热工基础张学学 高教课后答案 第十章复习题解答

10-1水和空气都以速度u1m/s分别平行流过平板，边界层的平均温度都为，试求距平板前沿mm处流动边界层及热边界层的厚度。解：对水：由tm500C查附录3水的物性表得到：10，0.556106s，Pr2Wmm3.54K2ux10.11.8100.556560.10.001179m1x51.8101.179mm25.0Re12

510.00077m30.77mmt0.001793.54

Pr1对空气：由tm3500C查附录2空气的物性表得到：，17.95106s，Pr2.83102Wmm0.698K2ux10.1

17.951060.0557150.10.006699m16.699mm25.0Re1

2x50.0557110510.007552m37.552mmt0.0066990.698

Pr13试求水平行流过长度为0.4m的平板时沿程x0.10.20.30.4m处的局部表面传热系数。己知水的来流温度为t，速度为u1m/s，平板的壁面温度w60。tf解：由twtm2263.5102mWKux1x0.659106400C查附录3水的物性表得到：，0.659106m2s，Pr4.31当x=0.4时，为旺盛湍流，不应再用那个公式。x0.6351x12114.31422.63x32110.332Pr23xx0.6596当x0.1m时，x422.63m0C221336.447W当x0.2m时，x422.630.212945.032Wm0C2当x时，x422.630.312771.615Wm0C2当x0.4m时，x422.630.412668.239Wm220C如果将上题中的水改为空气，其它参数保持不变，试计算整个平板的感谢阅读平均表面传热系数以及单位宽度平板的换热量，并对比这两种情况的计算结果。谢谢阅读tf解：由t400C查附录2空气的物性表得到：wtm222.7610s，Pr，2Wm16.96106m0.699K2ux1x0.659106120.6991

x1x

1.975x11320.332Pr23xx16.9661.9750.4当x0.4m时，m0Cx223.122W23.122平均表面换热系数为26.244Wmx22单位平板宽度的换热量为：0CQttA6.244400.499.9Wmw如果用特征长度为原型／5的模型来模拟原型中速度为6m/s、温度感谢阅读为C的空气强迫对流换热，模型中空气的温度为。试问模型中空感谢阅读气的速度应为多少？如果测得模型中对流换热的平均表面传热系数为精品文档放心下载W/(m2K)，求原型中的平均表面传热系数值。解：由附录2得到：当空气温度为0C时，2.59102W，15.0610mK6m2s当空气温度为0C时，3.9310W2mK，34.85106m2s(1)由相似原理：ReRe'，uLu'L'

'所以有uuL'6515.06'12.964m/sL'34.85(2)由相似原理：NuNu'，L'L'''L'3.93所以有/s'L52.59水在换热器管内被加热，管内径为mm，管长为2.5m，管壁温度谢谢阅读保持为C，水的进口温度为，流速为1.3感谢阅读后的温度。解：假定出口温度为70C，则有：0t'600C，t''0C感谢阅读tftmtwt''t'49.33C0C0t''t't110m0C0C查附录水的物性表有:,c,983.1kgm3p4.179kJkg0.659Wm

C0C0C06m6N

s,10s,f2469.910m26Ns,Pr10wm2ud1.30.014m38075.30.478106采用紊流换热关系式：0.027RePr0.8fff13f0.14195.3w所以，d9192校核：QFt91920.0141m2.549.3349829.44WQ2pt''tffd''2cptf''tf412642.3W重新假定出口温度为0，则有：t'600C，t''0C感谢阅读tftmtwt''t'C0C0t''t't110m0C0C查附录水的物性表有:970.4,c,kgm3p4.197kJkg0.675Wm

C0C0C06N0.357s106,fmm22s6Ns,Pr10wm2ud1.30.014m50980.40.3576采用紊流换热关系式：0.027RePr0.8fff31f0.14211.94w10218.7所以，d校核：Q1Ftm31338.9WQ2可见Q1t''tffp和Q2d'2'c4''ttpf相差很小，所以tf''1000C0C用内径为0.016m、长为2.5m的不锈钢管进行管内对流换热实验，谢谢阅读实验时直接对不锈钢管通以直流电加热，电压为，电流为，水的进口温精品文档放心下载度为C，流速为0.5，管外用保温材料保温，忽略热损失。试求管内感谢阅读对流换热的表面传热系数及换热温差。解：假定出口温度为0，则有：t'0C，tftmtwt''t'C0C0t''t't110m0C0C查附录水的物性表有:970.4,c,kgmp4.197kJkg0.675Wm30CC0C06m6N

s,0.357s10f2m26Ns,Pr10wm2ud1.30.014m50980.40.357106采用紊流换热关系式：0.027RePr0.8fff31f0.14211.94w10218.7所以，d校核：Q1Ftm31338.9WQ2可见Q1t''tffp和Q2d'2c'ptf''tf4相差很小，所以tf''1000C0C空气以1.3m/s速度在内径为mm、长为2.25m的管内流动，空气谢谢阅读的平均温度为，管壁温度为C，试求管内对流换热的表面传热系感谢阅读数。解：t0Cf查附录空气的物性表有:1.13355,c1.005kJ,kgm0.027465Wmkgp3C0C0C0,Pr100.69936,10m6Ns2smf2Ns,t58

