材料加工冶金传输原理习题答案剖析

1、考试重点第二章：牛顿粘性定律（计算题）第三章：连续性方程、伯努利定律（计算题） 第四章：雷诺系数、水头损失（计算题）第九章：P109 9-14的公式第十章：影响对流换热的因素（简答）第十一章：辐射换热与导热及对流换热的不同点（简答） 第十四章：等摩尔逆向扩散（简答）（黄色标注为老师上课讲过的题目）第一章流体的主要物理性质1-1何谓流体，流体具有哪些物理性质？答：流体是指没有固定的形状、易于流动的物质。它包括液体和气体。 流体的主要物理性质有：密度、重度、比体积压缩性和膨胀性。1-2某种液体的密度p =900 Kg / m3，试求教重度y和质量体积V。 解：由液体密度、重度和质量体积的关系知：G

2、3g =900 9.8 =8820（ N/m ）质量体积为. = = 0.001（m3/kg）1.4某种可压缩液体在圆柱形容器中，当压强为2MN /m2时体积为995cm3,当压强为1MN/m2时体积为1000 cm3，问它的等温压缩率 kT为多少？解等温压缩率Kt公式（I： Kt=J；P V=9951000=-5*10-6m3注意： P=21=1MN/m 2=1*106Pa将 V=1000cm 3 代入即可得到 KT=5*10 -9Pa-1。注意：式中V是指液体变化前的体积1.6如图1.5所示，在相距h= 0.06m的两个固定平行乎板中间放置另一块薄板，在薄板的上下分别放有不同粘度的油，并且

3、一种油的粘度是 另一种油的粘度的 2倍。当薄板以匀速 v = 0.3m/s被拖流体匀速稳定流动时流体对板面产生的粘性阻力力动时，每平方米受合力 F=29N，求两种油的粘度各是多 少？ 解：为yx平板受到上下油面的阻力之和与施加的力平衡，即hd 2hd6:代入数据得n =0.967Pa.s第二章 流体静力学(吉泽升版)2-1作用在流体上的力有哪两类，各有什么特点？解:作用在流体上的力分为质量力和表面力两种。质量力是作用在流体内部任何质点上的力，大小与质量成正比，由加速度产生，与质点外的流体无关。而表面力是指作用在流体表面上的力，大小与面积成正比，由与流体接触的相邻流体或固体的作用而产生。2-2什

4、么是流体的静压强，静止流体中压强的分布规律如何？解：流体静压强指单位面积上流体的静压力。静止流体中任意一点的静压强值只由该店坐标位置决定，即作用于一点的各个方向的静压强是等值的。2-3写出流体静力学基本方程式，并说明其能量意义和几何意义。解:流体静力学基本方程为：Zi -P = Z2 P或P = Po ：?g Po h同一静止液体中单位重量液体的比位能可以不等，比压强也可以不等，但比位能和比压强可以互换，比势能总是相等的。2-4如图2-22所示，一圆柱体 d= 0.1m,质量 M = 50kg.在外力F= 520N的作用下压进容器中，当h=0.5m时达到平衡状态。求测压管中水柱高度 H=?解：

5、由平衡状态可知:(F mg)2 二(d/2)2g(Hh)代入数据得H=12.62m圉 2.22h2= 0.4m, h3= 1.1m, h4= 0.75m, h52.232.5盛水容器形状如图 2.23所示。已知hl = 0.9m1.33m。求各点的表压强。解：表压强是指：实际压强与大气压强的差值。P =0(Pa)P2 = R + Pgg -h2) =4900( Pa)B 二 P1g(h3-h1)=-1960(Pa)R =R = 1960(Pa)F3F5 = P4歹：gh工-巾(h5 - hO = 7644fPa) y ji I - 12F222-6两个容器A、B充满水，高度差为ao为测量它 们

