当前位置：首页 > 传热学课后标记题目答案1-9
0.805?0.0266?1060720.805?295.5， Nu?0.0266Re2h?295.5?0.0261/0.35?22W/m?K,
?? ??Ah?t?3.1416?0.35?1.75?22??31?15??677.3W
6 在两个半小时内共散热2.5?3600?677.3?6095960?6.096?10J
6-38、已知：在锅炉的空气预热器中，空气横向掠过一组叉排管束，s1?80mm，
s2?50mm，管子外径d=40mm，空气在最小界面处的流速为6m/s，tw?133℃，在流动方向
上排数大于10，管壁平均温度为165℃。
求：空气与管束间的平均表面传热系数。
解：定性温度
t*?tm?tw?tf2?133?165?1492℃，得空气物性值为：
-62????0.0356W/m?K,??28.8?10m/s,Pr?0.683，
Re?ud??s1s26?0.04?8333,由?2,?1.25?6dd28.8?10，
0.556C?0.519,m?0.556，?Nu?0.519?8333?78.55 据表（5-7）得
h?Nu?78.55?0.0356??69.9W/m2?Kd0.04
??6-48、已知：一输送冷空气的方形截面的管道，水平地穿过一室温为28℃的房间，管道外表面平均温度为12℃，截面尺寸为0.3m?0.3m。注意：冷面朝上相当于热面朝下，而冷面朝下则相当于热面朝上。水平板热面向上时有：
Nu?0.54?GrPr?Nu?0.15?GrPr?1/41/3?10?1047?GrPr?1011?
1/4?GrPr?107?及水平板热面向下时有：Nu?0.27?GrPr??105?GrPr?1011
?特征长度为A/P，其中A为表面积，P为周长。
求：每米长管道上冷空气通过外表面的自然对流从房间内带走的热量。
解：不考虑相交面处的相互影响，
t??28?12?202℃，??0.0259W/?m?K?
?6??15.06?10,Pr?0.703,对竖壁，特征尺寸l?0.3，对上下表面，因为管道
A0.3?L??0.15P2L长度远大于截面尺寸，故.
1、竖壁：
GrPr?g??tl3?29.8?1/293??28?12??0.33126Pr??10?0.703?4.479?1015.062
6 Nu?0.59?4.479?10??1/4?48.3。
2、冷面朝上：
GrPr?g??tl3?21/41/4Nu?0.27?GrPr??0.27??5.599?105??0.27?27.35?7.386。
9.8?1/293??28?12??0.153125Pr??10?0.703?5.599?1015.0625Nu?0.54?5.599?103、下表面：
??1/4?14.77，
Nui??L??hiAi?t??A?tLi
111???0.3?1??28?12???2?48.3??7.386??14.77??0.0259?0.30.150.15?? ?0.3?16??2?4.1699?1.275?2.550??4.8?12.17?58.4W/m
6-55、已知：一太阳能集热器置于水平的房顶上，尺寸为1m?1m.在集热器的吸热表面上用玻璃作顶盖，形成一封闭的空气夹层，夹层厚10cm。该吸热表面的平均温度为90℃，玻璃内表面温度为30℃。
求：由于夹层中空气自然对流而引起的热损失。又，如果吸热表面不设空气夹层，让吸热表面直接暴露于大气之中（环境温度取为20℃）。试计算在表面温度为90℃时，由于空气的自然对流而引起的散热量。
解：（1）定性温度
tm?90?30?60?622℃，??0.029W/?m?K?,??18.97?10m/s，
9.8?1/333??90?30??0.13Pr?0.696,Gr?Pr??1012?0.696?3.451?106218.971/39.18?0.029Nu?0.061??3.415?106??9.18,h??2.66W/?m2?K?0.1
??Ah?t?1?2.66?60?159W。
（2）定性温度
tm?90?20?55?62????0.02865W/m?K,??18.46?10m/s 2℃，
9.8?1/328??90?20??0.253Pr?0.697,Gr?Pr??1012?0.697?6.684?107218.46据
7Nu?0.015?6.684?10习题5-65中推荐的公式有：
??1/3?60.51，
