2022年传热学第四版课后题答案第七章 .pdf

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1、学而不思则惘，思而不学则殆第七章思考题1.什么叫膜状凝结，什么叫珠状凝结?膜状凝结时热量传递过程的主要阻力在什么地方？答：凝结液体在壁面上铺展成膜的凝结叫膜状凝结，膜状凝结的主要热阻在液膜层，凝结液体在壁面上形成液珠的凝结叫珠状凝结。2在努塞尔关于膜状凝结理论分析的8 条假定中，最主要的简化假定是哪两条? 答：第 3 条，忽略液膜惯性力，使动量方程得以简化；第5 条，膜内温度是线性的，即膜内只有导热而无对流，简化了能量方程。3有人说，在其他条件相同的情况下水平管外的凝结换热一定比竖直管强烈，这一说法一定成立？答；这一说法不一定成立，要看管的长径比。4为什么水平管外凝结换热只介绍层流的准则式？常

2、压下的水蒸气在10wsttt的水平管外凝结，如果要使液膜中出现湍流，试近似地估计一下水平管的直径要多大? 答：因为换热管径通常较小，水平管外凝结换热一般在层流范围。对于水平横圆管：rttdhRwse44132729.0wsttdgrh临界雷诺数1600161.9Re434541324343rgttdwsc由100st, 查表：kgkJr/2257由95pt，查表：3/85.961mkgKmW /6815.0smkg/107 .2986mgttrdws07.23.976313235即水平管管径达到2.07m 时，流动状态才过渡到湍流。5试说明大容器沸腾的tq 曲线中各部分的换热机理。6对于热流密

3、度可控及壁面温度可控的两种换热情形，分别说明控制热流密度小于临界热流密度及温差小于临界温差的意义，并针对上述两种情形分别举出一个工程应用实例。答：对于热流密度可控的设备，如电加热器， 控制热流密度小于临界热流密度，是为了防止设备被烧毁，对于壁温可控的设备，如冷凝蒸发器，控制温差小于临界温差，是为了防止设备换热量下降。7试对比水平管外膜状凝结及水平管外膜态沸腾换热过程的异同。答：稳定膜态沸腾与膜状凝结在物理上同属相变换热，前者热量必须穿过热阻较大的汽膜，后者热量必须穿过热阻较大的液膜，前者热量由里向外，后者热量由外向里。8从换热表面的结构而言，强化凝结换热的基本思想是什么?强化沸腾换热的基本思想

4、是什么？答：从换热表面的结构而言，强化凝结换热的基本思想是尽量减薄粘滞在换热表面上液膜的厚度，强化沸腾换热的基本思想是尽量增加换热表面的汽化核心数。9在你学习过的对流换热中表面传热系数计算式中显含换热温差的有哪几种换热方式？其他换热方式中不显含温差是否意味着与温差没有任何关系? 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 29 页学而不思则惘，思而不学则殆答：表面传热系数计算式中显含换热温差的有凝结换热和沸腾换热。不显含温差并不意味着与温差无关，温差的影响隐含在公式适用范围和物件计算中。10在图 7-14 所示的沸腾曲线中，为什么稳

5、定膜态沸腾部分的曲线会随t 的增加而迅速上升 ? 答：因为随着壁面过热度的增加，辐射换热的作用越加明显。习题基本概念与分析7-1、 试将努塞尔于蒸气在竖壁上作层流膜状凝结的理论解式(63)表示成特征数间的函数形式，引入伽里略数23glGu及雅各布数wspttcrJa。解：4132)(725.0wslllttdgrh，414123.725.0.)(.725. 0raapwspuPJGcttcrvglN。7-2、 对于压力为0.1013MPa的水蒸气， 试估算在10swttt的情况下雅各布数之值，并说明此特征数的意义以及可能要用到这一特征数的那些热传递现象。解：)(wspattcrJ，r=KgJ3

