内容发布更新时间 : 2024/12/23 9:55:27星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

水准放置时，特徵尺寸为柱体外径；竖直放置时，特徵尺寸为圆柱长度，L>d 。近似地采用稳态工况下获得的准则式来比较两种情况下自然对流表面传热系数，则有：

n3（GrPr）Tv2?g?Td3Tv2, Nu1?c1(GrPr)1 , (1) 水准放置. 1?g?Tlc1?0.53n?14

(2) 竖直放置. (GrPr)2?g?Tl3Tv2?g?TL3Tv2,Nu2?c2(GrPr)2n,

c2?0.59n?14

由此可知：对给定情形，水准放置时冷却比较快。所以为了加速冷却，圆柱体应水准放置。

3. 一热工件的热面朝上向空气散热。工件长500mm，宽200mm，工件表面温度220℃，室温20℃，试求工件热面自然对流的表面传热系数（对原答案计算结果做了修改）

解：定性温度 t?tw?tf2?220?20?120℃ 2 定性温度下空气的物理参数：

??3.34?10?2w.m?1?C?1 ，v?25.45?10?6m2.s?1, Pr?0.686

特徵尺寸， L?500?200?350mm?0.35m 2g?TL39.81?(220?20)?0.35286?0.686?2.267?10?10, 故为热面朝上：GrPr?2Pr??62vT(25.45?10)?(273?120)湍流。

查表得 c?0.15 ， ??13

4. 上题中若工件热面朝下散热，试求工件热面自然对流表面传热系数 解：热面朝下： 105?GrPr?1011 , 层流，查表得 c?0.58,n?15

5. 有一热风炉外径D=7m，高H=42m，当其外表面温度为200℃，与环境温度之差

为40℃，求自然对流散热量（原答案缺少最後一步，已添加） 解：定性温度 t?200?(200?40)?180?C

2定性温度下空气的物性参数为：

??3.78?10?2w.m?1?C?1, v?32.49?10?6m2.s?1, Pr?0681

依题应为垂直安装，则特徵尺寸为H = 42 m.

g?TH39.81?40?42313GrPr??P??0.681?4.14?10, 为湍流. r2?62vT(32.49?10)?(180?273)查表得 c?0.1 n?

自然对流散热量为 Q??A(Tw?Tf)?3.1???7?42?40?1.145?105W 6 7.

在外掠平板换热问题中，试计算25℃的空气及水达到临界雷诺数各自所需的板长，取流速v=1m/s计算，平板表面温度100℃（原答案计算有误，已修改） 解：定性温度为tm?tw?tf2?100?25?62.5?C 213(1).对於空气查附录计算得 (2). 对於水则有 ： 8.

在稳态工作条件下，20℃的空气以10m/s的速度横掠外径为50mm，管长为3m的圆管後，温度增至40℃。已知横管内匀布电热器消耗的功率为1560W，试求横管外侧壁温（原答案定性温度计算有误，已修改） 解： 采用试演算法

假设管外侧壁温为60℃，则定性温度为 t?(tw?tf)2?(60?20)2?40?C

查表得 ?m?2.76?10?2w.m?1.?C?1 vm?16.96?10?6m2s?1 Pr?0.699

c?0.17110?50?10?34??2.95?10 Re?Vdv? ， 4000?Re?4000016.96?10?6n?0.618 ???A(Tw?Tf) 即:

与假设不符，故重新假设，设壁温为80?C.则定性温度

tm?(tw?tf)2?(80?20)?50?C 2查表得 ?m?2.83?10?2w.m?1.?C?1 vm?17.95?10?6m2.s?1， Pr?0.698

c?0.17110?50?10?34??2.79?10 Re?Vdv?， ， 4000?Re?40000?617.95?10n?0.618 ???A(Tw?Tf)，即：1560?55.38?3.14?50?10?3?3?(Tw?20)?Tw?79.80?C 与假设温度误差小於5%，是可取的。即壁面温度为79.80℃. 10.

