)验 算 管 长 且=竺 2=38/2 Y 60(不 满 足 假 定)，故 应 进 行 入 口 效 应 修 正 d 0.076(9)假 定 L 重 新 计 算 假 定 L=2.80m,C,=1+(d/1)0-7=1.080；L=1.08/2,=-=2.682/n(与 假 定 值 不 符)h 7idtw-tf)1.08再 假 定 L=2.67m,q=1+(d/L)-7=1.083；”=1.083AL=h7id(_tw-tf)=2.675 m,与 假 定 值 基 本 相 符,1.083故：L=2.67m；/=1.083/z=1.083x17.91=19.40W/m2-K6-16(1)换 热 类 型：管 槽 内(环 形 空 间)强 迫 对 流 换 热(2)定 性 温 度：流 体 平 均 温 度 tf=(30+50)/2=40 物 性 参 数(水)：A=0.6 3 5 W=992.2kg/mcp=4.17 4kJ/(kg K),Pr=4.31 w=0.659 x 10 加？/s,=653.3 x 106 kg/(m s)rjw=282.5x10-6 kgZ(m-s)特 征 长 度：当 量 直 径 de=。一 d=0.06-0.04=0.02m(3)特 征 流 速:mu=pA4mp 兀(D?d?)4x0.857992.2-x(0.062-0.042)0.55m/s、*c tide 0.55x0.02，/cc，C4，、山 公、流 态：Re=-=-=16692 A 10(湎 流)v 0.659 x(4)各 种 修 正 系 数：管 长 未 知，故 先 取 G=l；直 管，Cr=l温 差/=，“.T/=100-40=60 3(TC,故 应 进 行 温 差 修 正(5)选 用 公 式：(液 体 被 加 热)Nii=0.023Re08 Pra4(6)Nu数 与 表 面 传 热 系 数 h 计 算：M，=0.023x16692$x 4.31”=108.04282.5。=108.04 x 竺 吏=3430.27W/K)d 0.02(7)由 热 平 衡 关 系 求 管 长/：=)%(gT/)=0.857 x 4174 x(50-30)=71542.4W热 平 衡 关 系：=M(f,tf)=llhg-tf)所 以:ndhtw-1,)0.857X4.174X1Q3X(50-30)7i x 0.04 x 3430.27 x(100-40)=2.766m(8)验 算 管 长 _=2566=1 3 8 2 6 0(满 足 假 定)，所 以 所 求 管 长 即 为/=2.766帆 de 0.02(9)管 子 出 口 局 部 热 流 密 度 矿=(九 7/)=3430.27 x(100-50)=171513.5W/=171.5Z W/m26-16另 解：同 前，另 有 Pr“.=1.75 阱 田 八 十 M(/8)(R-1000)Pr n 4 八 2/31八(4)选 用 Gmelinski 公 工 I：Nu=-.-1+(一)ctl+12.7V/T8(Pr2/3-l)I(5)Nu数 与 表 面 传 热 系 数 h计 算：/=(1.82 lg Re-1.M)-2=(1.821g 16692-1.64)-2=0.0274c,=(生 产=(型 严=1.009Pr 1.75设 1=2.75m，则 1+()2/3=1+()2/3=1.038I 2.75Nu=90274/8)x(16692 7000)x4.31,1 40 0 9 mo91+12.7V0.0274/8 x(4.312/3-1)A=AM-=1 0 9.0 3=3461.70W/(w2-)d 0.02(6)由 热 平 衡 关 系 求 管 长 L：(D=mcp f)=0.857 x 4174 x(50-30)=71542 A W热 平 衡 关 系：=)=Wlv-rz)=7tdlh(tw-tf所 以：1=7idh(tw-t,)_ 71542.4_7x0.04 x 3461.70 x(100-40)=2.74 m(7)验 算 管 长 将 管 长 的 计 算 值(2.74m)与 假 定 值(2.75m)比 较，两 者 基 本 相 同，即 满 足 假 定。所 以 所 求 管 长 即 为 L=2.75m(8)管 子 出 口 局 部 热 流 密 度 q=h(tw-)=3461.70 x(1(X)-50)=173085W/m2=173.UW/w26-20解：(1)换 热 类 型：管 内(螺 旋 管)强 迫 对 流 换 热(2)定 性 温 度：流 体 平 均 温 度 tf.。假 设 tf”=60,则 tf=(20+60)/2=40 物 性 参 数(水)：4=0.635W/(m-K),p=992.2kg/m3,cp=4.114kJ/(kg-K),Pr=4.31,v=0.659xl0-6m2/77=653.3 x 10-6kg/(m s)%，=355.1*1 Of kg/(桃$)特 征 长 度：管 子 内 径 d=0.012m(3)特 征 流 速：u-0.6m/s流 态：Re=%=S6X0Q1；=10925.6Al。*湍 流)v 0.659 xlO-6(4)各 种 修 正 系 数：管 长 L=4D=1.885m,L/d=1.885/0.012=15760,故 Ci=l螺 旋 管，Cr=l+10.3(d/R)3=1+10.3(0.012/0.075)3=1,0422；温 差 Z=tH,-tf=80-40=40 30,应 进 行 温 差 修 正；(5)选 用 公 式：(液 体 被 加 热)Nu=0.023Re0 8 Pr-4-c,.7.