对流部分习题课_431307830(1)

1、传热学传热学作业讲评作业讲评对流部分对流部分教师：李俊明 教授助教：晏玉婷2014.12.18对流换热分类对流换热分类5.36.16.26.37影响对流换热的因素影响对流换热的因素流动的起因，可以是外部动力引起也可以是流体内部的密度差引起，对应强制对流和自然对流流动状态，层流换热和湍流换热换热面几何因素，换热面的形状大小、表面粗糙度等影响流体和壁面见的换热流体有无相变，一般同种流体发生相变的换热强度比无相变时大得多流体的物理性质，如密度、动力粘度等146页页14题题l已知：水掠过平板， 板长l求：沿程0.1、0.2、0.3、0.45m的局部表面传热 系数 ，以 为纵坐标、 为横坐标作图； 求各

2、点的平均表面传热系数。 ftwtu0.45Lmxhx5Re5 10c 流型的判断流型的判断； 若有未知量，先假设，再校核量各点的局部和平均表面传热系数各点的局部和平均表面传热系数hx随随x的变化图的变化图0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 0.45 0.50020040060080010001200hx (W/m2 K)x / m B146页页18题题已知： 、 、 、L 计算在临界Re数下的hc、全板平均表面传热系数及换热量。（空气）33Re 0.923 0.332Re Pr 0.923 22 0.332Re Pr 0.8=()ccccl

3、cclllfwu xxmhhxxhhxxhA tt都是层流其中其中ftwtu147页页32题题l 有人设想把南极大冰山拖到10000km外的干旱地区解决淡水问题，冰山可视为长1km，宽0.5km，厚0.25km的大板。 已知拖运速度1km/h，冰块与海水、冰面与空气的温差为10，熔解热3.34105J/kg。 ，冰块侧面积全部归入水下部分。 求求：拖运中水上和水下两部分的熔化量及比例。5Re5 10c 特征长度特征长度可按外掠平板换热来计算，冰山沿长度方向拖动水上部分：水上部分：水上、水下两部分熔化量之和大于冰块本身的重量，设想不合理！水下部分：水下部分：泰坦尼克号里，为什么杰克在海水中冻死泰

4、坦尼克号里，为什么杰克在海水中冻死而而Rose却因趟在筏上幸存下来？却因趟在筏上幸存下来？杰克在海水里其身体与海水之间由于自然对流交换热量而Rose在筏上其身体与空气之间产生自然对流。在其他条件相同时，水里的自然对流强度要远大于空气，因此杰克身体由于自然对流散失能量速度比Rose快得多。所以杰克被冻死而Rose却幸免于难。147页页33题题l 在相似理论指导下进行实验，研究空气在长圆管内稳态受迫对流换热的规律。 （1）实验涉及的相似准则数。 l（2）为得到所涉及的准则数，实验中应直接测量的参数。注：此处已经给出工质为空气，Pr数可认为不变；h不可以直接测量，对流换热部分的主要目的就是通过理论或

5、实验方法求h。实验点不相似！2fwmttt定性温度(5) 绘制绘制lgNu随随lgRe变化图变化图(6) 用准则方程式整理这些数据 幂函数0.7963Re0.0182RenNuC相似原理表明同一类现象的各相似准则可以关联成一个函数相似理论相似理论相似的现象，同名相似准则相等：相似的现象，同名相似准则相等：（流体在壁面处法向无量纲过余温度梯度）（流体在壁面处法向无量纲过余温度梯度）（流体惯性力与粘性力的相对大小）（流体惯性力与粘性力的相对大小）（流体动量扩散能力与热量扩散能力之比）（流体动量扩散能力与热量扩散能力之比）（流体浮升力与粘性力的相对大小）（流体浮升力与粘性力的相对大小）32Nu Nu

6、ssletRe ReynoldsPr PrandtlGr Grashoofhlululag tl 努谢尔特数（） 雷诺数 普朗特数 格拉晓夫数uTxx0uTx0t tt tDittus-Boelter 公式公式0.8fff0.023nNuRePrwfwf0.40.3ttntt4f10 , /10Rel df0.7160 ,Prfw,ntc181页页17题题0.140.81/3ffffw0.027NuRePr4ff0.716700 ,10,/60PrRel d0.112/30.870.4ffffw0.0122801dPrNuRePrlPr6fffw1.5500 , 0.0520 ,230010P

7、rPrRePr书中系数错误！书中条件错误！注意注意l定性温度、定型尺寸的选取；l关联式的选用； 根据流型选用 根据适用范围选用 各关联式间的偏差属于正常181页页17题和题和18题定性温度题定性温度fmwttt / 2fffttt182页页34题题修正管排数！书中系数错误！书中系数错误！若用若用mNuCRemwf2ttt在计及入口效应时，管内流动时的入口效在计及入口效应时，管内流动时的入口效应修正系数大于应修正系数大于1，而流体横掠管束时的，而流体横掠管束时的总管排修正系数却小于总管排修正系数却小于1，Why ?对管内流动，由于入口效应，入口段热边界层较薄，表面传热系数较高，因而要乘以大于1的

8、长度修正系数；对流体横掠管束的流动，管排数越少，后排管束的扰动减小，因而应乘以小于1的修正系数。可以采用短管或者弯管（在拐弯的地方会产生二次流增加扰动）来强化管内对流换热183页页46题题l 某实际工程设备是一个水平圆筒，其直径达5.5m，表面温度355，放置在周围空气空气温度为35的环境中，现需要知道它的自然对流表面传热系数自然对流表面传热系数，但因为实际设备太大，只能依靠模化实验研究它的表面自然对流换热，为此需要确定模化实验的圆筒模型最小直径是多少。根据现有条件，有两个模化方案可供选择： 第1方案是：模化实验在空气空气中进行，模型表面温度为80，室内空气温度控制为20； 第2方案是：圆筒表

9、面温度控制为80，并采用温度为20的水水代替空气在水槽中进行实验。 请计算这两个方案模化所用的实验圆筒直径各为多少？并对方案的优缺点进行分析。183页页46题题解：实际设备的计算： 定性温度： 查物性： 体积膨胀系数 恒壁温水平圆筒 紊流！ 3553519522wfmtttC23.8925 10/W m K6234.26 10/msPr0.680253112.1368 10 KT31172PrPr6.4678 1010gtdRaGr 自然对流紊流的表面传热系数与定型尺寸无关，称为自模化现象。 紊流换热实验研究可以采用较小的物体进行，只要求实验现象的Ra处于紊流范围。171页页 31/31/320.125(Pr)0.125(Pr)hdgtdNuGr方案一方案一定性温度：80205022wfmtttC22.83 10/W m K6217.95 10/msPr0.6