6、之间的压强差，用顶部充满油的倒U形管将两容器相连，如图 2.24所示。已知油的密度 p油=900kg/m3, h = 0.1m , a= 0.1m。求两容器中的 压强差。图2伍解：记AB中心咼度差为a,连接器油面咼度差为 力学公式知：h, B球中心与油面高度差为 b;由流体静F2 -水gh =P4 - 油 ghPAP2水 g (a b)FB =:水gb：P =PA -PB-P4 7水ga=1079.1Pa2-8 一水压机如图 2.26所示。已知大活塞直径D =11.785cm，小活塞直径 d=5cm，杠杆臂长 a= 15cm, b = 7.5cm,活塞高度差h = 1m。当施力F1 = 98N

7、时，求大活 塞所能克服的载荷 F2。解：由杠杆原理知小活塞上受的力为F3： F3 “ b = F “ a由流体静力学公式知：二(d/2)2ghF2二(D/2)2二 F2=1195.82N2-10水池的侧壁上，装有一根直径d= 0.6m的圆管，圆管内口切成 a= 45的倾角，并在这切口上装了一块可以绕上端铰链旋转的盖板，h=2m ,如图2.28所示。如果不计盖板自重以及盖板与铰链间的摩擦力，问开起盖板的力 T为若干？（椭圆形面积的Jc= n a3b/4）解：建立如图所示坐标系 oxy , o点在自由液面上，y轴沿着盖板壁 面斜向下，盖板面为椭圆面，在面上取微元面dA,纵坐标为y,淹深为h=y *

8、 sin 0，微元面受力为dF =ghdA = ：gysin MA板受到的总压力为F = dF 二:?gsin ydA 二【gsin VcA 二 hcAAA盖板中心在液面下的高度为 盖板受的静止液体压力为hc=d/2+h o=2.3m,y c=a+h o/sin45F=YhA=9810*2.3* n abI =ycJcycAho sin45=0.44压力中心距铰链轴的距离为X=d=0.6m,由理论力学平衡理论知，当闸门刚刚转动时，力F和T对铰链的力矩代数和为零,即： M 二 Fl -Tx =0故 T=6609.5N 2-14 有如图 2.32 所示的曲管 AOB。OB 段长 L1 = 0.3m

9、, Z AOB=45 ,.IAO垂直放置，B端封闭，管中盛水，其液面到O点的距离L2 = 0.23m , 此管绕AO轴旋转。问转速为多少时， B点的压强与 O点的压强相 同?OB段中最低的压强是多少 ？位于何处？解：盛有液体的圆筒形容器绕其中心轴以等角速度3旋转时，其管内相对静止液体压强分布为：,2r2以A点为原点，OA为Z轴建立坐标系O点处面压强为F0二巳勺122 2 门rB处的面压强为-gZPb =Pa2其中：Pa为大气压。r = Lisin45 ,Z = Li cos45 -L2当 PB=PO 时 3 =9.6rad/sOB中的任意一点的压强为r21P=Pa + P片 _g(r_L2)对

10、上式求P对r的一阶导数并另其为 0得到，r二马即OB中压强最低点距 O处L = r0.15m/si n45代入数据得最低压强为Pmin=103060Pa第三章习题(吉泽升版)3.1已知某流场速度分布为Ux =x - 2,Uy二-3y,Uz二z-3，试求过点（3，1，4）的流线。解：由此流场速度分布可知该流场为稳定流，流线与迹线重合，此流场流线微分方程为:dx dydzdydz即：求解微分方程得过点（3,1,4）的流线方程为:z-3（X2）3y=1Jz-3）3y=13.2试判断下列平面流场是否连续ux = x3 sin y, uy 二 3x3 cosyL 二-3 f sin y dy=3x si

11、n3y-3X siny当 x=0 , 1,或 y=k n （ k=0 , 1 , 2, ）时连续。3.4三段管路串联如图 3.27所示，直径 d1=100 cm, d2=50cm , d3= 25cm，已知断面平均速度 v3= 10m/s, 求V1,V2,和质量流量（流体为水）。解：可压缩流体稳定流时沿程质量流保持不变，Q = vA = V A = V2 A? = V3 A3故.V1 = 0.625m/ s3.27A2解：由不可压缩流体流动的空间连续性方程（3-19 ,20 ）知：质量流量为：M?水V3A3 =490 Kg/s3.5水从铅直圆管向下流出， 如图3.28所示。已知管直径di= 1

