1、第六章复习题1、什么叫做两个现象相似，它们有什么共性？答：指那些用相同形式并具有相同内容的微分方程式所描述的现象，如果在相应的时刻与相应的地点上与现象有关的物理量一一对于成比例，则称为两个现象相似。凡相似的现象，都有一个十分重要的特性，即描述该现象的同名特征数（准则）对应相等。（1） 初始条件。指非稳态问题中初始时刻的物理量分布。（2） 边界条件。所研究系统边界上的温度（或热六密度） 、速度分布等条件。（3） 几何条件。换热表面的几何形状、位置、以及表面的粗糙度等。（4） 物理条件。物体的种类与物性。2试举出工程技术中应用相似原理的两个例子3当一个由若干个物理量所组成的试验数据转换成数目较少的
2、无量纲以后，这个试验数据的性质起了什么变化？4外掠单管与管内流动这两个流动现象在本质上有什么不同？5、对于外接管束的换热，整个管束的平均表面传热系数只有在流动方向管排数大于一定值后才与排数无关，试分析原因。答：因后排管受到前排管尾流的影响（扰动）作用对平均表面传热系数的影响直到 10排管子以上的管子才能消失。6、试简述充分发展的管内流动与换热这一概念的含义。答：由于流体由大空间进入管内时，管内形成的边界层由零开始发展直到管子的中心线位置，这种影响才不发生变法，同样在此时对流换热系数才不受局部对流换热系数的影响。7、什么叫大空间自然对流换热？什么叫有限自然对流换热？这与强制对流中的外部流动和内部
3、流动有什么异同？答：大空间作自然对流时，流体的冷却过程与加热过程互不影响，当其流动时形成的边界层相互干扰时，称为有限空间自然对流。这与外部流动和内部流动的划分有类似的地方，但流动的动因不同，一个由外在因素引起的流动，一个是由流体的温度不同而引起的流动。 8简述射流冲击传热时被冲击表面上局部表面传热系数的分布规律9简述 数数 ，数 ， GrNuP的物理意义 BiNu数 与 数有什么区别？10对于新遇到的一种对流传热现象，在从参考资料中寻找换热的特征数方程时要注意什么？相似原理与量纲分析61 、在一台缩小成为实物 1/8 的模型中，用 200C 的空气来模拟实物中平均温度为2000C 空气的加热过
4、程。实物中空气的平均流速为 6.03m/s，问模型中的流速应为若干？若模型中的平均表面传热系数为 195W/(m2K)，求相应实物中的值。在这一实物中，模型与实物中流体的 Pr 数并不严格相等，你认为这样的模化试验有无实用价值？用 价 值 的 。这 样 的 模 化 试 验 是 有 实分 相 近数 并 不 严 格 相 等 ， 但 十型 与 流 体 的上 述 模 化 试 验 ， 虽 然 模得 ：又由 ： 时 的 物 性 参 数 为 ：和空 气 在 应 相 等实 物 中 的根 据 相 似 理 论 ， 模 型 与解 ： Pr)/(9.365.2819)( /8.034065)( 680.Pr,/193
5、.,/18.3420 73052065Re2122212 226 1121 KmWlhNuslul KmWsmCCl 62、对于恒壁温边界条件的自然对流，试用量纲分析方法导出： Pr),(GfNu。提示：在自然对流换热中 tga起相当于强制对流中流速的作用。101)(0)(347)213 12131322211132 121321 adcbLTMTMLtgcthrn LTMLLTMTMchdcbdcb dadcbadcb，解 得 ： 展 开 ： 则 各 准 内 涵 表 达 式 如 下 ，解 ： Pr)(Pr/0313/)(22/3/10/)(003 322 3233313 022321 223
6、2001，即 原 则 性 准 则 方 程 ： ， 得 ：各 系 数 乘 以 ， GfNuctgcLadbMTTLLGrtgtLadcbTMTLMLNuhtghLcbdcbca ddcbcba d 63、试用量纲分析法证明，恒壁温情况下导出的 Pr),(GfNu的关系式对于恒热流边界条件也是合适的，只是此时 r数应定义为 24/qlgr。证明：在习题 18 的分析中以 q 代替 t（因为此时热流密度已知，而 t中的壁温为未知） ，则有 ),(1pclgfh，仍以 l,为基本变量，则有：hldc111；22222 215131 151312L cchdch dchTMLMTLLql ， ， b，