(6)N u 数 与 表 面 传 热 系 数 h 计 算：Asa qM/=0.023x 10925.608 x 4.310411 x 1.0422=78.23W/，/.K355.1=N=78.23 x 竺 生=4139.67W/(m2-K)d 0.012(7)对 流 换 热 量：=hAt=欣 L(fw-0)=4139.67%x 0.012 x 1.885 x(80-40)=11767W=1L767AW(8)检 验 出 口 温 度：由 热 平 衡 关 系：j r A1 4 X 00122 二 mC(尸-f)=一 p u c(rf-e/.)=-X992.2X0.6X4.174(f-20)j i，J J J=0.28 l(g-20)=11.767A W/.rz=61.87 C 该 值 与 假 定 值 有 一 定 差 别,故 重 新 计 算。经 多 次 试 算 后 可 得：6-26(1)换 热 类 型：外 掠 平 板 强 迫 对 流 换 热(2)定 性 温 度：平 均 膜 温 3=(20+150)/2=85 物 性 参 数(空 气)：4=0.0309 W/(加 K),Pr=().691,V=21.6x 10-6加/5特 征 长 度：散 热 片 长 度 L=0.12m(3)特 征 流 速：%=%+”，=100+2=10.33/s3600流 态：Re=0=小 21M=57388.9 Y 10层 流)v 21.6x10-6(4)选 用 公 式：(外 掠 平 板 强 迫 对 流 层 流)=0.664Rel/2 P rl/3=0.664x57388.9/2x0.691l/3=140.63(5)表 面 传 热 系 数 h：h=N u J 140.63=36.2 IW/(m2 K)d 0.12(6)肋 片 的 散 热 量：=hAM=2hbL(tw，-Q)=2x36.21 x 0.02 x0.12x(150-20)=22.6W6-34(1)换 热 类 型：外 掠 单 管 强 迫 对 流 换 热(2)定 性 温 度：平 均 膜 温 tm=(31+15)/2=23 物 性 参 数(空 气)：Z=0.0261 W/(m-K),Pr=0.702,v=15.34xlO-62 Is特 征 长 度：外 径 d=0.35m(3)特 征 流 速：平 均 速 度/=41-824?R4-=4.649m/s2.5x3600流 态:ud _ 4.649x0.3515.34x10-6=106072 4 x l04(4)选 用 公 式：按 表(外 掠 平 板 强 迫 对 流 层 流)Nu=O.O266/?0805 Prl/3=0.0266x106072805 x 0.702|/3=262.76(5)表 面 传 热 系 数 h：h=N u-=262.76x 0-2 6 1=19.59W/(机 K)d 0.35(6)单 位 时 间 散 热 量：=hAt=力 勿 仅 一 心)=19.59 x 万 x 0.35 xl.75 x(31-15)=603.13W(7)2 个 半 小 时 内 共 散 热：2=Or=603.13 x 2.5 x 3600=5.428 x 106J=5428H6-38(1)换 热 类 型：外 掠 管 束(叉 排)强 迫 对 流 换 热(2)定 性 温 度：流 体 平 均 温 度 tf=133 物 性 参 数(空 气)：2=0.03438 W/(m K),Pr=0.6847,y=26.98 x 10-6/n3/s,P%=0.6818特 征 长 度：管 子 外 径 d=0.04m(3)特 征 流 速：max=6w/S流 态：Re=为 4=-.=8895.5,即 IO,y Re Y 2x 10、，v 26.98 xlO-6又 有 SI/.=162(4)选 用 公 式：根 据 Re与 4/52的 值 及 管 排 数 n=10,由 表 6-8、9 查 得：Nuf=O.35()02 R e/6 Prfoib(|)0-25=0.35 x 1.62 x 8895.506 x O.6847036 x(0-6 8 4 7)025 x 0.977=76.830.6818(5)表 面 传 热 系 数 h：h=N u t=76.83x、=66.04W/(m2 K)d 0.046-48：换 热 类 型：竖 平 板 及 水 平 板 的 大 空 间 自 然 对 流 换 热 定 性 温 度:平 均 膜 温%,=(28+12)/2=20 物 性 参 数(空 气)：A=0.0259 W/m K,Pr=0.703,v=15.06 x IO-6nz2/5(1)侧 面：换 热 类 型：竖 平 板 的 大 空 间 自 然 对 流 换 热 特 征 长 度：平 板 长 度 L=0.3mG r=g%山 V29.81x(28 12)x033293x(15.06x10-6)2=6.3773x1(17 Y u选 用 公 式：=0.59 x(Gr-Pr)1/4努 塞 尔 数 及 表 面 传 热 系 数 的 计 算：A M=0.59x(Gr-Pr)1/4=0.59x(6.3773x1()7 x0.703)I/4=48.28,NuA 4 8.2 8 x 0.0 2 5 9，2 h=-=-=4.17W/m-.KI 0.3散 热 量：=4 A(4%)=2 X4.17X0.3X/X(28 12)=40.03/(W)(2)上 表 面：换 热 类 型：水 平 板 冷 面 朝 上(相 当 于 热 面 朝 下)大 空 间 自 然 对 流 换 热 特 征 长 度：L=-0 3 1-=0.15m(因/0.3)P 2(0.3+/)2 1Gr p r=gz?V9.81x(28-12)x0.153293x(15.06x10-6)2x 0.703=5.604x106 1。5选 用 公 式：=0.27 x(Gr-Pr)1/4努 塞 尔 数 及 表 面 传 热 系 数 的 计 算：Nu=0.27 x(Gr-Pr)l/4=0.27 x(5.604 xlO6)174=13.14h=NuA _ 13.14x0.0259o.i52.27W/m2.K散 热 量：2=h2A2(tw-/)=2.27 x 0.3x Zx(28-12)=10.90Z(W)(3)下 表 面：换 热 类 型