内容发布更新时间 : 2024/12/22 10:52:07星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。
其中F為表面積， α為傳熱係數， τ 為時間，tf為流體溫度， V為體積。代入數據得：
30?20?e600?20?29.1*870*10?4?7.84*418.7?411?e?7.712*10??ln??7.712*10?4????52655858?s
第十章 對流換熱
1. 某窖爐側牆高3m，總長12m，爐牆外壁溫t
w=170℃。已知周圍空氣溫度
t f=30℃，試求此側
牆的自然對流散熱量（熱流量）（注：原答案計算結果有誤，已改正。） 解：定性溫度t?（tw?tf）（170?30）??10022℃
定性溫度下空氣的物理參數：
??3.21?10?2w.m-1.℃?1 ，v?23.13?10?6m2s?1 ，Pr?0.688
特徵尺寸為牆高 h=3m .則：
3g?TlGrPr?Tv23(170?30)?3?9.81?(273?100)?(23.13?10)?62?0.688?1.28?1011?109
故 為 湍 流。
查表10-2，得 c?0.10 ， n?1
3?Nu?c（GrPr）?0.1?（1.28?10）3?504?23.21?10??Nu?H?504?n1113?5.39w
m2?C???A（tw?tf）?5.39?3?12?（170?30）?2.72*104w
2. 一根L/d=10的金屬柱體，從加熱爐中取出置
於靜止的空氣中冷卻。試問：從加速冷卻的目的出發，柱體應水準還是豎直放置（輻射散熱相同）？試估算開始冷卻的瞬間兩種情況下自然對流表面傳熱係數之比（均為層流）
解：在開始冷卻的瞬間，可以設初始溫度為壁溫，因而兩種情形下壁面溫度相同。水準放置時，特徵尺寸為柱體外徑；豎直放置時，特徵尺寸為圓柱長度，L>d 。近似地採用穩態工況下獲得的準則式來比較兩種情況下自然對流表面傳熱係數，則有： (1) 水準放置.
Nu1?c1(GrPr)1n3（GrPr）Tv2?g?Td3Tv21?g?Tl,
,
c1?0.53n?14
,Nu2(2) 豎直放置.
c2?0.59n?14(GrPr)2?g?Tl3Tv2?g?TL3Tv2?c2(GrPr)2n,
nnNu1Nu2?c1(GrPr)1c2(GrPr)2???1?2?Nu10.53d34()0.59L
?dNu2?L?0.53134()?10?1.6:10.5910由此可知：對給定情形，水準放置時冷卻比較快。所以為了加速冷卻，圓柱體應水準放置。
3. 一熱工件的熱面朝上向空氣散熱。工件長500mm，寬200mm，工件表面溫度220℃，室
溫20℃，試求工件熱面自然對流的表面傳熱係數（對原答案計算結果做了修改） 解：定性溫度
t?tw?tf2?220?20?1202℃
定性溫度下空氣的物理參數：
??3.34?10?2w.m?1?C?1
，v?25.45?10朝
?6m2.s?1,
Pr?0.686
： 故為
特徵尺寸， 熱
面
L?500?200?350mm?0.35m2 上
g?TL39.81?(220?20)?0.35286GrPr?2Pr??0.686?2.267?10?10,?62vT(25.45?10)?(273?120)湍流。 查表得
4. 上題中若工件熱面朝下散熱，試求工件熱面自然對流表面傳熱係數 解：熱面朝下： c?0.58,n?15
?105?GrPr?1011c?0.15 ， ??13
?Nu?c(GrPr)n?0.15?(2.267?108)1/3?91.46
3.34?10?2??Nu?91.46??8.73w(m2?C)L0.35? , 層流，查表得
Nu?0.58?(2.267?108)0.2?27.197
3.34?10?2??Nu?29.197??2.595wm2?CL0.35
5. 有一熱風爐外徑D=7m，高H=42m，當其外表面溫度為200℃，與環境溫度之差為40℃，求自然對流散熱量（原答案缺少最後一步，已添加）
?40)解：定性溫度 t?200?(200?180?C 2定性溫度下空氣的物性參數為：
??3.78?10?2w.m?1?C?1,
v?32.49?10?6m2.s?1,
Pr?0681 , 為湍
依題應為垂直安裝，則特徵尺寸為H = 42 m.
g?TH39.81?40?42313GrPr??P??0.681?4.14?10rv2T(32.49?10?6)2?(180?273)流.
查表得
c?0.1
n?13
熱
量
為
Nu?0.1?(4.14?1013)0.333?1590.27
1590.27?3.78?10?2??Nu?H??3.1wm2?C42自然對
流散
Q??A(Tw?Tf)?3.1???7?42?40?1.145?105W6 7.
在外掠平板換熱問題中，試計算25℃的空氣及水達到臨界雷諾數各自所需的板長，取流速v=1m/s計算，平板表面溫度100℃（原答案計算
有誤，已修改） 解：定性溫度為tm?tw?tf2?100?25?62.5?C2
(1).對於空氣查附錄計算得 v62.5?C20.02?18.97????18.97??2.5??10?6?19.23?10?6m2/s10??
R ve?v?lv?l?Re?vv??5?105?19.23?10?61?9.62m
(2). 對於水則有 ：
62.5?C0.478?0.415????0.478??2.5??10?6?0.462?10?6m2/s10??? Re?vl 8.
v?l?Re?vv??5?105?0.462?10?61?0.231m
在穩態工作條件下，20℃的空氣以10m/s的速度橫掠外徑為50mm，管長為3m的圓管後，溫度增至40℃。已知橫管內勻布電熱器消耗的功率為1560W，試求橫管外側壁溫（原答案定性溫度計算有誤，已修改） 解： 採用試演算法
假設管外側壁溫為60℃，則定性溫度為
t?(t?t)2?(60?20)2?40?C
wf 查表得 ?m?2.76?10?2w.m?1.?C?1 vm?16.96?10?6m2s?1
Pr?0.699