对流传热与传质上海交通大学杨强生课后题答案

222题目描述的条件下简化成为-+μ2uuvlRO00lllvl00lulvlRwl-0ww0221-5.试用直接对边界层动量方程式（1-58）积分的方法，推导二维坐标系统的边界层动量积分方程式（1-78），并最后得出用边界层排量厚度和动量厚度表示的方程式（1-83）。解1）-|-|l--μ—ll对l0ll-l-pvul0ldw-dw-lll0+pu+pul─两边同除pu2──w+ww2──w+──ww2)──w+──ww2又 )又22)20 u222)202)20-du22)20]]))u2dp12)2+0p0p2u2──pu2pu--──w+──wwpu2pu21-6.试从二维坐标系统的边界层能量积分方程（1-90）出发，进行推导和化简，最后得到用焓厚度表示的方程式（1-93）。把qwq w*+ *0|1*0()*()2puh*] *) *)2*)222**dy*21=dy2μdx1________=______________+-V+12V+12y-b21,故：uV122无量纲速度分布图无量纲速度分布图10-0.5-1.5u/v1m=-2m=-1m=0m=1m=2y3dy2μdxd2u1；2y*)y*2+Cy*+Cm2t22t2(+-)2]能量方程λ1t)y*2221+-y*21++22))y*2+y*++—无量纲温度分布无量纲温度分布10.50-0.5-1-1.5(t-t1)/(t2-t1)m=2m=1m=022-u-2uum22t2(22t2 w3mμdx3ww=b=mw462w q wpm-uu11*iCioiA0t-timww-qb=─*r*喻1的平行平*i00q C*****+-+++-++=4λ(t-t)Σ伪-λx+-λx+＋（-2.24-λx+]wr0-λx++e-λx+)wr0ut-t=bξ,这里b是一个常数，是从进口导边开始计算的无量纲距离。试证明该情况下的局部努谢尔N=u11-8Σ伪 -λx+Gn-λx+0=8bΣ伪-1(1-e-λx+)]令ξ=x+wm-int-t0|b(1-Σ伪0|-Σt-t wt-t-λx+)2Σξn=0n2λbΣ伪nt-t2λbΣ伪nt-t0rλ2wwrww00-m-tin=mt-t8bΣ-n=0nn=1-x+8ΣΣx+G-e-λx+)又Σ又mG n8Σx+n=0(1-e-λx+)nNu22Σ伪8ΣnGne-λx+)4Σnn-4Σ伪ne-λx+伪nnN=u11-8Σ伪 -λx+Gn-λx+0当x+ 2-9一内径为，管长为的圆管，四周绕有电热丝，用以均匀加热流过的有机燃料。燃料进口温度为10℃,出pp试求管壁温度、流体混和平均温度和局部努谢尔数沿管长的变化pwpw0nn4x+w其中无量纲轴向距离x+==，代入上式得ww-240lmΣx+)4高的数值为a，并维持定值直到x+=ξ,此后再次增大，升高的数值为b，并继续保持不变。试推导一个ΣΣJx4rx+x4rx+ξ-ξ-x+m-w=1-8Σ(-λx+)ΣΣn2ΣG-λ2ΣG-λx+-λ(x+-ξ))=Σnnw2wΣ-ξ1)112vrπ即有t+即有t+wyyxyvyyxyvx-6m2/sR-5m是边界层厚度，试应用动量积分方程式的求解方法求排量厚度、动量厚度和局部阻力系数，并和精确解的结果进行比较。若速度分布按u/u12w-- wx24-π-1/2x-1/2x-1/2x—f=w=2=PPdη11C1N1-0fdη)dηr2-1/2=C xx-η2)dη14rr=r=N/uxrπ1ππxruxr03-4使用抛物线积分技术对上式进行数值积分的VB程序如下：1mexp(-fdηNRe-1/2=Cxxxuxxux3-5Pr=0.01的低Pr数介质绕流，壁面无喷注，试求二维驻点流的相似解。根据驻点动量方程式求得的f(η)列于下表ηηf(η)解：由课本(3-44)式可得楔状流换热时无量纲温度梯度的表达式，对于驻点流其中的m=1，则其能量方程的相似解为由题目给出的动量方程式相似解的结果可用梯形积分的方法求得η2η22N=1000'积分区域的等分份数，要求为偶数'抛物线求积分的第一项'抛物线求积分的第二项'抛物线求积分的第三项'抛物线求积分的第四项'积分结果程序运行结果为修改积分上限B的数值可知程序中使用300已经足够大，因为当B＝350时，程序运行得到的1这里C是一个任意常数。试求变换后的方程式是F+FF=0式中，和F式F对ξ的二阶和三阶导数1解：伯拉修斯方程的原始形式为f'''+ff''=0223Fξ13-7根据习题3-6的结论，取F(0)=0.62、(0)=0、(0)=1进行数值计算，计算时取=0.1(0<1)和=0.4(>1)。