习题：对流换热.知识分享.ppt

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1、习题课习题课对流传对流传(lichun)热部分热部分第一页，共14页。例例1：温温度度为为30的的空空气气以以0.5m/s的的速速度度平平行行掠掠过过长长250mm、温温度度为为50的的平平板板(pngbn)，试试求求出出平平板板(pngbn)末末端端流流动动边边界界层层和和热热边边界界层层的的厚厚度及空气与单位宽度平板度及空气与单位宽度平板(pngbn)的换热量。的换热量。解：边界层的平均温度都为解：边界层的平均温度都为 空气空气40的物性参数分别的物性参数分别(fnbi)为为v=16.96x10-6m2/s,=2.76x102W/m.k,Pr=0.699,在离平板前在离平板前沿沿250mm

2、处，雷诺数为处，雷诺数为 边界层为边界层为层流层流(cn li)。第二页，共14页。流动流动(lidng)边界层的厚度为边界层的厚度为 热边界层的厚度热边界层的厚度(hud)为为 可见可见(kjin)，空气的热边界层比流动边界层略，空气的热边界层比流动边界层略厚。厚。整个平板的平均表面传热系数整个平板的平均表面传热系数 1m宽平板与空气的换热量为宽平板与空气的换热量为 第三页，共14页。例例2：在在一一冷冷凝凝器器中中，冷冷却却水水以以1m/s的的流流速速流流过过内内径径为为10mm、长长度度为为3m的的铜铜管管，冷冷却却水水的的进进、出出口口(ch ku)温温度度分分别别为为15和和65，试

3、试计计算算管管内的表面传热系数。内的表面传热系数。查附录查附录(fl)9（P563）得水的物性参）得水的物性参数数解：解：冷却水的平均温度为冷却水的平均温度为 第四页，共14页。管内雷诺数为管内雷诺数为 管内流动为旺盛紊流管内流动为旺盛紊流在式（在式（615）的范围内，故所求的）的范围内，故所求的h即为本题即为本题(bnt)答案答案第五页，共14页。例例3：将机翼近似当作沿飞行方向：将机翼近似当作沿飞行方向(fngxing)长为长为2m的平板，飞机以的平板，飞机以100m/s的速度飞行，的速度飞行，空气的压力为空气的压力为1a tm、温度为、温度为0，如果机翼表，如果机翼表面吸收太阳的能量为面

4、吸收太阳的能量为750 W/m2，试在设定机，试在设定机翼温度是均匀的条件下确定机翼热稳态下的温翼温度是均匀的条件下确定机翼热稳态下的温度。度。解解 由于机翼温度由于机翼温度Tw待求，故先取流体温度作为待求，故先取流体温度作为(zuwi)定性温度。在定性温度。在T=0时空气的物性参数为：时空气的物性参数为：=2.44 10-2 W/m，n=13.28 10-6 m2/s，Pr=0.707。空气密度。空气密度=1.293 kg/m3。第六页，共14页。空气流过机翼的雷诺数为空气流过机翼的雷诺数为Re=u l/n=15.06 106 已进入已进入紊流边界层。利用紊流边界层。利用(lyng)流过平板

5、的紊流计算公式流过平板的紊流计算公式:P217,5-35b由热平衡有由热平衡有h(Tw T)=qr解出机翼解出机翼(j y)温度为温度为tw=3.38。重新取定性温度为重新取定性温度为tm=(tw+t)/2=1.69，与以上所取定性温，与以上所取定性温度相差度相差(xin ch)不大，空气的物性参数变化甚小，不需重不大，空气的物性参数变化甚小，不需重新计算，故机翼温度为新计算，故机翼温度为3.38。于是于是表面传热系数表面传热系数为：为：第七页，共14页。例例4：一通有电流的直径为：一通有电流的直径为0.2 mm的金属丝，被的金属丝，被20的空气以的空气以30 m/s的速度横向垂直的速度横向垂

6、直(chuzh)吹过。吹过。由金属的电阻推知，金属丝的温度为由金属的电阻推知，金属丝的温度为21.5。改变。改变气流速度，使金属丝的温度变成气流速度，使金属丝的温度变成23.6。求这时的。求这时的气流速度。气流速度。解解 流体横掠单管问题流体横掠单管问题(wnt)由由tm=20.75查查得得空空气气物物性性值值：=0.0259 w/(m)，=15.06 10-6m2/s,Pr=0.703。计算计算(j sun)Re=ud/=398.4，P258 得：得：第八页，共14页。速度速度(sd)(sd)改变后改变后 仍采用原来仍采用原来(yunli)(yunli)的系数取值的系数取值有有 解得解得Re

7、m=59.4Rem=59.4，从而，从而(cng(cng r)r)流速流速 第九页，共14页。例例5：长：长1 m、宽、宽1 m的平板竖直放置在的平板竖直放置在20的的空气中，板的一侧表面空气中，板的一侧表面(biomin)绝热，而另绝热，而另一侧表面一侧表面(biomin)的温度保持在的温度保持在60。求该。求该板的对流散热量。如该板未绝热的一侧水平朝板的对流散热量。如该板未绝热的一侧水平朝上或朝下放置，此时该板的自然对流散热量又上或朝下放置，此时该板的自然对流散热量又将是多少？将是多少？解解 定性温度定性温度tm，由，由(60+20)/2=40 查空气查空气(kngq)的物性值：的物性值：

8、m=16.96 10-6 m2/s，m=0.0276 W/(m)，Prm=0.699 第十页，共14页。P269 查得，查得，C=0.0292，n=0.39对流对流(duli)散热量为散热量为 竖放：竖放：第十一页，共14页。水平朝上放置（热面向水平朝上放置（热面向(min xin)上），特征长度上），特征长度l=0.25m,P270得得对流对流(duli)散热量为散热量为 水平水平(shupng)朝下放置朝下放置（热面向下）（热面向下）对流散热量为对流散热量为 第十二页，共14页。例例6：为减少热损失，我国东北地区常采用两层：为减少热损失，我国东北地区常采用两层玻璃窗，窗子尺寸为玻璃窗，窗子

9、尺寸为1.2 1.3 m2，两层间的距离，两层间的距离(jl)为为120 mm，测得它们的温度分别为，测得它们的温度分别为10 和和 10。试计算通过夹层的热损失。试计算通过夹层的热损失。由由tm=0tm=0，查得空气，查得空气(kngq)(kngq)的物性参数为的物性参数为=2.44=2.44 10-10-2W/(m2W/(m),),=13.28=13.28 10-6 m2/s10-6 m2/s，Pr=0.707 Pr=0.707。解解，有限空间自然对流传热问题，有限空间自然对流传热问题，P272，定性温度，定性温度tm，特征尺寸两表面，特征尺寸两表面(biomin)间的距离间的距离d第十三页，共14页。用竖夹层用竖夹层(jicng)公式公式,P273 查查得，得，对流对流(duli)散热量为散热量为 第十四页，共14页。