h?60.51?0.02865?6.934W/?m2K?,??Ah?t?1?6.934?70?485.4W0.25。
第七章
7-6、饱和温度为50℃的纯净水蒸汽在外径为25.4mm的竖直管束外凝结，蒸汽与管壁的温差
为11℃,每根管于长1.5m，共50根管子。试计算该冷凝器管束的热负荷。
50?(50?11)?44.5?l?990.3kg3?l?0.641W(m.k)2m，解：℃，，
3J2382.7?10?6ul?606.5?10，r＝kg，设流动为层流，
tm??g?r??41.13??uL（t-t）fw??lｈ＝
?9.8?2383?10?990.3?0.641?1.13???6606.5?10?1.5?11??＝Re?623142l3l1?4954.8W(m2.k)
4hL?t4?4954.8?1.5?11?rul2.383?106?606.5?10?6＝226.3＜1600，故为层流。
整个冷凝器的 热负荷Q=50×4954.8×3.1416×0.0254×1.5×11=326.2kW。
7-13、一卧式水蒸汽冷凝器管子的直径为20mm，第—排管子的壁温tw?15℃，冷凝压力为
4.5xl03Pa。试计算第一排管子每米长的凝结液量。 解：相应于4.5×103Pa的饱和温度为30.94℃，，
tm?30.94?15?22.97?232℃。
ul?943.3?10?6kg/(ms)，
?l?997.5kg/m3，
?l?0.605W/(m.K)1，
r?2438.5?103J/kg，?t?30.94?15?15.94℃，
?9.8?2438.5?103?997.52?0.6053?0.725???6943.3?10?0.02?15.94??h=
每米长管子上的凝结水量：
4?8340W（/m2.k）
G??dh?tr?3.1416?0.02?8340?15.94?3.425?10?3kg/s?12.33kg/h32438.5?10。
7-17为了强化竖管外的蒸汽凝结换热，有时可采用如附图所示的凝结液泄出罩。设在高l的竖
管外，等间距地布置n个泄出罩，且加罩前与加罩后管壁温度及其他条件都保持不变。试导出加罩后全管的平均表面传热系数与未加罩时的平均表面传热系数间的关系式。
如果希望把表面传热系数提高2倍，应加多少个罩？如果l／d＝100，为使竖管的平均表
面传热系数与水平管一样，需加多少个罩？
解：设加罩前平均表面传热系数为h0，加罩后为hn，则有：
h0～(1/L)4，hn～?1/?L/(n?1)??4，
11则
hn?1/?L/(n?1)???1h0(1/L)414?(n?1)14，
hn?214h(n?1)?2,n?1?16,n?16?1?15， 与欲使0，应有
设需把直管等分为几段才能使全管平均换热系数与水平管一样，则
有：
1414?g?lr?l??g?lr?l?n140.725?1.13???0.725?1.13()????ld?t??＝??l?100d/n??t??，即：100， 0.7254n?100()?16.9?171.13段，即共需17-1＝16各泄出罩。
7-25、直径为30mm的钢棒(含碳约1.5％)在100℃的饱和水中淬火。在冷却过程中的某—瞬间，
棒表面温度为110℃,试估算此时棒表面的温度梯度。沸腾换热表面传热系数可按式(6－15)估计。
解：h?44.8?t4.332323p0.5?44.8?(110?100)4.33?1.0130.5?9640W/(m2?K)，
这一对流换热量系通过工作表面里层的导热而传递到工作表面上，故有：
???t?h?t?r，
?th?t9640?10??????2634?C/m?r?36.6，负号表示温度沿半径方向减少。
第八章
8-4、一炉膛内火焰的平均温度为1500K，炉墙上有一着火孔。试计算当着火孔打开时从孔向外辐射的功率。该辐射能中波长为2?m的光谱辐射力是多少？哪种波长下的能量最多？
?T?Eb?C0??100??＝287W/m2 解：
c1??5Eb??c2/??T??9.74?1010W/m3e?1
?12T＝1500K时，?m?1.93?10m
8-9、钢制工件在炉内加热时，随着工件温度的升高，其颜色会逐渐由暗红变成白亮。假设钢件表面可以看成黑体，试计算在工件温度为900℃及1100℃时，工件所发出的辐射能中的可见光是温度为
4F?0;?T?800?m.K时
700℃的多少倍？?T?600?m.K时b?0???
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