6、101 .2257，)(4220KgJcp，5 .53104220101.22573aJ，)(wspattcrJ代表了汽化潜热与液瞙显热降之比;进一步一般化可写为tcrJpa，代表了相变潜热与相应的显热之比，在相变换热（凝结、沸腾、熔化、凝固等都可以用得上）。7-3、40st的水蒸气及40st的 R134a 蒸气在等温竖壁上膜状凝结，试计算离开 x0 处为 0.1m 、0.5m 处液膜厚度。设5swttt。解：4124rgtxuxlll）（，近视地用ts计算物性，则：对水：635.0l，6103.653lu，2.992l，kgJr3102407；对 R134a ：0750.0l，66106.4

7、9122.114610286.4lu，2.1146l，kgJr31023.163；对水：4124rgtxuxlll）（41413261024072.9928 .95635. 0103.6534x41441411610375.1)10573.3(xx，精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 29 页学而不思则惘，思而不学则殆X=0.1 、mm10728.7m10728.7562.0101.357(x)254. X=0.5 、mm10.1561=m841.010375.15.0101.357(x)44414对 R134a ：4124

8、rgtxuxlll）（41413261023.1632 .11468 .950750.0106.49124x=41441411610433.2)10506.3(xx，X=0.1 、mm10368.1m10368.11.010433.2(x)14414；X=0.5 、mm10046.2m841.010433.25 .010433.2(x)14414。7-4、当把一杯水倒在一块赤热的铁板上时板面立即会产生许多跳动着的小水滴，而且可以维持相当一段时间而不被汽化掉。试从传热学的观点来解释这一现象常称为莱登佛罗斯特(Leidenfrost) 现象 ，并从沸腾换热曲线上找出开始形成这一状态的点。解：此时在

9、炽热的表面上形成了稳定的膜态沸腾，小水滴在气膜上蒸发，被上升的蒸汽带动，形成跳动，在沸腾曲线上相应于qmin(见图 6-11)的点即为开始形成现象的点。凝结换热7-5 、饱和水蒸气在高度l 1.5m的竖管外表面上作层流膜状凝结。水蒸气压力为Pap5105.2，管子表面温度为123。试利用努塞尔分析解计算离开管顶为0.1m 、0.2m 、0.4m 、0.6m 及 1.0 m 处的液膜厚度和局部表面传热系数。解：水蒸气Pap5105.2对应的饱和参数：2.127stkgkJr/8 .2181定性温度：1252/1232.1272/wsmttt查表得mKW /106.682)/(106.2276ms

10、kg3/939mkg由4124rgxttws415226108.21819398.91232.127106.68106.2274xmxx34141161000013913.0103913.141324xttgrhwsx41663231232 .127106.2274106.68939108.21818 .9x4115105917.1x解得x 0.1 0.2 0.4 0.6 1.0 （）0.061 0.073 0.086 0.096 0.109 hx11232 9445 7942 7177 6316 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3

11、 页，共 29 页学而不思则惘，思而不学则殆7-6 、饱和温度为50的纯净水蒸汽在外径为25.4mm 的竖直管束外凝结，蒸汽与管壁的温差为 11, 每根管于长1.5m ，共 50 根管子。试计算该冷凝器管束的热负荷。解：5.442)1150(50mt，33.990mkgl，).(641.0kmWl，6105 .606lu， rkgJ107.23823，设流动为层流，41wfl3l2lt-turg13. 1）（L)k .m(8.4954115 .110606.5641.03 .9901023838.913.12416326W66105.60610383.2115.18.495444leruthL

12、R226.3 1600 ，故为层流。整个冷凝器的热负荷 Q=50 4954.8 3.1416 0.0254 1.511=326.2kW 。7-7、 立式氨冷凝器由外径为50mm 的钢管制成。 钢管外表面温度为25， 冷凝温度为30。要求每根管子的氨凝结量为0.009kg/s ，试确定每根管子的长度。解： tm=5.2723025，3/2.600mkgl，)./(5105.0mWl，)./(1011.24smkgul，rkg/J108 .11453，由rGthA.，得：tdhrGL.。设流动为层流，则有：41wfl3l2lt-turg13. 1）（L414143233.537051011.265