7、4d得 Grlglg24212； Pr,333 、fNucclppdhj。64、已知：对于常物性流体横向掠过管束时的对流换热，当流动方向上的排数大于10 时，试验发现，管束的平均表面传热系数 h 取决于下列因素：流体速度 u ；流体物性pc、 ；几何参数 21s、 。求：试用量纲分析法证明，此时的对流换热关系式可以整理为：dfNu/PrRe、解：基本物理量有 h、 u、 、 、 、 pC、d、 1s、 2、共九个，基本量纲有 4 个（时间 T、长度 L、质量 M、温度 Q） ，n=9 ， =7。方程有五组，选取 d,为基本物理量，得： 111cba222du333cpc4441dbas5525
8、c31minTMQhd Ldmin 1minTMLd L1Tu 111131 cbacacdc 222222 dd333333 ccccLT44444 1baad 55555 dcdcccQM上式等号左边为无量纲量，因此等号右边各量纲的指数必为零（量纲和谐原理） ，故得：03111dcba101bad030222dcba122badc020133dcbadc033bac010444dcbacd0144badc0130555dcbacd155badc因而得：Nunduh0101Re/12 dPr103ppcucdsds014dsdus201025因此 )(2cfhp的关系式可转化为：PrRe1s
9、N65、已知：有人曾经给出下列流体外掠正方形柱体（其一面与来流方向垂直）的换热数据：Nu Re Pr41 5000 2.2125 20000 3.9117 41000 0.7202 90000 0.7求：采用 mnCNuPrRe的关系式来整理数据并取 m=1/3，试确定其中的常数 C 与指数 n 在上述 Re 及 Pr 的范围内，当方形柱体的截面对角线与来流方向平行时，可否用此式进行计算，为什么？解： 由 nr有Prlgellgl根据实验数据有： R1与mu成线性关系NulgRel rlPrlg31lNuRelg1.62 3.699 0.1141 1.5059 3.6992.0969 4.30
10、10 0.1970 1.8999 4.301 2.0681 4.6128 -0.052 2.1201 4.61282.3054 4.9542 -0.052 2.3574 4.9542678.09.3542.17nClg为直线在纵坐标上的截距。不能将上述关联式用于截面对角线与来流平行的情形，因为两种情形下流动方向与物体的相对位置不同。66、已知：如图，有人通过试验得了下列数据： smu/1， KWh2/0， smu/02， KWh2/50。设nCNPrRe。特征长度为 l。求：对于形状相似但 1的柱体试确定当空气流速为 15m/s 及 20m/s 时的平均表面传热系数。四种情形下定性温度之值均相
11、同。解：(1);5.701uRe,205.411 fffff Lu (2);.2,.22 fffffN(3);15Re,3 ffflhNu(4) ffl20,44。nmCuPre，对四种情况， mC、 nPr均相同，由 1、2 两情形得：nmff nffPr1025.7，由此得：m105.72，m=0.766。由（3）得：nffChr576.03，与（1）相除得： KmWhhhff 276.0376.0376.0.3 /5.342,52,/5.1/20；由（4）得：nffCPr76.04，与（1）相除得： Khhhff 276.0476.0476.0. /81.412,52,/5.2/0KmW
12、234， KmW4/8.。管槽内强制对流换热67、已知：（1）边长为 a及 b 的矩形通道：（2）同（1） ，但 ab；（3）环形通道，内管外径为 d，外管内径为 D；（4）在一个内径为 D 的圆形筒体内布置了 n 根外径为 d 的圆管，流体在圆管外作纵向流动。求：四种情形下的当量直径。解：ndDndDddbabdmmm2222243422168、已知：一常物性的流体同时流过温度与之不同的两根直管 1 与 2，且 21d，流动与换热已处于湍流充分发展区域。求：下列两种情形下两管内平均表面传热系数的相对大小：（1）流体以同样流速流过两管：（2）流体以同样的质量流量流过两管。解：设流体是被加热的，