12、0 cm , 管口处的水流速度 V| = 1.8m/s，试求管口下方h = 2m处的水流速度 V2,和直径d2。解：以下出口为基准面， 不计损失，建立上出口和下出口面伯努2 2利方程：h p5 Vl = 0 Pa V2Y 2g Y 2g代入数据得：v2=6.52m/s由 ViA =v2a2 得:d2=5.3cm3.6水箱侧壁接出一直径 D = 0.15m的管路， 如图 3.29 所示。已知 h1 = 2.1m ,h2=3.0m, 不计任何损失，求下列两种情况下 A的压强。(1)管路末端安一喷嘴，出口直径 d=0.075m; (2)管路末端没有喷嘴。解：以A面为基准面建立水平面和 A面的伯努利方

13、程：h . D . Pa . 0 = 0 . FA . Vaj12 Yy 2g以B面为基准，建立 A,B面伯努利方程：(1) 当下端接喷嘴时，VaA =VbAb解得 va=2.54m/s, PA=119.4KPa(2) 当下端不接喷嘴时，Va二解得 PA=71.13KPa3.7如图3.30所示，用毕托管测量气体管 道轴线上的流速 Umax，毕托管与倾斜(酒 精)微压计相连。已知 d=200mm, sin a=0.2, L=75mm，酒精密度 p 1=800kg33/m，气体密度p 2= 1.66Kg/m ； Umax=1.2v（v为平均速度），求气体质量流量。解：此装置由毕托管和测压管组合而成

14、，沿轴线取两点，A（总压测点），测静压点为B，过AB两点的断面建立伯努利方程有:2maxZPBvmaxB Za气 2gPa vA21气2g其中ZA=ZB, vA=0,此时A点测得的是总压记为PA*，静压为PB不计水头损失，化简得Pa*-Pb 詁 P气v22max由测压管知：FA -Pb酒精-气gLcosa由于气体密度相对于酒精很小，可忽略不计。由此可得vmax 二2gL cosa气体质量流量：M = P2vA = P2 vmax A1.2代入数据得 M=1.14Kg/s3.9如图3.32所示，一变直径的管段AB，直径dA=0.2m，dB=0.4m，高差 h=1.0m，用压强表测得 PA= 7x

15、104pa, PB = 4x104pa,用流量计测3得管中流量 Q=12m /min，试判断水在管段中流动的方向，并求损失水头。JSB 3.32解:由于水在管道内流动具有粘性，沿着流向总水头必然降低，故比较A和B点总水头可知管内水的流动方向。123皿d（m /s）=va = 6.366m/s,Vb = 1.592m/sHA =0+学+h=9.2m2gHb=h Pb ；b；=5.2m即：管内水由A向B流动。以过A的过水断面为基准，建立 A到B的伯努利方程有:2 2Pa Va. Pb vb0hhwY 2g Y 2gw代入数据得，水头损失为 hw=4m4.1已知管径 d = 150 mm,流量 Q

16、= 15L/s，液体温度为10 C,其运动粘度系数v=0.415cm2/s。试确定：(1)在此温度下的流动状态；1(2)在此温度下的临界速度；(3)若过流面积改为面积相等的正方形管道，则其流动状态如何？第四章(吉泽升版)15* 1O-3=O. 8 Snt / x解：流体平均速度为:Re = = 3069.6 e (2320,13000)雷诺数为：1故此温度下处在不稳定状态。R2= 13000=加心)因此，由不稳定区向湍流转变临界速度为：1Re = 23200.64(?7j 5)由不稳定区向层流转变临界速度为：V0.152Re =产=680)500若为正方形则0.41510-*20.15故为湍流