13、105.02 .600108.11458.913.1LL，代入 L 的计算式，得：L=4133.5370505.01416.3108 .1145009.0L所以L=m293.33.53709.1312943，h=41293.33.5370=3986.6W/(m2.k)，Re=160010861011.2108.11455293.33986.6443，故为层流。7-8、水蒸汽在水平管外凝结。设管径为25.4mm ，壁温低于饱和温度5，试计算在冷凝压力为3105Pa 、4105Pa、510Pa 及610Pa 下的凝结换热表面传热系数。解：按式（ 6-4 ）计算，各压力下的物性及换热系数之值如下表示

14、：Pc/（105Pa）0.05 0.5 1.0 10.0 tc/（）32.4 81.5 99.8 179.8 tm/（）34.9 84 102.3 182.3 t/（）993.98 969.2 956.7 884.4 t/W/ （m.k ）0.626 0.6764 0.6835 0.6730 ul106/kg/（m.s）728.8 379.02 277.1 151.0 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 29 页学而不思则惘，思而不学则殆r/（KJ/kg ）2425 2305 2260 2015 h/W/ （m2.k）114

15、50 13933 15105 16138 7-9、饱和温度为30的氨蒸汽在立式冷凝器中凝结。冷凝器中管束高3.5m ，冷凝温度比壁温高 4.4 。试问在冷凝器的设计计算中可否采用层流液膜的公式。物性参数可按30计算。解：按照附录13 ，30的氨液的物性参数为：3/4 .585mkgl，)./(4583.0mWl，710143. 2f，先按层流计算，则：）（k .m/43224.40 .310143.24583.04.59511438508.913.1241732W，160015874 .595102143.011438504.43432246eR。确实属于层流范围。7-10 、工厂中采用0.1

16、MPa 的饱和水蒸汽在一金属竖直薄壁上凝结，对置于壁面另侧的物体进行加热处理。已知竖壁与蒸汽接触的表面的平均壁温为70，壁高 1.2m 宽 30cm 。在此条件下，一被加热物体的平均温度可以在半小时内升高30，热确定这物体的平均效容量。不考虑散热损失。解：近似地取ts=100 ，852wsmttt。3/6 .968mkgl，)./(677.0KmWl，)/(103356mskgul，kgJr/101 .22573设为层流h=41wfl3l2lt-turg13. 1）（L=）（k .m/7 .45431302 .110335377.055.56810257.28.913.12416326W160

17、05 .10341033510257.2302.17.54314466leruthLR，与假设一致。kWttAhQws66.58302.17 .5431)(平均热容量KJtQc/1052.33018001066.5863. 7-11 、一块与竖直方向成30角的正方形平壁，边长为40cm 、510013.1Pa 的饱和水蒸汽在此板上凝结，平均壁温为96。试计算每小时的凝结水量。如果该平板与水平方向成 30角，问凝结量将是现在的百分之几？解： tm=98296100，3/5 .958mkgl，)./(6829.0KmWl，)./(102.2836smkgul，rkg/J1022573，设为膜状凝结

18、，h=41wfl3l2lt-turgrsin13. 1）（L精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 29 页学而不思则惘，思而不学则殆=）（）（k .m/11919961004.0101 .283683.05.95810257.260sin8.913.12416326W。16004.119101.28310257.244.0119194466leruthLRWAQ2 .762844.011919tth2ws）（kg/h2.12kg/s1038.310257.22.7628r36QG。如果其它条件不变，但改为与水平方向成30角，则

19、h 为原来的4123/21=0.872=87.2 ，因而凝结量亦将是现在的87.2 。7-12 、 压力为 1.013x105Pa 的饱和水蒸汽，用水平放置的壁温为90的铜管来凝结。有下列两种选择：用根直径为10cm 的铜管或用10 根直径为1cm 的铜管。试问：(1)这两种选择所产生的凝结水量是否相同?最多可以相差多少？(2)要使凝结水量的差别最大，小管径系统应如何布置(不考虑容积的因素)。(3)上述结论与蒸汽压力、铜管壁温是否有关(保证两种布置的其他条件相同)? 解 ：水平管的凝结换热公式4132729. 0wslllHttdgrh两种方案的换热表面积相同，温差相等，由牛顿冷却公式tAhH