13、则以式（5-54）为基础来分析时，有： 2.04.6.hucp，对一种情形， 2121,du，故： %7.281.8.1.02.028.12.018.21 fdd。若流体被冷却，因 Pr 数不进入 h 之比的表达式，上述分析仍有效。69、已知：变压器油 3/85mkg， 490Pr ,/08.25s。在内径为 30mm 的管子内冷却，管子长 2m，流量为 0.313kg/s。求：试判断流动状态及换热是否已进入充分发展区。解：23095108.350.146.3Re dum，流动为层流。按式（5-52）给出的关系式， 6784PrRe，而 .7/2l ，所以流动与换热处于入口段区域。6-10发电
14、机的冷却介质从空气改为氢气厚可以提高冷却效率，试对氢气与空气的冷却效果进行比较比较的条件是：管道内湍流对流传热，通道几个尺寸，流速均相同，定性温度为 50，气体均处于常压下，不考虑温差修正50氢气的物性数据如下： kgKJcPasmKWmkg p36.14,104.91042.9075. 63 ，611、已知：平均温度为 100、压力为 120kPa 的空气，以 1.5m/s 的流速流经内径为 25mm 电加热管子。均匀热流边界条件下在管内层流充分发展对流换热区 Nu=4.36。求：估计在换热充分发展区的对流换热表面传热系数。解：空气密度按理想气体公式计算3/12.37280mkgRTp，空气
15、的 与压力关系甚小，仍可按一物理大气压下之值取用，100时： ,23019025.9.1e,/109.2 66 smkg故为层流。按给定条件得：KmWdh /3436.。612、已知：一直管内径为 2.5cm、长 15m，水的质量流量为 0.5kg/s，入口水温为10，管子除了入口处很短的一段距离外，其余部分每个截面上的壁温都比当地平均水温高 15。求：水的出口温度。并判断此时的热边界条件。 解：假使出口水温 50“t，则定性温度302521“ ttf，水的物性参数为 42.5Pr,/.80,/618. 6smkgKmW 。41375.02.4.3Re dm。因 1fwt，不考虑温差修正，则
16、7.802.8.0fNu，Kmduhf /9.46025.187, kWtlfw 94.78150231 。另一方面，由水的进口焓 kgJi/，出口 gJi/3“，得热量im6.84.2095.“2 。1，需重新假设 “t，直到 1与 2相符合为止（在允许误差范围内） 。经过计算得 .47“t， kW.721。这是均匀热流的边界条件。613、已知：一直管内径为 16cm，流体流速为 1.5m/s，平均温度为 10，换热进入充分发展阶段。管壁平均温度与液体平均温度的差值小于 10，流体被加热。求：试比较当流体分别为氟利昂 134a 及水时对流换热表面传热系数的相对大小。解：由附录 10 及 13
17、，10下水及 R134a 的物性参数各为：R134a： 3.915Pr,/1028.,/08. 26smKmW ；水： 31574 ；对 R134a：KmWh 24.08.056 /3.168913123.0,.5Re对水： K24.00.86 /541675291370.2h,.5Re对此情形，R134a 的对流换热系数仅为水的 38.2%。614、已知： Pa5.下的空气在内径为 76mm 的直管内流动，入口温度为65，入口体积流量为 sm/023，管壁的平均温度为 180。求：管子多长才能使空气加热到 115。解：定性温度9156ft，相应的物性值为： 3/972.0mkg690.Pr,
18、15,/103.,/09.1 62 sKmWKkgJcp 在入口温度下， /04.，故进口质量流量： skgsm/98.5/2. 233 ，462107.1.16.984Re d，先按 60/dl计， KmWhNu 24000 /.7.35,73空气在 115 时， KkgJcp/9.，65时， kgJcp。故加热空气所需热量为： tmp 3.162507.150.1028. 33“ 采用教材 P165 上所给的大温差修正关系式： 8.436739.5.5.0 wftTc。所需管长： mtdhlfw 96.20185.0620.146.13807/9.2/ ，需进行短管修正。采用式（5-64
19、）的关系式：5.1.lcf， 所需管长为 2.96/1.0775=2.75m。615、已知：14 号润滑油，平均温度为 40，流过壁温为 80，长为 1。5m、内径为 22.1mm 的直管，流量为 800kg/h。80时油的 smkg/104.28。求：油与壁面间的平均表面传热系数及换热量。 解：40时 14 号润滑油的物性参数为： 152Pr,/102.4,/7.80,/146.0 263 smkgKmW，80时 32Pr，符合本书第二版式（4-64 ）的应用范围，于是：4.025.043.05. /Pr/rRe. ldNuwff ，2.13.17.8.16.64e 6d，9.670/5/,
