傳熱學(xué)對(duì)流換熱的練習(xí)題課件

對(duì)流換熱的幾個(gè)練習(xí)題對(duì)流換熱的幾個(gè)練習(xí)題1例1．在一臺(tái)縮小成為實(shí)物1/8的模型中，用20℃的空氣來(lái)模擬實(shí)物中平均溫度為200℃空氣的加熱過(guò)程。實(shí)物中空氣的平均流速為6.03m/s，問(wèn)模型中的流速應(yīng)為若干？若模型中的平均表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為195W/(m·K)，求相應(yīng)實(shí)物中的值。在這一實(shí)驗(yàn)中，模型與實(shí)物中流體的Pr數(shù)并不嚴(yán)格相等，你認(rèn)為這樣的?；瘜?shí)驗(yàn)有無(wú)實(shí)用價(jià)值？例1．在一臺(tái)縮小成為實(shí)物1/8的模型中，用20℃的空氣來(lái)模擬2解：應(yīng)使模型與實(shí)物中的Re數(shù)相等。20℃與200℃的空氣運(yùn)動(dòng)粘性系數(shù)各位ν＝15.06×10-6㎡/s及ν＝34.85×10-6㎡/s，由得。

實(shí)物中的流體Pr數(shù)與模型中的Pr數(shù)雖不嚴(yán)格相等，但十分接近，這樣的模化試驗(yàn)是有試用意義的。由，得。解：應(yīng)使模型與實(shí)物中的Re數(shù)相等。3例2．流量為0.2kg/s的冷卻水，在內(nèi)徑為12mm的銅制冷凝器中流過(guò)，水的進(jìn)口溫度為27℃，出口溫度為33℃，管壁溫度維持在80℃，試問(wèn)管長(zhǎng)應(yīng)為多少？例2．流量為0.2kg/s的冷卻水，在內(nèi)徑為12mm的銅制冷4解：這是一個(gè)水在管內(nèi)強(qiáng)制對(duì)立的換熱問(wèn)題/

定性溫度

因此選用希德-臺(tái)特公式：

30℃時(shí)水的物性查表得：

ρ=995.7kg/m，

解：這是一個(gè)水在管內(nèi)強(qiáng)制對(duì)立的換熱問(wèn)題/定性溫度因此選用580℃時(shí)，

80℃時(shí)，6所以L=0.281/1.11=0.253（m）管長(zhǎng)應(yīng)為0.253m。所以L=0.281/1.11=0.253（m）7例3.水以1.2m/s的平均流速流過(guò)內(nèi)徑20mm的長(zhǎng)直管。（1）管子壁溫為75℃，水從20℃加熱到70℃；（2）管子壁溫為15℃，水從70℃冷卻到20℃。試計(jì)算兩種情形下的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，并討論造成差別的原因。例3.水以1.2m/s的平均流速流過(guò)內(nèi)徑20mm的長(zhǎng)直管。8解：

，，，，當(dāng)水被加熱時(shí)：解：，，，，當(dāng)水被加熱時(shí)：9水被冷卻時(shí)：

水被加熱時(shí)，近壁處粘性降低，使對(duì)流換熱系數(shù)比冷卻情況下高。水被冷卻時(shí)：水被加熱時(shí)，近壁處粘性降低，10例4.空氣以4m/s的流速橫掠直徑60mm、長(zhǎng)為2m的熱圓柱體。如果空氣溫度為30℃，圓柱體表面溫度恒為50℃，試計(jì)算圓柱體的散熱量。例4.空氣以4m/s的流速橫掠直徑60mm、長(zhǎng)為2m的熱圓11解：這是一個(gè)空氣橫掠單管的對(duì)流換熱問(wèn)題，c，n根據(jù)雷諾數(shù)Rem確定。解：這是一個(gè)空氣橫掠單管的對(duì)流換熱問(wèn)題，c，n根據(jù)雷諾數(shù)Re12圓柱體的散熱量為218.3W。