20、，故凝液量rtAhrqHm因此，两种方案的凝液量之比562.01014141122121ddhhqqHHmm故小管径系统的凝液量是大管径系统的1.778 倍。 只要保证蒸气压力和管壁温度在两种情况下相同，上述结论与蒸气压力和铜管壁温无关。7-13 、一卧式水蒸汽冷凝器管子的直径为20mm ，第排管子的壁温15wt，冷凝压力为 4.5xl03Pa。试计算第一排管子每米长的凝结液量。解：相应于4.5 103Pa 的饱和温度为30.94 ，2397.2221594.30mt。3/5 .997mkgl，)./(605.0KmWl，)/(103.9436mskgul，kgJr/105.24383，94.

21、151594.30t，h=）（k .m/834094.1502.0103 .943605.05.997105 .24388.9725.02416323W每米长管子上的凝结水量：hkgskgrtdhG/33.12/10425.3105.243894.15834002.01416.333。7-14 、 饱和温度为30的水蒸汽在恒定温度的竖壁上凝结，试估算使液膜进入湍流的tl之值。物性按饱和温度查取。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 29 页学而不思则惘，思而不学则殆解：3/7 .995mkgl，)./(618.0KmWl，)/

22、(105.8016mskgul，kgJr/109.24303，于是有：41416323)(4.10319105.801618.07 .995109.24308.913.1tLtLh，tL之值应满足：1600109 .2430105 .801436thL，即tLh5.779346，两式联立得41)(4 .103195.779346tLtL，52.75)(41tL，tL319.2m.。7-15 、设习题 7-14 中饱和水蒸汽的饱和压力为1.013X105Pa ，试重做该题。在般工业与民用水蒸汽凝结的换热系统中，沮差常在510范围内，由本题及习题614 的计算你可以得出什么看法？解 ： 100 下

23、 饱 和 水 的 物 性 为 ：3/4.958mkgl，)./(683.0KmWl，)/(105 .2826mskgul，kgJr/101 .22573，41414323)(1390310825.2683.04.958101.22578 .913.1tLtLh，将此式与下式联立，1600101 .2257105 .282436thL，得41)(13903255052tLtL，由此得：43)(tL18.345 ，tL 48.3m.。一般工业用冷凝器大多在层流范围内。7-16 、 为估算位于同一铅垂面内的几棍管子的平均凝结换热表面传热系数，可采用下列偏于保守的公式：41/nhhn其中1h为由上往下

24、第1 排管子的凝结换热表面传热系数。这里假定n 根管子的壁温相同。今有一台由直径力20mm的管束所组成的卧式冷凝器，管子成叉排布置。在同一竖排内的平均管排数为20 ，管壁温度为15，凝结压力为4.5x103Pa，试估算纯净水蒸汽凝结时管束的平均表面传热系数。解：2397.2221594.30mt。3/5 .997mkgl，)./(605.0KmWl，)/(103.9436mskgul，kgJr/105.24383，94.151594.30t，）（k .m/834094.1502.0103.943605.05.997105.24388.9725.02416323Wh4729. 020/1/141

25、41nn，)/(39444729.083402KmWhn。7-17 为了强化竖管外的蒸汽凝结换热，有时可采用如附图所示的凝结液泄出罩。设在高l的竖管外，等间距地布置n 个泄出罩，且加罩前与加罩后管壁温度及其他条件都保持不变。试导出加罩后全管的平均表面传热系数与未加罩时的平均表面传热系数间的关系式。如果希望把表面传热系数提高2 倍，应加多少个罩？如果ld100，为使竖管的平均表面传热系数与水平管一样，需加多少个罩？精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 29 页学而不思则惘，思而不学则殆解：设加罩前平均表面传热系数为0h，加罩后为