20、92Pr0. l处于入口段状态， .432/5r/wf ，于是：.32967/11.1346.4.05.04.050 NuKmWh2/2.WAt 85.8.6. 616、已知：初温为 30的水，以 0.875kg/s 的流量流经一套管式换热器的环形空间。该环形空间的内管外壁温维持在 100，换热器外壳绝热，内管外径为 40mm，外管内径为 60mm。求：把水加热到 50时的套管长度。在管子出口截面处的局部热流密度是多少？解：定性温度40253ft，查得： mdD KkgJcskgKWp6 ,4.31Pr,/417,/13.,/.0c 6 6023.504. 2874Re22 c，skgw/10
21、5.86，流体被加热，按式（5-56） ，有：1.5 5.28/3.61.416702./Pre27, 10/8.1.03/18.0wffNuKmWh2/4.6.。由热平衡式 fwfwp tdlhtAhtmc“，得：mtdhlfw 2.3014.3650.14.387 。管子出口处局部热流密度为 /8kWthq617、已知：一台 100MW 的发电机采用氢气冷却，氢气初始温度为 27，离开发电机时为 88，氢气为 smkgKkgJcp /1087.,/24.14。发电机效率为 98.5%。氢气出发电机后进入一正方形截面的管道。求：若要在管道中维持 50Re,其截面积应为多大？解：发电机中的发热
22、量为 WQ666 105.105.10 这些热量被氢气吸收并从 27上升到 88，由此可定氢的流量 G：skgG/72.,5.2781024. 63。设正方形管道的边长为L，则有10Lu，其中:mGu 985.187., 5452。618、已知：10的水以 1.6m/s 的流速流入内径为 28mm、外径为 31mm、长为1.5m 的管子，管子外的均匀加热功率为 42.05W，通过外壁绝热层的散热损失为 2%，管材的 KmW/18.求：（1）管子出口处的平均水温；（2）管子外表面的平均壁温。 解：10水的物性为： 3/7.9kg19.4pc 2104.57 6103.vP05.2 WP9%)(放
23、（1）设出口水平均温度为 15，20水.98 83.pc 2. 6.v15水的物性：7. 17.4 1065. 105.2rP管截面积 21065.48. mssV/984701.03skgG/9 .kgkWtCtCPp 9.1)(.)(22 设出口温度为 2005483.401834.0与 41.099 接近，故出口平均水温为 20（2）管内壁的传热面积为：2.52. mS1ft153.87541056.2Revudf8.2507.8.03.404.8 rePN)/(2.6kmWdhum574129.1 fwtSt/)ln(121dtw12 5.14328/)02ln(09.4ww tlt
24、.5.736.46-19、已知：水以 1.2m/s 平均速度流入内径为 20mm 的长直管。 （1）管子壁温为 75，水从 20加热到 70；（2）管子壁温为 15，水从 70冷却到 20。求：两种情形下的表面传热系数，并讨论造成差别的原因。解： smw/.1 md02.（1）45)70(ft17.39616.2Re6vudf08.40.80.43ePr25395218.fffN)/(5kmWdhum （2） 6.173962.3.08.03.08.reR)/(5.2.164912m 因为加热，近壁处温度高，流体粘度减小，对传热有强化作用，冷却时，近壁处温度低，流体粘度增加，对传热有减弱作用。
25、6-20、已知：一螺旋管式换热器的管子内径为 d=12mm，螺旋数为 4，螺旋直径D=150mm。进口水温 20t，管内平均流速 u=0.6m/s，平均内壁温度为 80。求：冷却水出口水温。解：此题需假设 “t进行计算。经过数次试凑后，设 63“t，则5.41260ft，物性值： KkgJcsmKmWp/417,/10654.,/3. 2695.Pr/70,9 kgkg ，461097.54.012Reud。每根管长： 15702./8./,853 dlmDl ，63.3,./2./.1 wpc 采用式（5-56）得：75.8204.1.5/7.60195.4097.02. 3/8. Nu，K