17、状态。4.2温度T=5 C的水在直径d = 100mm的管中流动，体积流量Q=15L/s，问管中水流处于什么运动状态？解：由题意知：水的平均流速为: =7T查附录计算得T=5 C的水动力粘度为(1 7X9 I 305v= 1,305+ - 巧 叫 = 1,547引06产山I 10-04根据雷诺数公式Rc-v L547*W6= 123464! 3000故为湍流。温度T=15 C,运动粘度2v= 0.0114cm/s 的水，在直径d=2cm的管中流动，测得流速v=8cm/s，问水流处于什么状态?如要改变其运动，可以采取哪些办法解：由题意知:“ vd S 10 - 2 * 10-2Re =v 0.0

18、114 10=1403 2320故为层流。升高温度或增大管径 d均可增大雷诺数，从而改变运动状态。4.5在长度L=10000m、直径d=300mm的管路中输送重 尸9.31kN/m3的重油，其重量流量2 2G= 2371.6kN/h，求油温分别为 10C ( v =25cn/s)和 40 C ( v =1.5cr/s)时的水头损失解：由题知:小 G t2371.6*4O 屯S y 亠 -9.31* 3600 *-0.32油温为10 c时_1 *03Ri? =v 25*10=12064 100001:120 0.3 29.81906.1胡Re =上9 笃二 2000 400059.8(/7 =5

19、98(7502x0,2f7 =5a8x550266=3.29xltf1 421 42n ni 話1职刽W 9.013 X105)_ 0.2 _由于 Re3.29*105,故E*382 r( _382VT f _ Vf* 0156Al v2 0 0156 x30 b d 2g 0.7518.8722x9,81=11 .325 m或根据整个湍流的经验公式*014 + )#01C+9.014x1068 严=0.015, /J v1 0.015x30 18.872 ir、h. = 10.9mf d 2g 0752x9,8(2):同(1 )有= 0.022.742 Ig )-8J03xltf 97/?

20、d 2g 0.752x9.814.7直径d=200m，长度l=300m的新铸铁管、输送重度丫 =8.82kN/n3的石油已测得流量3 2 2 Q=0.0278m /s。如果冬季时油的运动粘性系数v=1.092cm /s,夏季时v=0.355cm /s,问在冬季和夏季中，此输油管路中的水头损失h1各为若干？0.0278 * 4解：由题意知Re冬季vd0.885 * () .21 .092 * 10 _4162264300 0.885 216220 + 2 2 *9,81同理,Re夏季有( .885*0.2O .35510=4986因为4000Re Vy =0, y = 0又由 V： 而贝U由速度

21、分布与边界层厚度的关系知：V =-（工）-丄（工）3 = 0= y = 0或y = .、3 （舍去） 再由V02 -2 :由布拉修斯解知 赵I0506 110 10沖-：Vxy =0= 3V(丄)=3 102 、 211.94 1031-7.73 10 sn =0.73Pa、 s =925Kg/m的油，以0.6m/s速度平行地流过一块长为0.5m宽为0.15m的5.光滑平板，求出边界层最大厚度、摩擦阻力系数及平板所受的阻力解：（1）由题意知：0.73Rex(x = L)= 坐=竺925 = 380,故为层流464 0J0.119m云 4.64maxX =-380Cf =1.328fL “066

22、S =0.646，V03B2L =0.83第七章相似原理与量纲分析（不考计算）1.用理想流体的伯努利方程式，以相似转换法导出Fr数和Eu数2 2解：理想流体的伯努利方程：乙 Pl V = z _P2 V2g 2 丫 2g2 2实际系统：z巴S-=Z2_竺Zi(1)模型系统:ZirrPirrY做相似变换得ZiCil2g2g二 Z22grrP2FF1.(V2 )jrt2gViviv2FFPiCpPiP2gC：Cgg代入（2）式得Ci zi+ C P P1.Cv2(Vi )2=C| z2* C p P2 * Cv(V2 )C :Cg2g CgC：Cg2g Cg上式的各项组合数群必须相等，即：ClCp