26、nh，则有：0h41)/1 (L，nh41)1/(/1nL，则4141410) 1()/1() 1/(/1nLnLhhn，与欲使20hhn，应有15116,161,2)1(41nnn，设需把直管等分为几段才能使全管平均换热系数与水平管一样，则有：4132725. 0tdrglll4132/10013. 1tndrglll，即：41)100(13.1725.0n，179 .16)13. 1725.0(1004n段，即共需17-116 各泄出罩。7-18 、如附图所示，容器底部温度为tw(ts，并保持恒定，容器侧壁绝热。假定蒸汽在凝结过程中压力保持不变，试导出凝结过程中每一时刻底部液膜厚度的计算式

27、， 在你的推导过程中，“容器侧壁绝热”这一条件起了什么作用？解：据给定得条件， 从汽液分界面上释放出得汽化潜热均通过液瞙得导热而传到底面上的，于是有：)(wsllttddr，其中为时间，将此式对作积分，并利用0，0的条件，得rttws)(2。此式表明液瞙厚度与T成正比。容器侧壁绝热使本题可以按一维无限大平壁导热问题处理。沸腾换热7-19 、直径为6mm 的合金钢元在98 水中淬火时的冷却曲线如附图所示。钢元初温为800。试分析曲线各段所代表的换热过程的性质。解：AB 段钢元的温度随时间的变化比较平缓，代表了瞙态沸腾区的换热特性，BC 段的上半部钢元温度随时间而急剧下降，呈现出核态沸腾的特点，而

28、到BC 段的下部，温度曲线再次变得平缓，反应出对流换热逐渐进入以自然对流为主得区域。7-20 、平均压力为51098.1Pa 的水，在内径为15mm的铜管内作充分发展的单相强制对流换热。水的平均温度为 100，壁温比水温高5。试问：当流速多大时，对流换热的热流密度与同压力、同温差下的饱和水在铜表面下作大容器核态沸腾时的热流密度相等? 解：Paps21098.1时，120st，对应水的物性sm /10252.026，47.1rP，KmW /686.0根据公式5. 033.21ptCh5. 0533.21098.151224.0KmW2/87.2315由题意，要使二者热流密度相等，在温差相同情况下

29、，必须表面传热系数h 相等。对精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 29 页学而不思则惘，思而不学则殆管内湍流强制对流dPRhre4. 08. 0023.0而hh所以24.1887686.047. 1023. 0015. 087.2315023.04. 04 .08. 0rePhdR12439eR而udRe所以smdRue/21.0015.010252.0124396。7-21 、当液体在一定压力下作大容器饱和核态沸腾时，欲使表面传热系数增加10 倍温差(tw-ts)应增加几倍 ?如果同一液体在圆管内作单相揣流换热(充分发展区

30、 )，为使表面传热系数提高 10 倍，流速应增加多少倍？为维持流体流动所消耗的功将增加多少倍?设物性为常数。解： (1)大容器饱和沸腾33.2th69.21033.2133.21hhtt(2)管内湍流8. 0 Vh78.171025.18 . 01hhVV2 Vp3VVApN8 .562078.1733VVNN答：大容器饱和沸腾表面传热系数增加10 倍壁面过热度是原值的2.69 倍。圆管内湍流强制对流传热表面传热系数增加10 倍，流速是原值的17.78 倍，这时流体的驱动功率是原值的 5620.8 倍。7-22 直径为 5cm 的电加热铜棒被用来产生压力为3.61X105Pa 的饱和水蒸汽 ,

31、铜棒表面温度高于饱和温度5，问需要多长的铜棒才能维持90kg h 的产汽率 ? 解：再 3.61105Pa 的压力下，水的物性参数为：)/(4287KkgJcpl，kgJr/101.21443，3/1.926mkgl，3/967.1mkgv，mN /102 .5074，)/(101.2016smkgt，013.0wvc，26.1Prf，于是有：33.04663967. 11.9268. 9102 .50710144.2101 .201013. 026.1101.214454287）（q，由此解得： q40770W/m2，不考虑从过冷水加热到饱和水所需消耗的热量，把20kg 饱和水变成 饱 和