26、mWh22/6358 ,传热量: kWtAh 96846.1 ,热平衡热量: tucdp 07.123176.09201.785.4“2 1与 2相差小于 1%，故 63“即为所求之值。6-21、已知：如图为现代储蓄热能的一种装置的示意图。h=0.25m， ml，圆管直径为 d=25mm，热水流过，入口温度为 60，流量为 0.15kg/s。周围石蜡的物性为：熔点为27.4，溶化潜热为 L=244Kj/kg， 2/70mkg。假设圆管的温度在加热过程中一直处于石蜡的熔点，求：把该单元中的石蜡全部溶化热水需流过多长时间。解：假定出口水温为 40C，则水的定性温度为 50C 水的物性参数KmW./
27、648.0 KgJmkgspap./417,5.3Pr,/1.98,159;6 230Rednq所以管流为湍流故 KmWdNuh./17946Pr0.23.08.又因为 ,5./l所以 1306., tmfl CttC热平衡方程ffpfqhA其中dlttfff ;2/1所以可得 25.43ftC与假定 0fC 相差较大，在假设 5.1ftC，水物性参数KmW./6. KgJmkgspap./475,6.3Pr,/3.987,15376204Rednq，是湍流因水被冷却KNuh./180rRe.23,60205./3dl 1,306.2, tmfl CttC热平衡方程ffpmfqtA其中dltt
28、fff ;2/1所以可得 4.3ftC壁温与液体温差 1,30.2twf ctt水与石蜡的换热量为Wcqffpm8.951而牛顿冷却公式 thAwf04322热平衡偏差%58.1/21 故上述计算有效 4.3ftC为使石蜡熔化所需热量为 WJVrQ9.10432/15.27所需加热时间 min562/s空气定性温度 )(ttwmC6-22、已知：在管道中充分发展阶段的换热区域0xthw。无论 wt或 b均可是轴线方向坐标 x 的函数，但上述无量纲温度却与 x 无关。求：从对流换热表面传热系数的定义出发，以圆管内流动与换热为例，证明在充分发展换热区常物性流体的局部表面传热系数也与 x 无关。解：
29、设在充分发展区，rftbw，则：constRftrdrbwR（此处 R 为管子半径） ，于是：sttrxhbwR6-23、已知：如图，一电力变压器可视为直径为 300m、高 500mm 的短柱体，在运行过程中它需散失热流量为 1000W。为使其表面维持在 47，再在其外壳上缠绕多圈内径为 20mm 的管子，管内通过甘油以吸收变压器的散热。要求外壳温度维持在47，甘油入口温度为 24，螺旋管内的允许温升为 6，并设变压器的散热均为甘油所吸收。27时甘油的物性参数如下： KkgJcmkgp/247,/9.12526780Pr,/86,0/109.72 KWsmkg。47时甘油的5。求：所需甘油流量
30、、热管总长度以及缠绕在柱体上的螺旋管的相邻两层之间的距离 s。解：假设：1、略去动能与位能的变化；2、略去管壁阻力。由热平衡，取 6温升，找出质量流率： skgtcqWtcqpmpm /0687.2410,10“ 8.519.72.4368Re2d，所以流动为层流。设流动与换热处于层流发展段，因为 10/3/dD，略去弯管作用不计，采用齐德-泰特公式，先假设长度，计算出 h，再从传热方程予以校核。设 L=6m， 17.206.9846.195.207/6084.514.3/1 NuKmWduh /7.5./8 ,WtL 03.143 由计算过程可见，对本例， 3/2/1LAH，即3/212L由
31、此得：5.121L，故：m5.479.061365.5.12 所能缠绕的圈数：3.2.0142.04.5dDLN圈。间距ms1053.4外掠平板对流换热6-24、已知：一平板长 400mm，平均壁温为 40。常压下 20的空气以 10m/s 的速度纵向流过该板表面。求：离平板前缘 50mm、100mm、200mm、300mm、400mm 处的热边界层厚度、局部表面传热系数及平均传热系数。解：空气物性参数为 KmW./0267. smv/10.6;70.Pr 26离前缘 50mm， uxStvxu 3314.5.4;31Re )./(7.5Pre64.0.8.232. 23/1/2/ KmWxh