23、Cv2CgCgC| =iCv2旦=i2 IC:Cv所以，所以将上述相似变换代入上式得到弗劳德数和欧拉数(v )2(v)2(V)9L = f2；-(V )2?(v)2=Eu3.设圆管中粘性流动的管壁切应力t与管径d，粗糙度，流体密度,黏度n，流速有关V，试用量纲分析法求出它们的关系式解法一：设有关物理量关系式为:f(.,dj,，v) =0,其中.0 = ：、a bDtdVe量纲关系MlLMlMTlCLFN“ T = 3a b +c +d +e因此，0 =，a 1-Da-dVa=話阪 gMRea=f(ReV2解法二：由关系式知:f （. ,d,二厂，v） = 0选择d, p , V为基本物理量，则

24、t ,n ,均可由它们表示，由此得到三个无量纲参 数所以TM L-1T 引da ：?bVCLaML：bLT 订nM l-T】_ LNmlTLtj1T】dxryVzLFMLf z二 2二 3二 iT:-1 21 Z2dV Re由此可得准数方程:5 用孔板测流量。管路直径为 速度为v,孔板前后的压力差为d,流体密度为p，运动粘性系数为v，流体经过孔板时的 试用量纲分析法导出流量VQ的表达式。解：物理量之间的关系f （Q,d ,，,V , p) = 0选择d， r，v为基本物理量，则Mtdabvc LFMl列Lt lC，对 M 1，1=b:i对 T 1,-i=-cC =1对 L 1, 0=a-3b+

25、cdm宀丨PdW7对 M 1, I=yL2t1LmM/mMltLXMyLTz=00 =n对 L 1, -1=x-3y+z=1 二3=221 U；-V2对 T 1, -2=-z可得准数方程 Jd2PV所以， f（Eu，dv）d2“f（EuW）d2v第八章热量传递的基本概念（课本习题）2当铸件在砂型中冷却凝固时，由于铸件收缩导致铸件表面与砂型间产生气隙，气隙中的 空气是停滞的，试问通过气隙有哪几种基本的热量传递方式？答：热传导、辐射。注：无对流换热3在你所了解的导热现象中，试列举一维、多维温度场实例。答：工程上许多的导热现象， 可以归结为温度仅沿一个方向变化，而且与时间无关的一维稳态导热现象。例，

26、大平板、长圆筒和球壁。此外还有半无限大物体，如铸造时砂型的受热升温（砂型 外侧未被升温波及）多维温度场：有限长度的圆柱体、平行六面体等，如钢锭加热，焊接厚平板时热源传 热过程。4.假设在两小时内，通过152mm x 152mm x 13mm （厚度）实验板传导的热量为837J，实验板两个平面的温度分别为19C和26C，求实验板热导率。、dT 、 ATQ-，A t-，A tdxZ331926873=152 10152 103 2 360013x1030得，=9.34 10 W/m C第九章 导热(课本习题，要查表的不考)1.对正在凝固的铸件来说，其凝固成固体部分的两侧分别为砂型(无气隙)及固液分

27、界面,试列出两侧的边界条件。解：有砂型的一侧热流密度为 常数，故为第二类边界条件，即 t 0 时二 q(x, y, z,t)-：n固液界面处的边界温度为常数，故为第一类边界条件，即T 0 时 T w=f( T )注：实际铸件凝固时有气隙形成，边界条件复杂，常采用第 三类边界条件3.用一平底锅烧开水，锅底已有厚度为 3mm的水垢，其热导率 入为1W/(m C )。已知 与水相接触的水垢层表面温度为 111 C。通过锅底的热流密度 q为42400W/m2，试求金属 锅底的最高温度。42400 3 101= 127.2CT -t2 =1 -111C, 得 t1 =238.2C4.有一厚度为20mm的

28、平面墙，其热导率 入为1.3W/(m C)。为使墙的每平方米热损失不超 过1500W，在外侧表面覆盖了一层 入为0.1 W/(m- C )的隔热材料，已知复合壁两侧表面温 度分布750 C和55 C,试确定隔热层的厚度。解：由多层壁平板导热热流密度计算公式(9-14)知每平方米墙的热损失为1 2 1500750 - 550.02 2 15001.30.1得2 -44.8mm6.冲天炉热风管道的内/外直径分别为160mm和170mm，管外覆盖厚度为 80mm的石棉隔解：热量从金属锅底通过水垢向水传导的过程可看成单层壁导热，由公式(9-11 )知，管壁和石棉的热导率分别为入i=58.2W/(m C