32、蒸 汽 所 需 的 热 量 为20 2144.1 103， 因 而 加 热 棒 之 长 为 ：m37.84077005.01416.33600/101.2144203。7-23 、 一铜制平底锅底部的受热面直径为30cm ，要求其在1.013 105Pa 的大气压下沸腾时每小时能产生2.3kg 饱和水蒸气。试确定锅底干净时其与水接触面的温度。解 ：ts=100 时 水的物性参数 为75.1Prf，)/(4220KkgJcpl，kgJr/101 .22573，3/4.958mkgl，3/5977.0mkgv，mN /106 .5884，)/(105.2826smkgt，013.0wlc，精选学习

33、资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 29 页学而不思则惘，思而不学则殆223/204036003.01416.34101 .22573 .2mWAq，29.5)(Pr33. 0vllplfwlgrrqcrct，3 .10529.5100tttfw。7-24 、 一台电热锅妒， 用功率为8kw 的电热器来产生压力为1.43X105Pa 的饱和水蒸汽。电热丝置于两根长为1.85m 、外径为 15mm 的钢管内 (经机械抛光后的不锈钢管)，而该两根钢管置于水内。 设所加入的电功率均用来产生蒸汽，试计算不锈钢管壁面温度的最高值。钢管壁厚 1

34、.5mm ，导热系数为10w (mK)。解：由已知条件可得，热流密度2/45882015.085.11416.328000mWq，在 1.43 105Pa 压力下：3/951mkgl，3/8265. 0mkgv，)/(4233KkgJcpl，kgJr/103 .26913，mN /105694，)/(102596smkgt，)/(685.0KmWl，60.1Prf。代入式（ 6-17）有：33. 043638265.09518. 910569103 .269110259458820132.0423360. 1103.2691）（tt7.37，4.12737.7120wt。不锈钢管内的热量都是通

35、过内壁面导出的，导热温差：68.7)85.1101416.32/()12/15ln(4000)2/()/ln(12lddt。最高壁温位于内壁面上，其值为127.4 7.68 135.1 。7-25 、直径为 30mm 的钢棒 (含碳约 1.5)在 100的饱和水中淬火。在冷却过程中的某瞬间，棒表面温度为110, 试估算此时棒表面的温度梯度。沸腾换热表面传热系数可按式(615) 估计。解：)/(9640013.1)100110(8.448.4425 .033. 45. 033.4KmWpth，这一对流换热量系通过工作表面里层的导热而传递到工作表面上，故有：thrt，mCthrt/26346.36

36、109640，负号表示温度沿半径方向减少。7-26 一直径为3.5mm 、 长 100mm 的机械抛光的薄壁不锈钢管，被置于压力为1.013X105Pa的水容器中， 水温已接近饱和温度。对该不锈钢管两端通电以作为加热表面。试计算当加热功率为 1.9W 及 100 W 时，水与钢管表面间的表面传热系数值。解 ：(1)当加热功率为1.9W 时。2/8 .17281.00035.09.1mWdlq这样低的热流密度仍处于自然对流阶段。此时温差一般小于4。由于计算自然对流的表面传热系数需要知道其壁面温度，故本题具有迭代性质。先假定温差6.1swttt定性温度8.10021swmttt物性参数KmW /6

37、832.0743.1rPsm /10293.026141054.7Ka精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 29 页学而不思则惘，思而不学则殆5.590410293. 00035.06.11054. 78.9263423tdgaGr故83.4743.15 .590448.048.04141rruPGN所以KmWdNhu2/8 .9420035.06832.083. 42/48.15086.18 .942mWthq与2/8.1728mWq相差达 12.7，故需重新假定t 。考虑到自然对流45tq即8. 0qt在物性基本不变时正