压力为1.013*105Pa的空气在内径为76mm的直管内强制流动，入口温度为65℃，入口体积流量为0.022m3/s，管壁平均温度为180℃，试问将空气加热到115℃所需管长为多少？

解：强制对流定性温度为流体平均温度流体平均温度Tf?录F得

qvvd0.076?0.02244?A??1.67?10?10 ?Ref?为旺盛湍流。 2?6vfvf3.14?0.038?22.10?10d65?115?900C，查查附2由於流体温差较大应考虑不均匀物性的影响，应采用实验准则式（10-23或24）

计算Nuf

即 Tw?1800C,Prw?0.618,?w?25.3?10?6Pa.S =56.397

品质流量qm?qv.??0.022?0.972?0.0214Kg/s

散热量 Q?qm.Cp(T2?T1)?0.0214?1.009?103?(115?65)?1079.63J 因为

l2.14??28.16?60，所以需要进行入口段修正。 d0.0760.7d?入口段修正系数为?1???1???L??0.076???1??2.14??0.76?1.1

所需管长：

11. 解：tf?300C时，Pr水?5.42，Pr空?0.701，??Nu?l,Nuf?0.023RePr0.80.4

12．管内强制对流湍流时的换热，若Re相同，在tf=30℃条件下水的表面传热系数比空气的高多少倍？ 解：定性温度tf?30℃

C 查附录F得到： 查附录D得到: Prf水?5.42 ?水?61.8?10?2w.m?1。Prf空气?0.701 ?空气?2.67?10?2w.m?1。C 为湍流，故Ref相同

在该条件下，水的表面传热系数比空气高52.46倍。

第十一章 辐射换热

1． 100W灯泡中钨丝温度为2800K，发射率为0.30。（1）若96%的热量依靠辐射方式散出，试计算钨丝所需要最小面积；（2）计算钨丝单色辐射率最大时的波长

解：（1） 钨丝加热发光, 按黑体辐射发出连续光谱 ????0.3，Cb?5.67W/?m2?K?

2800?-5

将数据代入为：0.3*5.67A1????96?A1=9.2*10㎡

?100?4（2）由威恩位移定律知，单色辐射力的峰值波长与热力学温度的关系

-6

?mT?2.8976*10?3m.k，当T=2800k时，?m=1.034*10m

3. 一电炉的电功率为1KW，炉丝温度为847℃，直径为1mm，电炉的效率（辐射功率与电功率之比）为0.96，炉丝发射率为0.95，试确定炉丝应多长？ 解：由黑度得到实际物体辐射力的计算公式知： 4. 试确定图11-28中两种几何结构的角系数X12 解：①由角系数的分解性得：X1,2?X1,(2?B)?X1,B 由角系数的相对性得：

X(2?B),1?X(2?B),A?X(2?B),(1?A) 所以X(2?B),1?X(2?B),(1?A)?X(2?B),A

对於表面B和（1+A），X=1.5、Y=1.5、Z=2时，

XB,(1?A)YZ?1,?1.333,查表得 XXYZ?0.211，对於表面B和A，X=1.5，Y=1.5，Z=1，?1,?0.667,

XX查表得XB,A?0.172，所以XB,1?XB,(1?A)?XB,A?0.211?0.172?0.039，

33，X=1.5，Y=2.5，Z=2，XB,1?*0.039?0.0585。对表面（2+B）和（1+A）

22YZ?1.667,?1.333,查表得X(2?B),(1?A)?0.15。对於表面XXYZ(2+B),A,X=1.5,Y=2.5,Z=1, ?1.667,?0.667,查表得X(2?B),A?0.115,

XXX1,B?所以X(2?B),1?X(2?B),(1?A)?X(2?B),A?0.15?0.115?0.035， ②由角系数的分解性

X1,2?X2,1A21.5?X2,1?X2,1, X2,1?X2,(1?A)?X2,A，对表面A11.52和A，X=1.5，Y=1，Z=1，

YZ?0.67,?0.67,查表得XXX2,A?0.23。对面2和（1+A），X=1.5，Y=1，Z=2，

YZ?0.67,?1.33 ， XX查表得X2,(1?A)?0.27?X2,1?X2,(1?A)?X2,A，代入数据得X2,1?0.04，所以

X1,2?X2,1?0.04

5．两块平行放置的大平板的表面发射率均为0.8，温度分别为t1=527℃和t2=27