14级传热学习题汇总(小修改) (修复的)

内容发布更新时间 : 2024/12/23 8:37:58星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

S==ⅹ=0.0000785

u===2.56m/s

Re==31801.2

Nu=0.023=180.8 (6-15)

h==11175.6w/()

=πdl=3.14ⅹ0.01ⅹ2.85=0.08949

Ф=h·(

)=11269.6ⅹ0.08949ⅹ(75-30)=45004.7w

=G·()=16696w

与初设值不符,再设=60℃ =40℃ 40℃时水物性为:

=4.174KJ/(kg·k),ρ=992.2kg/

λ=63.5ⅹ v=0.659ⅹ

,Pr=4.31

u===2.568m/s

Re==38965

Nu=0.023=194.12

h==112326.3w/()

=πdl=3.14ⅹ0.01ⅹ2.85=0.08949

=h·()=12326.3ⅹ0.08949ⅹ(75-40)=438607.8w

26

=G·()=38406.5w

重设 =65℃ =42.5℃ 42.5℃时水物性为:

=4.174KJ/(kg·k),ρ=991.175kg/

v=0.63325ⅹ

,Pr=4.1175

λ=63.825ⅹ

u===2.570m/s

Re==40591.40

Nu=0.023=196.937

h==12569.56w/()

=h·()=12326.3ⅹ0.08949ⅹ(75-42.5)=36557.6w

=G·()=37566.0w

5-15 一尺寸为1.4cm×1.4cm的芯片水平地置于一机箱的底面上。设机箱内空气温度为t∞=25℃,芯片的散热量为0.23W。试确定:(1)当散热方式仅有自然对流时芯片的表面温度,设芯片周围物体不影响其自然对流运动。(2)如果考虑辐射换热的作用,则对芯片表面温度有什么影响,并分析此时应怎样确定芯片的表面温度。(高洋) 解:

(1) 由题,

q?0.023?1173W/m2,

0.014?0.014?该情况属大空间自然对流传热,均匀热流边界条件, 设定性温度tm?65C,查表得此时空气物理性质参数为

??0.0293W/(m?K),??19.495?10-6m2/s,Pr?0.695

27

Gr?g?ql4c?GrNu???29.8?1?1173?04, ?273?65.0140.0293?19.4952?1012?1.173?105因为芯片热面朝上,所以B=1.076 ,m=1/6。

Nu?B(Gr?Pr)m?1.076?(1.173?105?0.695)1/6?1.076?6.58?7.08

则由Nu?hl?得

h?Nu?l?7.08?0.02930.014?14.8W/(m2?K), 由q?h?t,?t?q1173?h?14.8C?79.25?C, tw?t??79.25?104.25?C

与假设相差甚小,可取。

(2)如果考虑辐射换热,温度会下降,设??0.8,t?w?80C,则辐射传热量:

??T1?4?T4?2??r??AC0??????????100??100????0.8?1.96?10?4?5.67(3.534?78.86)W

?0.0499?1.36W?0.068W自然对流时

?c?0.23?0.068?0.162W,q?0.1620.014?0.014?825W,设tm?50?C,则查表得

??0.0288W/(m?K),v?18.72?10?6m2/s,Pr?0.697,Gr?c?g?ql4??29.8?1?825?0.0144 ?325?1012?9.454?1040.0288?18.722,

28

Nur?1.076?9.454?104?0.69741/6??1.076??6.589?10??1/6?1.076?6.355?6.838h?6.838?0.0288/0.014?14.07W/(㎡?K),

825?t??58.6?C,14.07tw?58.6?25?83.6?C.

与设定值80 相差甚小,作为一种改进可取tw?83.6?80?82?C。 25-16 一种冷却计算机芯片的有效方法是在芯片的一侧表面上粘上—块“冷板”,其中设置有一系列并行布置的小冷却通道,如附图所示。试针对下列情形确定冷板的热负荷:d=1mm,l=12mm,s/d=2,q=2×105W/m2,t'=33℃。假设在每个小通道中的冷却水流量是均匀的.总流量qm=9.34×10-4kg/s,冷却通道壁温tw=80℃。肖乃松

解:定性温度t'?33℃,查表得,物性参数为:

?f?62.31?10?2,

vf?0.7612?10?6,Prf?5.087,

Prw?5.087

已知质量流量为:q=2×105W/m2,

所以,速度为

qu?m??A9.34?10?4?0.17m/s?61?10 1?103???4题16

所以,Ref?ud0.17?0.001??223.3 ?6vf0.7612?10所以应选用课本表6-3中的第二个公式,有

Nuf?0.52Ref

0.5Prf0.36(Prf/Prw)0.25?0.52?223.30.5?5.0870.36?(5.087/2.21)0.25?1.7262.31?10?22Nuf??1.72?1071.7W/(m?K) 所以,h??3d1?10所以冷却通道散去的热量为:

?f?1?hA'(tw?t')?1071.7?3.14?10?3?0.012?7?47?13.3W

29

因为芯片对冷却板传导的热量为:

?2?qA?2?105?0.0122?28.8W

所以其热负荷为:

?'??2??1?28.8?13.3?15.5W

解:先从热平衡计算,计算可对一个通道进行。取升为14℃。

tm?40\℃,则t?47℃,水的温

??0.635,??0.659?10?6,Pr?4.31,??653.3?10?6,?w?406.1?10?6,??992.2?hb?3.14?0.0012/4?0.2?992.2?4174?14?9.103W??,

Re?0.2?0.001?106?303.50.659,

1/30.14?303.5?4.31??653.3?Nu?1.86????12/1406.1?????1.86?4.776?1.0688?9.495?1308??1.86???12??1/3?1.6080.14

h?Nu?9.495?0.635??6029W/m2?K,?t?d0.001??47?3314??39.6?80?33?ln1.424ln??80?47??

,

?ht?3.14?0.001?0.012?6029?39.6?8.996?9.0W?hb与?ht??相差小于2%,可以认为计算有效,取??9.1?9.0/2?9.05W,则冷板

9.05?3.77?105W/m2的平均热流密度为0.012?0.02,在宽为12mm的冷板上可以布置

526根冷却水管,所以总热负荷为3.77?10?0.012?54.3W。

? 5-17 用内径为0.25m的薄壁钢管运送200℃的热水。管外设置有厚δ=0.15m的保护层,其λ=0.05W/(m?K),管道长500m,水的质量流量为25kg/s。设冬天该管道受到 u∞=4m/s、t∞=-10℃空气的横向冲刷,试确定该管道出口处水的温度。辐射换热略而不计。范文可 解:以与

为定性温度估计及

,计算传热量,再利用热平衡算出及传热层外表面温

度,再计算及200℃水的物性:

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