38、确的温差按下式计算：715.248.15088.17286 .18.0t而41th即KmWh241/10766. 1715.28.942(2)当W100时，2/7 .909451.00035.0100mWdlq假定进入核态沸腾区，Pap510013.1根据公式15.07 .02pqCh15.057. 010013.17.909455335.0KmW2/5.8894验证此时的过热度2.105.88947 .90945hqt确实在核态沸腾区。7-27 、式 (7-17) 可以进步简化成67. 0Cqh，其中系数C 取决于沸腾液体的种类、压力及液体与固体表面的组合。对于水在抛光的铜、铂及化学蚀腐与机

39、械抛光的不锈钢表面上的沸腾换热，式 (7-17) 中的wlC均可取为0.013 。试针对Pap510013.1、Pa51076.4、Pa51003.10、Pa51008.19、Pa51078.39下的大容器沸腾、计算上述情形中的系数 C，且进步把系数C 拟合成压力的幂函数形式，并与式(6 16)比较。解：把式（ 6-17 ）写成67. 0Cqh的形式，可得：33. 067.033.0)(013. 0)(1013.01lvllplvlllplgprrcgrrprcC，P/（ bar）1.013 4.76 10.03 19.08 39.78 Cpl/KJ/ （kg.K）4.22 4.313 4.4

40、17 4.555 4.844 prl 1.75 1.17 1.00 0.91 0.86 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页，共 29 页学而不思则惘，思而不学则殆l106/ kg/ （m.s） 282.5 186.4 153.0 130.5 169.9 r10-3/（J/kg ）2257.1 2113.1 2013.0 1898.3 1714.5 l/（kg/m3）958.4 917.0 886.9 852.3 799.0 vl/（kg/m3）0.5977 2.548 5.160 9.593 19.99 104/（N/m ）5

41、88.6 486.6 422.8 354.1 261.9 C 4.9972 7.1279 8.4097 9.6124 11.352 用最小二乘法拟合得223. 05pC，p 的单位为bar。7-28 、 在所有的对流换热计算式中沸腾换热的实验关联式大概是分歧最大的。就式 (617)而言、用它来估计q 时最大误差可达100 。另外，系数wlC的确定也是引起误差的一个方面。今设在给定的温差下，由于wlC的取值偏高了20，试估算热流密度的计算值会引起的偏差。如果规定了热流密度，则温差的估计又会引起多大的偏差？通过具体的计算来说明。解：（ 1）由于其它条件不变，给出t么计算时，应有233.0133.

42、0qCqCwlwl，即55.577375.112 .11,2.11)()(03. 3122133.012qqCCqqWLwl，即偏低42.5 。（2）当给定q，由式（ 6-17 ）确定t时， Cwl的误差与t的误差成线性关系。7-29 、用直径为1mm 、电阻率m6101.1的导线通过盛水容器作为加热元件。试确定，在ts=10 0时为使水的沸腾处于核态沸腾区，该导线所能允许的最大电流。解：按下题的计算26max/101.1mWq，达到临界热流密度时，每米长导线上总换热量 3.1416 0.001 1.1 106 3456W， 每 米 长 导 线 的 电 阻 ：4.14/11416.311.12

43、R，按 Ohm 定律，6 .24684.134562RI, AI7 .496 .2468。7-30 、在实验室内进行压力为1.013X105Pa 的大容器沸腾实验时，采用大电流通过小直径不锈钢管的方法加热。为了能在电压不高于220v 的情形下演示整个核态沸腾区域，试估算所需的不锈钢管的每米长电阻应为多少，设选定的不锈钢管的直径为3mm ，长为 l00mm 。解：kgJr/101 .22573，3/4 .958mkgl，3/5977.0mkgv，mN /106 .5884，264143maxm/101. 15977. 04.958106.5888.95977.0101.225724Wq）（。 达

44、到临界热流密度时，换热总量：Wdlq1037101 .11.0003.01416.36max按照 ohm 定律，RUIR2，故该件的电阻67.46103722022UR，即每米长电阻应为7.466。7-31 、 试计算当水在月球上并在105Pa 及 10X105Pa 下作大容器饱和沸腾时，核态沸腾的最大热流密度 (月球上的重力加速度为地球的1 6)比地球上的相应数值小多少？解：按式（ 6-20），maxq41g，地球上PaP510时，26max/101.1mWq，故月球上该压力下266641maxm/10703.0101 .16398.0101 .1)61(Wq；在压力为精选学习资料 - -