试求此时的喷注参数(v/u)Re和壁面上的无量纲速度梯度，并把结果和表3-5中给出的数据进行比较解：按题意数值计算的VB程序编写如下：'赋初值'存放结果的文件3222和数值积分得到的f两阶导数的误差为11.8%解：由P101式3-23：2-f(0)=10)0)ηfdηη对上式进行数值积分并作图可得：比较上面两幅图可知，无量纲温度和无量纲速度的变化趋势是一样的。解：查空气的热物理性质表可得空气物性参数：33.k)-2==R-6R-3-3-2由热平衡方程可得圆柱体驻点的温度为：oC即vW1RR.λ=28.35w/(m2.k)Rw将以上数据代入下面公式-33-61-解：由题可得无量纲速度分布为： w=-─δ6δ62w另一方面由动量积分方程式有w=2=00puxqw3或 w= w=2r21(43)d|r3x4|5--RΣi/x)3/41/31Δtw,i-6)1q换热系数a=wt-taxλ3|1|1|1|3-1xx-R-3-61/2-3-61/2x Vx-x Vxw2=2x -65;x5-3;qw32rδ-33w1V-(0.2/x)3/41/3w-1-(0.2/x)3/41/3-3(8x)1/2-3(8x)1/2]|||「(t-t)(t-t)(t]|||qt-t-5.457x-1/2第四章作业1）ucbccbru+ur;mfVVfrmVVfuucmffVfV(m(=mx2m），0uu(y)1/7C f-1/4(uδ)-1/4(uδ)-1/40.2(ff6.1试根据表6-4给出的数据，推导定物性的层流边界层中传质修正系数g/g*和无量纲传质势函数之间的关系；按表3-8给出的数据推导定物性流体在二维驻点的层流边界层的上述函数关系，并把结果用表格形式列出。首先根据传质系数和传质Nu数的关系：*x/(pD)以上两式相除，可得： m=mmg mxg xxgxx⑵利用表3-8推导二维驻点流的函数关系g mxxg xxBvwummmm利用表3-8，用表格的形式表示结果为：mm6.2根据例题6-3所列出数据，求每米宽壁面的平均传质系数或平均质流率。已知空气流速为2m/s，平壁长度为1m。要求按本书介绍的二种方法求解，并对结果加以比较。空气的物性参数按附表1选取。解：⑴利用能量方程式相似解的方法mmxmvmj伪j伪jxvm2pgmjvxvuvp/x/xdx3平均质流率为：m*/xjvxvuvp/x/xdx3mg *=6-3、根据例题6-4给出的数据，求每米壁宽的平均传质系数和平均质流率。空气流速为250m/s，平壁长度为。假定平壁一开始就形成紊流边界层。空气的物性参数按平均膜温度确定。towm2由附表1可得空气的物理性质为：=0.6418Kg/m3；=44.56*10-6m2/s-6/0.596=74.77*10-6m2/scgg* m**m2)mm2)6-4、空气以6m/s的速度垂直掠过一个圆柱体的外表面，同时苯从它的壁面扩散到空气中。已知苯的传质势函数为0.9，在空气中扩散时的Sc为1.71。空气在该速度下外掠圆柱体表面的平均换热系数由能量方程式求解结果得到，为85W/m2K。试估算圆柱体表面的苯的质流率和苯在壁面上的质量百分数。求解时使用了哪些假定？理由是什么？解：设空气的温度为300K，查附表1可知：-2W/=15.75*10-6/1.71=9.211*10-6m2/s=15.75*10-6/1.71=9.211*10-6m2/sc*m,R=Nu*=mm,RpDpDgm*──gm0.4m2)m由B=jwj由BjTjwmjTj伪jwmmjTj伪苯在壁面上的质量百分数为：mjw6－5.在习题6－4中，若1atm、20℃、相对湿度为60％的空气流过圆柱体的外表面，而90℃的水经多孔性壁面强制流出，使圆柱体外表面保持润湿。空气的流速为6m/s，平均换热系数为85W/(m2*K).试求壁面的平均温度和平均质流率。m2对于Le＝1，根据传质与传热的类比，有2HO,W=W伪2代入并用试凑法求得壁温和壁面的水蒸气质量百分数m和传质势函数：Wmm33再按6-4同样的方法求得结果6－6.1atm、315℃的干空气以9m/s的速度流过一个湿表面。平壁的另一侧为绝热，同时忽略辐射热流的影响。试求壁面的平衡温度；若平壁从导边开始就是紊流边界层，离开起点处的质流率是多少？取供水温度为20℃。wwTTww22w采用迭代的方法，参考附录22得出：cc故S Bm,由mxjmx26*6**mmV6V**ln(m6－7重新考虑习题4-4中的燃气轮机叶片驻点处的冷却问题。叶片的驻点处用多孔性材料制成，冷却水从表面流出以冷却壁面。设冷却水源的温度为30，试估算驻点处的壁温和水的质流率。燃气中水蒸气的质量百分数为0.01，燃气的物性可近似取为空气的物性。驻点可近似按轴对称旋转体计算。6-9：解：根据题目所给的条件可知：wT;m;2;m;H2O,wH2O,w66伪=*tm