10mw0C，20C，wudm1.30.02216.8161061700.7为层流，采用常壁温层流换热关系式：Nu3.66f所以，d4.569Wm0C2如果上题中空气的流速增加到3.5m/s，空气的平均温度为C，感谢阅读管壁温度为C，试求管内对流换热的表面传热系数。精品文档放心下载解：t0Cf查附录空气的物性表有:1.005kJ,

ckg0.02886WmpC0C0C06N,Pr

6m2,ms0.696410f2s106N,t900C，msww210udm3.50.0224103.2为过渡18.76610流，6采用过渡流换热关系式：f2dT10.80.4Pr3ffTLfw20.0220.454103.20.8谢谢阅读0.4132.2512.578所以，d16.5Wm0C2水以2m/s的速度流过长度为5m、内径为mm、壁面温度均匀的直感谢阅读管，水温从C被加热到，试求管内对流换热的表面传热系数。精品文档放心下载解：tf2300C(精确的可用对数平均温差)查附录水的物性表有:cp995.7kJ,0.618Wkg0Cm0CmN,s10sf801.51026N,mt900C，sww210udm20.0249689为紊0.805流，6m2,Pr5.42采用紊流换热关系式：Nu0.023Re0.4258.430.8Prfff所以，d7985.4Wm0C210-10一套管式换热器，内管外径1mm，外管内mm，管径d长为2400mm，在内外管之间的环形通道内水的流速u2.4m/s、平均温度t，f内管壁温tw96，试求内管外表面处对流换热的表面传热系数。解：10-11有一外径为mm、长为mm的水平圆管横置在风洞之中进行空气精品文档放心下载横掠的对流换热实验，管内用电加热器加热。已测得圆管外壁面的平均温度为精品文档放心下载，来流空气温度为、流速为5m/s。试计算圆管外壁面对流换热精品文档放心下载的表面传热系数和电加热器的功率。解：本题采用试算法进行，具体计算过程如下表：(本题缺少条件，需要知道空气的流量，才可以进行计算)谢谢阅读（定性温度为主流温度，不用进行试算；但不可求电加热器功率）感谢阅读计算项目t''40f空气平均温度tft't''f2f30空气物性数据0.0267W1060.701mC0m2sf0.688Prw7812.5Cn0.37PrfPr0.2549.61252.99fw

fdWmC20校核计算换热量58.23Q1Ftm校核计算获得热量52.99QtGc''t2pff'偏差10-12在一锅炉烟道中有一6排管顺排构成的换热器。已知管外径d60精品文档放心下载s1/ds2/d2twt100f，管间最窄通道处的烟气流速u8。试求管束外壁面和烟气间对流换热精品文档放心下载的平均表面传热系数。解：t0Cf查附录空气的物性表有:cp1.093kJ,kg0.0574WmC0C0C6Ns06m,102f10sm2,f0.6876Nst1000C，w100C，wudm80.0679.381066064.9m2,Prw0.688采用管束换热关系式：0.27RePr0.2556.870.630.36

ffffPrw所以，d54.4Wm0C210-13室内有一外径为76mm的水平暖气管道，壁面温度为，室内空精品文档放心下载气温度为谢谢阅读的散热量。解：特征温度为：由tmtwt0C22查附录2空气的物性表得到：cp1.005kJkgC6m17.95102110,0.0283Wm0C0CNs,s,100.698mf2f1Tmgtd3Pr20.486mNufCGrPr11.7311791017.4112n64所以，6.483352Wm0C

d单位管长的换热量：qAttwfd92.88W10-14室内火炉上烟囱的外径为cm，垂直段高度为1.6m，壁面平均温感谢阅读度为，水平段长度为5m，壁面平均温度为C。室内空气温度为感谢阅读。试求每小时烟囱与室内空气间的对流换热量。解：垂直段换热量为：特征温度为：由tmtwt0C22查附录2空气的物性表得到：cp1.009kJkgC06m21.5910211,m0C0CN,ssf10m2,f0.691Tm1gth32Pr2.210CGrPrn0.12.21013280.21Nuf所以，h5.43Wm0C2垂直管段一小时的换热量：Q1Atwtftdl13236001945214J水平段换热量为：特征温度为：由tmtwt0C22查附录2空气的物性表得到：cp1.005kJkgC6m18.97102110,0.029Wm0C0CNs,s,20.110mf20.003012Kf0.6961Tmgtd3Pr1.5827NufCGrPrn0.1251.581071331.37所以，d6.06Wm0C2水平管段一小时的换热量：QtotQQ2AQ21tftdl8236004217881Jtw194521442178816163095J10-15一块面积为0.20.22的正方形薄板垂直置于室内空气温度为C感谢阅读的大房间中，薄板内镶嵌一块大小与薄板一样、功率为120W的电加热片，对薄精品文档放心下载感谢阅读精品文档放心下载精品文档放