45、- - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页，共 29 页学而不思则惘，思而不学则殆Pa51010时 ，kgJr/1020133，3/9.886mkgl，3/16.5mkgv，mN /108.4224264143maxm/10674. 116.59.886108.422618. 916.5102013241416.3Wq）（。两种情形下月球的maxq均为地球上相应情形下的639.068 .98.94141倍。7-32 、在一氨蒸发器中，氨液在组水平管外沸腾，沸腾温度为-20。假设可以把这沸腾过程近似地作为大容器沸腾看待，试估计每平方米蒸发器外表面所能承担的最

46、大制冷量。-20时氨从液体变成气体的相变热(潜热 )kgkJr/1329，表面张力,/031.0mN密度3/604.1mkgv。解：20st时，3/7.666mkgl。由式（ 6-20）得：4121max)(24vlvgrq25413m/1031.8604.17 .666031.08.9604.1101329241416.3W）（。7-33 、直径为5cm 、长 10cm 的钢柱体从温度为110 0的加热炉中取出后，被水平地置于压力为1.013X105Pa 的盛水容器中(水湿已近饱和 )。 试估算刚放入时工件表面与水之间的换热量及工件的平均温度下降率。钢的密度3/7790mkg，比热容KkgJ

47、c/470，发射率8 .0。解： 工件置于水容器得瞬间形成了稳定得瞙态沸腾，60021001100mt， 由式 （6-21 ） ，得)./(77.96100110005.010067.204223.03852.04.9583852.0101.22578 .962.0241533KmWhr）（）（辐射换热系数按式（8-16 ）计算：）（）（KWTTTThbwbwr244821440m/3 .160118. 0137313731067. 5100011111)(故)/(1 .2573 .16077.962KmWh。总换热量：Wthddl504810001 .2571416.3)205.01 .00

48、5.0()24(22。工作得热容量/89.718477901.0405.01416.3422JcldcVp。故平均的温度下降率为5048/718.89 7.02 /s。7-34如附图所示，在轧制钢板的过程中，当钢板离开最后一副轧滚后，用水(冷却介质 )冲射到钢板上进行冷却， 然后再卷板。 由于钢板温度很高，水膜离开喷嘴不远即在其下形成汽膜。不考虑运动的影响，并把钢板看成直径为1.1m 的圆柱表面。试精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页，共 29 页学而不思则惘，思而不学则殆估计每平方米钢板与水的贴壁射流间的换热量。钢板表面的温度

49、900K ，发射率为0.50 。解：用瞙态沸腾换热的公式413)()(62.0swvvvlvcttdgrh，swbwrTTTTh)(44，313443hhhhr取100st，700273973wt，4002700100mt，7-35 、水在 1.013x105Pa 的压力下作饱和沸腾时，要使直径为0.1mm 及 1mm 的汽泡能在水中存在并长大， 加热面附近水的过热度各为多少?(利用克拉贝龙方程导出最小汽泡半径算式的过程，可见本书第一版44 节。 ) 解：气泡内介质与周围流体达到热平衡时，有svsTTrTR12，即vssRrTTT21，要使气泡长大，应使vSsRrTTT21，100时，有：34

50、5977.01.2257106 .588mkgkgkJrmNv，因而：，325.05977.0101.2257101.0373106.5882344t当 R1mm ，0325.0t综合分析7-36 、 种冷却大规模集成电路块的方法的示意图如附图所示。集成电路块被浸入一种低沸点的非电介质中， 该介质受热沸腾后所产生的蒸汽在其上部空间的竖直表面上凝结。这些表面的温度tc维持在低于饱和温度的温度上。今有若干块面积为25mm2的集成电路块浸入一种制冷刑中。已知ts50，制冷剂物性为3/1650mkgl，KkgJclp/1000,，smkgl/1085.64，KmWl/06.0，11Prl，mN /10