29、 ), ?2=0.116W/(m C )。已知管道内表面温度为240 C，石棉层表面温度为 40 C，求每米长管道的热损失。 解：由多层壁圆管道导热热流量公式（9-22 ）知2 (T1 - T3)d2d1dad22 3.14 (240-40)| 0.17| 0.331 nb0.160.1758.20.1162 3.14 2000.001 5.718=219.6w/ m7解： A查表 =2.1 0.00019t,已知、.=370mm = 0.37m, t = (1650C 3000C)= 975C 2“丸2.285252 =2.1 0.00019 975 =2.285525,q=(1650 -3

30、00)沖=8338.07w/md0.378.夕卜径为100mm的蒸汽管道覆盖隔热层采有密度为 20Kg/m3的超细玻璃棉毡，已知蒸汽管 外壁温度为400 C,要求隔热层外壁温度不超过 50 C，而每米长管道散热量小于 163W，试 确定隔热层的厚度。0解：已知 t400oC,d1 = 0.1m,t2 _ 50C,163w-查附录C知超细玻璃棉毡热导率 =0.033 0.00023t = 0.08475,t = 40050 = 225C2由圆筒壁热流量计算公式（9-20）知:2 3.14 0.08475 (400 -50)In:163得 d2 =0.3 1 41 1而 d2=d12、得出(d2

31、-dj (0.314-0.1) = 0.107m2 29.150-75解：=15汉0 123 = 1 845w d = 37.5mm = 0.0375m， 2_：d1d T1.8450.03753.14 0.075 0.15 (52.8 -47.3)-0.3 5 610.在如图9-5所示的三层平壁的稳态导热中，已测的t1,t2,t3及t4分别为600 C, 500 C, 200 CTi = 240 C , T3 = 40 C, di = 0.16m, d? = 0.17m, d = 0.33m,打=58.2 .込=0.116及100C，试求各层热阻的比例解：根据热阻定义可知需atb = Jhc

32、PR丄，而稳态导热时各层热流量相同，由此可得各层热阻之比为人 qR : R : R = (ti)：& t): (t34)=100: 300： 100=1 : 3： 111.题略解：（参考例9-6）0.45792 2.69*10*120* 3600查表 erf (N) =0.46622，代入式得 T 二 Tw (T0 -Tw)erf (N)二 1037 (293-1037)*0.46622】k： 709.3k12.液态纯铝和纯铜分别在熔点（铝660C,铜1083C）浇铸入同样材料构成的两个砂型中,砂型的密实度也相同。试问两个砂型的蓄热系数哪个大？为什么？答：此题为讨论题，砂型的蓄热系数反映的是材

33、料的蓄热能力，综合反映材料蓄热和导热能力的物理量，取决于材料的热物性b =。两个砂型材料相同， 它们的热导率 入和比热容c及紧实度都相同，故两个砂型的蓄热系数一 样大。注：铸型的蓄热系数与所选 造型材料的性质、型砂成分的配比、 砂型的紧实度及冷铁等因素 有关！考虑温度影响时，浇注纯铜时由于温度较纯铝的高，砂型的热导率会增大， 比热和密度基本不变，从而使得砂型蓄热系数会有所增大13.试求高0.3m，宽0.6m且很长的矩形截面铜柱体放入加热炉内一小时后的中心温度。已 知：铜柱体的初始温度为 20C,炉温1020C,表面传热系数a=232.6W/ （m2：C）,入 =34.9W/（m- C） ,c=