32、pmx 同理可得：离前缘 100mm 处 KmWhhSt mx ./37.9;./9.13;04.2223 离前缘 200mm 处 848离前缘 300mm 处 Kmt mx ./.;./6.;5.223离前缘 400mm 处 hWhS 6198491046-25、已知：冷空气温度为 0，以 6m/s 的流速平行的吹过一太阳能集热器的表面。该表面尺寸为 m1，其中一个边与来流方向垂直。表面平均温度为 20。求：由于对流散热而散失的热量。解：102ft10空气的物性 705.Pr,15.2,6.420378.10.Reulx6.4Pr64.032N)(59.15832kmwh2mstw1.93)
33、0(6.)(06-26、已知：一摩托车引擎的壳体上有一条高 2cm、长 12cm 的散热片（长度方向与车身平行） 。 15t，如果 2t，车速为 30km/h，而风速为 2m/s，车逆风前行，风速与车速平行。求：此时肋片的散热量。解：按空气外掠平板的问题来处理。定性温度85210mt，空气的物性数据为 691.0Pr,/6.7,/039. 2sKW5610581.21Re uL，故流动为层流。KmWhN 23.05.0 /.3612.0/9.64,.973864.0thA226-27、已知：一个亚音速风洞实验段的最大风速可达 40m/s。设来流温度为 30，平板壁温为 70，风洞的压力可取 P
34、a510.。求：为了时外掠平板的流动达到 的 xRe数，平板需多长。如果平板温度系用低压水蒸气在夹层中凝结来维持，平板垂直于流动方向的宽度为 20cm 时。试确定水蒸气的凝结量。解：50237mt，查附录 8 得：698.0Pr,/1095.7,/8. 26smKW ，xxx 4.,1095.74Re 16，54.Pr 3/5.03/.Nu，KmWh 2/6.524.0/83,5.416,tA3.94072,在 70t时，气化潜热 kgJr/1.3，凝结水量hG45.01.234693。6-28、已知：如图，为了保证微处理机的正常工作，采用一个小风机将气流平行的吹过集成电路表面。求：（1）如果
35、每过集成电路块的散热量相同，在气流方向上不同编号的集成电路块的表面温度是否一样，为什么？对温度要求较高的组件应当放在什么位置上？（2）哪些无量纲影响对流换热？解：（1）不同编号的集成电路块的表面温度不一样，因为总流量较小，在吸收第一块集成电路块的热量后，自身的温度也随之上升，气流再送到下一块集成电路板所对流热量变小，两者间温差减少，未被带走热量就会加在集成电路板上，使之表面温度升高，故在气流方向上，集成电路块的表面温度逐渐在上升。对温度要求较高的组件应放在气流入口处或尽可能接近气流入口处。（2）在充分发展对流换热阶段，除 Re、Pr 数以外，由三个几何参数所组成的两个无量纲参数，如 S/L 及
36、 H/L，影响到对流换热。6-29、已知：飞机的机翼可近似的看成是一块置于平行气流中的长 2.5m 的平板，飞机的飞行速度为每小时 400km。空气压力为 Pa5107.，空气温度为-10。机翼顶部吸收的太阳能辐射为 2/80mW，而其自身辐射略而不计。求：处于稳态时机翼的温度（假设温度是均匀的） 。如果考虑机翼的本身辐射，这一温度应上升还是下降？解：不计自身辐射时，机翼得到的太阳能辐射=机翼对空气的对流换热。需要假定机翼表面的平均温度。设 5.6wt，则25.8.610mt，7.Pr,/10732,/0239. 2sKmW ，568.17.4Re ，46.Pr 3/18.03/80 Nu22
37、 /819.2,/45.29.2 mWthqKh 与所吸收的太阳辐射 800W 相差 2.4%，可以认为 5.w即为所求之解。计及机翼表面的自身辐射时，表面温度将有所下降。6-30、已知：如图，一个空气加热器系由宽 20mm 的薄电阻带沿空气流动方向并行排列组成，其表面平整光滑。每条电阻带在垂直于流动方向上的长度为 200mm，且各自单独通电加热。假设在稳定运行过程中每条电阻带的温度都相等。从第一条电阻带的功率表中读出功率为 80W。其它热损失不计，流动为层流。求：第 10 条、第 20 条电阻带的功率表读数各位多少。解：按空气外掠平板层流对流换热处理。第 n 条加热带与第一条带的功率之比 1
