传热学第五版部分习题解答

《传热学》第五版部分习题解答

第五章

5-13 解:本题应指出是何种流体外掠平板，设是水外掠平板。 由tm?60℃，查附录3 饱和水的热物理性质表得：

v?0.478?10?6m/s，pr?2.99 0.9?0.150.478?10?62

Rex?u??xv??2.82?10

5??5.0Re?13?x12x?5.0?(2.82?10?13?5)?12?0.15?103?1.41 mm

?t??pr

?1.41?2.99?0.98 mm

5-18 解：tm?tf?tw2?80?302?55℃

由附录2 ，查得空气的热物性参数为：

??2.865?10u??lv?2W/(m.K) v?18.46?1010?0.855?6 m2/s， pr?0.697

Rec??18.46?10?6?4.33?10?5?10

所以，此流动换热为层流换热。

xc?Rec?vu??5?10?18.46?10101135?6?0.923 m

hc?0.332?xcRecpr21132?0.332?2.865?100.923?2?25121?(5?10)?(0.697)3?6.46W/(m.K)

2

hl?0.332?lRepr?0.332?2.865?100.8151?(4.33?10)2?(0.697)3?6.94 W/(m.K)

2

h?2hl?2?9.64?13.88 W/(m2.K)

1

5-23 解： (注意：本题可不做)

参考课本p126页（15）到（5-33）式。

?d2t??0；y??t,t?tf得到 t?a?by?cy；y?0,t?tw；?2??dy?w2t?twtf?tw???f?y?t，代入速度场和该温度场于能量积分方程

ddx??t0??t??t，并且设，略去?的高阶项，可以得到?的表??u?tf?t?dy?a?????y?w?dt??，最后得到 ???tw?tf?dy?w??达式，进而得到?t的表达式。又因为hx??Nux?0.323Rex12?Pr13，Nu?0.646Re12Pr13

5-26 解：tm?tf?tw2?80?302?55℃

由附录2 ，查得空气的热物性参数为：

??2.865?10l?12?2W/(m.K) v?18.46?10?6 m2/s， pr?0.697

1l0?121h??04.4xldx?4.4?2?xl2?2?4.4?ll?2?4.4?l?2

=2?4.4?0.3

?12=16.07 W/(m2.K)

12或h?2hl=2?4.4?0.3

5?28 解：h1?q?t??=16.07 W/(m2.K)

15000140?30?136.4 W/(m.K)

2

tm1?tf1?tw12?140?302?85℃

由附录2 ，查得空气的热物性参数为： ?1?3.09?10tf2?tw22?2W/(m.K) v1?21.595?1020?702?6 m2/s， pr1?0.697

tm2???45℃

2

由附录2 ，查得空气的热物性参数为：

??22?2.80?10W/(m.K) v2?17.46?10?6 m2/s， pr1?0.6875

Re1?u?1?l1v?50?1121.595?10?6?2.32?106

Reu?2?l28.08?52?v?217.46?10?6?2.31?106

由题意可知：

两种情况属同类现象；单值条件相似；同名已定准则相等：即pr1?pr2;Re1?Re2。所以，这两现象相似。 因此：Nu1?Nu2 即

h1l1?h2l2?

1?2h1?0.0282?h1l1?2?136.4?l2?15?0.0309?24.7 W/(m2

.K)

5-33 解：

（1）本实验将涉及Nu、Re相似准则。 （2）应直接测量的物理量有：管长l、管内径d、管内流体温度tf、管壁温度tw。 （3）根据tf?10℃,由附录2 ，查得空气的热物性参数为：

??2.51?10?2W/(m.K) v?14.16?10?6 m2/s，Pr?0.705

实验点1：Reu1?l11?v?3.01?0.054114.16?10?6?1.06?10

Nuh1?l110?31???15.0?50?12.51?10?2?29.88

实验点2：Reu2?l22?v?8?0.05214.16?10?6?2.82?104

Nuh2?l22???31.5?50?10?322.51?10?2?62.75

实验点2：Reu3?l33?v?17?0.05314.16?10?6?6.0?104

3

Nu3?h3?l3??57.5?50?10?3?114.5

32.51?10?2实验点2：Reu4?l435.9?0.054?v?414.16?10?6?1.27?105

?3 Nuh4?l44???106?50?1042.51?10?2?211.2

（4）?Re1?Re2?Re3?Re4 Nu1?Nu2?Nu3?Nu4

?实验点1、2、3、4的现象不相似。

（5）lgRe1?4.03,lgNu1?1.48

lgRe2?4.45,lgNu2?1.80

lgRe3?4.79,lgNu3?2.06

lgRe4?5.10,lgNu4?2.32

实验点1、2、3、4标绘在lgNu?lg图上，如图所示。（请自己作图）（6）n?tg??l2?2.32?1.48l15.10?4.03?0.785?0.8

C?Nu.88Re0.8?29(1.06?104)0.8?0.018

?Nu?0.018Re0.8

（7）tf?50℃时，

??2.83?10?2W/(m.K) v?61?17.95?10 m2

/s。

Re?u?l28.9?0.08v?17.95?10?6?1.29?105?Re4

与实验点4的现象相似。

4

?2h?Nu??211.2?2.83?10l?0.08?74.7 W/(m2

.K)

（8）Re?u?l?23?0.065104v21.09?10?6?7.1?

此Re不等于实验点1、2、3、4现象的Rei(i?1,2,3,4),故与表中的实验现象不不能用表中数据求表面传热系数。

第六章

6-18 解：先假设是稳流换热。

'ttf?t''ff?2?160?1402?200℃

据此温度，查附录3水的物性表得：

?2f?66.3?10? W/(m.K) vf?0.158?10?6 m2/s ?f?136.4?10?6 N.s/m2

Prf?0.93

?f?863kg/m3 cp?4.505kJ/(kg.K) tw?250℃ ?w?109.9?10?6 N.s/m2

10.14Nu0.8?f?0.023RefPr3??ff??????

w?h?du1即：

md.8?0.14??0.023(v)0Pr3??ff???

ff???w?0.81p????f?0.14?f?0.023?um?rf3????d0.2???w?v0.8fh

根据题意：q?h(tw?tf)

h?qt?3.84?105?7680 W/(m2

.K)

w?tf250?20010.140.663?0.023?10.8?0.933???6?136.4?10??d0.2?109??.9?10?6??7680

相似，5

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