圓柱體的散熱量為218.3W。13例5.設(shè)有一條未加保溫的水平蒸汽管道，外徑為150mm，輸送170℃的飽和蒸汽，管子周?chē)目諝鉁囟葹?0℃，求：水平蒸汽管道管壁的自然對(duì)流換熱系數(shù)和單位管長(zhǎng)的自然對(duì)流散熱量。如果這是一根垂直安裝的蒸汽管道，長(zhǎng)度為3.5m，則管壁的自然對(duì)流換熱系數(shù)和單位管長(zhǎng)的自然對(duì)流散熱量又為多少？（注意：此題僅考慮對(duì)流部分，不計(jì)輻射部分）例5.設(shè)有一條未加保溫的水平蒸汽管道，外徑為150mm，輸14解：（1）這是一個(gè)空氣自然對(duì)流流過(guò)水平橫管的換熱問(wèn)題，特征尺寸為管外徑d。解：（1）這是一個(gè)空氣自然對(duì)流流過(guò)水平橫管的換熱問(wèn)題，特征尺15傳熱學(xué)對(duì)流換熱的練習(xí)題課件16所以，該水平蒸汽管道的自然對(duì)流換熱系數(shù)為7.74，單位管長(zhǎng)的散熱量為547W/m，若這是一條3.5m高的豎直管道，則自然對(duì)流換熱系數(shù)為6.0，單位管長(zhǎng)的散熱量為424.1W/m，由此可見(jiàn)，水平橫管的自然對(duì)流散熱較強(qiáng)。所以，該水平蒸汽管道的自然對(duì)流換熱系數(shù)為7.74，單位管長(zhǎng)的17例6.熱空氣以質(zhì)量流率通過(guò)不隔熱的直徑D＝0.15m的鋼皮風(fēng)道，該風(fēng)道通過(guò)房間內(nèi)布置管道的狹小空間。熱空氣進(jìn)入風(fēng)道時(shí)溫度為103℃，經(jīng)過(guò)距離L=5m之后，冷卻到溫度為77℃，在風(fēng)道外表面和溫度為的冷的環(huán)境空氣之間的換熱系數(shù)假定是恒定值，。計(jì)算整個(gè)長(zhǎng)度L上的風(fēng)道的散熱損失（W）確定x＝L處的熱流密度及風(fēng)道表面溫度。例6.熱空氣以質(zhì)量流率通過(guò)不隔熱的直徑D＝0.15m的鋼18解：假定：1.定穩(wěn)狀態(tài)條件；2.常物性；3.具有理想氣體的性質(zhì)；4.忽略動(dòng)能和位能的變化；5.忽略風(fēng)道壁面的熱阻；6.風(fēng)管的外表面上的對(duì)流系數(shù)是均勻的。查表得：物性參數(shù)空氣。解：查表得：物性參數(shù)空氣。19分析：1.根據(jù)整個(gè)風(fēng)道的能量平衡得到2.從熱阻回路可以推出x＝L處的熱流密度表達(dá)式分析：2.從熱阻回路可以推出x＝L處的熱流密度表達(dá)式20其中是x＝L處內(nèi)部的對(duì)流換熱系數(shù)，因此知道了雷諾數(shù)就可求得內(nèi)部的對(duì)流系數(shù)。因此流動(dòng)是湍流。另外利用假定x＝L處充分開(kāi)展的條件是合理的。利用n＝0.3其中是x＝L處內(nèi)部的對(duì)流換熱系數(shù)，因此知道了雷諾數(shù)就可求得21所以

再回到熱阻回路，還可得在這種情況下

所以再回到熱阻回路，還可得在這種情況下22說(shuō)明：1.注意，對(duì)整個(gè)管利用第（1）部分的能量平衡時(shí)，物性（在這個(gè)情況只是cp）是用定值的。但是，物性是用局部平均溫度來(lái)定值的，這是因?yàn)槲覀冇玫氖蔷植總鳠嵯禂?shù)的關(guān)系式。2.注意，該問(wèn)題既不具有常表面溫度，也不具有常表面熱流密度。所以，如