38、n/Q可以表示为：11/Qnn其中 thAthAQnn 111, ，故有：1111 nnn 5.03.03.05. Pr64.r64.0 LuuLh ，代入得：5.05.0./5.1 11 nnnQ，对623.00, 5.5.1n，对1.2,25.5.01，WQWQ 1.906.32.80,398.63.8210 。6-31、已知：要把一座长 1km、宽 0.5km、厚 0.25km 的冰山托运到 6000km 以外的地区，平均托运速度为每小时 1km。托运路上水温的平均值为 10。可认为主要是冰块的底部与水之间有换热。冰的融解热为 kgJ/14.5，当 Re 5时，全部边界层可以认为已进入湍
39、流。求：在托运过程中冰山的自身融化量。解：按流体外掠平板的边界层类型问题来处理，定性温度5210mt，按纯水的物性来计算，对局部 Nusselt 数计算式做 L,0的积分，得：3/18.0PrRe7.LLNuKmWhL 23/15.083/18.0 /9.86794.10563.7.r3.WtA95在 6000 小时托运过程中，冰的溶解量为kgG1058.61034.6.9冰块的原体积为 382m可见大约一半左右的冰在托运过程中融化掉了。外掠单管与管束6-32、已知：直径为 10mm 的电加热置于气流中冷却，在 Re=4000 时每米长圆柱通过对流散热散失的热量为 69W。现在把圆柱直径改为
40、20mm，其余条件不变（包括 wt） 。求：每米长圆柱散热为多少。 解： 46.0Re,40ReNu，直径增加一倍，Re 亦增加一倍， 618.0euRN，618.018.ddLh，W9.53.9618.0212 。6-33、已知：直径为 0.1mm 的电热丝与气流方向垂直的放置，来流温度为 20，电热丝温度为 40，加热功率为 17.8W/m。略去其它的热损失。求：此时的流速。解： KmWtdqhtdhfwlfwl 25/832041.08.7,q定性温度3024tm，701.Pr,/16,/067. 2smKW.1833Nu。先按表 5-5 中的第三种情况计算，侧36068.06.0Re1
41、459.24./ ，符合第二种情形的适用范围。故得：smd/.71.u3。6-34、已知：可以把人看成是高 1.75m、直径为 0.35m 的圆柱体。表面温度为 31，一个马拉松运动员在 2.5h 内跑完全程（41842.8m ） ，空气是静止的，温度为 15。不计柱体两端面的散热，不计出汗散失的部分。求：此运动员跑完全程后的散热量。解：平均速度sm/649.305.2841u，定性温度2315mt，空气的物性为： 702.Pr,/1034.5,/0261. 26smKmW ，07234.59Re，按表 5-5.有：5.2916.e026805.85.0Nu ，h2/1. ,WtA3.6737
42、.34在两个半小时内共散热 J610905605.26-35、已知：一管道内径为 500mm，输送 150的水蒸气，空气以 5m/s 的流速横向吹过该管，环境温度为-10。求：单位长度上的对流散热量。解：d=0.5m s=0.53.14=1.57 m702)1(5ft70空气的物性 694.0Pr,196.2,1. 26487502.5Re6ulx3.9Pre.03185.N)(687.922kmwhm wtsw 4361015.51)(0 6-36、已知：某锅炉厂生产的 220t/h 高压锅炉，其低温段空气预热器的设计参数为：叉排布置， 4,7621、管子 .，平均温度为 150的空气横向冲
43、刷管束，流动方向上总排数为 44。在管排中心线截面上的空气流速（即最小截面上的流速）为 6.03m/s。管壁平均温度为 185。求：管束与空气间的平均表面传热系数。解： 5.1672850ft70空气的物性 68135.0Pr,1689.3,09.326.71.4Re6ulx25.03.0.2.0)Pr(e)(35. wfsN60.73)68025.1()68135.0(2.79)46(35.0 02.0 182kmwhm 6-37、已知：如图，最小截面处的空气流速为 3.8m/s， 3tf，肋片的平均表面温度为 65， KW/98,肋根温度维持定值: mdsd10,2/1,规定肋片的 mH 值不应大于 1.5.在流动方向上排数大于 10.求：肋片应多高解：采用外掠管束的公式来计算肋束与气流间的对流换热，定性温度“50263tm， smKmW/1095.7,/283. 26 ，179.178Re6，由表（5-7）查得 .,48.C，KWhNu /.9601.23,05.342405.0,mHdhm75.8./,8.19.866-38、已知：在锅炉的空气预热器中，空气横向掠过