34、0.198KJ/ （KgC）, p=780Kg/m3。巳7解：此题为二维非稳态导热问题，参考例9.8，可看成两块无限大平板导热求解，铜柱中心温度最低，以其为 原点，以两块平板法线方向为坐标轴，分别为 x, y轴。 则有：九34 9匚热扩散率 a-z 2.26* 10cP 0.198*10 * 7800图两块无限冬平板正交形顼的无限长&形体58m2/s(Bi)x232.6* 0.334.9:1.999(Fo)xat彳26*103600： 0.904(0.3)2(Bi)y232.6* 0.1534.9:0.9997(Fo)yatJ2.26*10_3600,3.62(0.15)20Q查 9-14 得

35、，(工)x =0.45 , (A)y =0.08钢镜中心的过余温度准则为 (F )%7从：0.45*0.08 036中心温度为 Tm =0.036丁o Tf =0.036* (293-1293) +1293=1257k=98 4 C15. 含碳量 Wc0.5%勺曲轴，加热到 600C后置于20C的空气中回火。曲轴的质量为7.84Kg，表面积为 870cm2，比热容为 418.7J/(Kg C ),密度为 7840Kg/m 3,热导率为 42W/(m- C ), 冷却过程的平均表面传热系数取为29.1W/(m2 C )，问曲轴中心冷却到30C所经历的时间。(原题有误)解：当固体内部的导热热阻小于

36、其表面的换热热阻时，固体内部的温度趋于一致，近似认为固体内部的温度t仅是时间T的一元函数而与空间坐标无关，这种忽略物体内部导热热阻的简化方法称为集总参数法。通常，当毕奥数 板M=1，无限长圆柱Bid。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：(1)水平放置.(GrP)二 gi TI3 Tv2 二 g Td3 Tv2 , NU1 二 (GrR),Ci 二 0.53n = 14 竖直放置.(GrPr)2 二 gTll Tv2 二 gTL3 Tv2, Nu c(Gr F )2n,c2 =0.59n =14N5 GGHGPr)八鴛(L)34丸， 丸 0 531 3：4

37、讥1dNU2L=0：59(10)10九6：1由此可知：对给定情形，水平放置时冷却比较快。所以为了加速冷却，圆柱体应水平放置。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 220C,室 温20C，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）tw t f 22020解：定性温度 t120 c2 2定性温度下空气的物理参数：2 11 6 2 1 =3.34 10 w.m C , v=25.45 10 m .s , R =0.686特征尺寸，.500 +200介 ocL350mm = 0.35m2热面朝上：qTL39.81x(220 20) x0

38、.35286GrPr2 P6 _0.686= 2.267 108 . 106,v2Tr(25.45 10-6)2 (273 120)故为湍流。查表得 c=0.15 , -1 3n8 1 /3.Nu 二c(GrPr) =0.15 (2.267 10 )=91.46:-Nu 91.46 3.34 108.73w (m2 C)L0.35解：热面朝下：51110 : GrPr 10,层流，查表得 c = 0.58 ,n =1.54.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Nu=0.58 (2.267 108)0.2 = 27.197九3.34 汉 10，/二=Nu 29.1972.5

39、95w m2 CL0.35D=7m ,高H=42m ,当其外表面温度为 200C,与环境温度之差为 40C, （原答案缺少最后一步，已添加）解：定性温度200 （200 -40）=180 C5.有一热风炉外径 求自然对流散热量2定性温度下空气的物性参数为： =3.78 10w.m C = v =32.49 10“m2.s，Pr=0681依题应为垂直安装，则特征尺寸为H = 42 m.9.81 40 423(32.49 10冷2(180 273)68仁4.14 忖，为湍流查表得 c = 0.13Nu=0.1 (4.14 1013)0333 =1590.27 H J59。27 3.78 10 = 3.1wm2c42自然对流散热量为 Q =.A(Tw _Tf) =3.1 二 7 42 40 = 1.145 105W7.在外掠平板换热问题中，试计算 v=1m/s计算，平板表面温度25C的空气及水达到临界雷诺数各自所需的板长，取流速100C （原答案计算有误，已修改）t +t f解：定性温度为tm = w f2J0；2。（1）.对于空气查附录计算得v62.5 C18.97 . 20.02 一18.97 2.510“ =19.2