高等传热学贾力答案pdf

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高等传热学作业

标签:文库时间:2025-02-15
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第一章

1-4、试写出各向异性介质在球坐标系(r、?、?)中的非稳态导热方程,已知坐标为导热系数主轴。

解:球坐标微元控制体如图所示:

热流密度矢量和傅里叶定律通用表达式为:

?T?1?T?1?T?q??k?T??kri?k?j?k?k (1-1)

?rr??rsin???''根据能量守恒:Ein?Eg?Eout?Est

??q??q??qr?T2?dr?d??d??qr2sin?drd?d???cprsin?drd?d? (1-2) ?r?????t????导热速率可根据傅里叶定律计算:

qr??kr?Trd??rsin?d? ?tk?Tq????dr?rsin?d? (1-3)

r??q????Tdr?rd?

rsin???k?将上述式子代入(1-4-3)可得到

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高等传热学部分答案

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7-4,常物性流体在两无限大平行平板之间作稳态层流流动,下板静止不动,上板在外力作用下以恒定速度U运动,试推导连续性方程和动量方程。 解:按照题意

v?0,?v?v??0 ?y?x故连续性方程

可简化为

?u?0 ?x?u?v??0 ?x?y因流体是常物性,不可压缩的,N-S方程为 x方向:

?u?uFx1?p?2u?2uu?v???v(2?2) ?x?y???y?x?y可简化为

?p?2vFx???2?0

?x?yy方向

?v?vFy1?p?2v?2vu?v???v(2?2) ?x?y???y?x?y可简化为

Fy??p?0 ?y

8-3,试证明,流体外掠平壁层流边界层换热的局部努赛尔特数为

Nux?1?rRe12Pr12

证明:适用于外掠平板的层流边界层的能量方程

?t?t?2tu?v?a2 ?x?y?y常壁温边界条件为

y?0时,t?twy??时,t=t?t?tw

t??tw

引入量纲一的温度???????2??v?a2 则上述能量方程变为u?x?y?y引入相似变量??Uyy?Re12?y??(x)x?x

??????1U?11?????(?)(?y)????(?) 有

?x???x2?xx2xU??????

高等传热学作业 (DOC)

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第一章

1-4、试写出各向异性介质在球坐标系(r、?、?)中的非稳态导热方程,已知坐标为导热系数主轴。

解:球坐标微元控制体如图所示:

热流密度矢量和傅里叶定律通用表达式为:

?T?1?T?1?T?q??k?T??kri?k?j?k?k (1-1)

?rr??rsin???''根据能量守恒:Ein?Eg?Eout?Est

??q??q??qr?T2?dr?d??d??qr2sin?drd?d???cprsin?drd?d? (1-2) ?r?????t????导热速率可根据傅里叶定律计算:

qr??kr?Trd??rsin?d? ?tk?Tq????dr?rsin?d? (1-3)

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rsin???k?将上述式子代入(1-4-3)可得到

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传热学答案

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传热学第四版课后习题详解

第一章

思考题

1. 试用简练的语言说明导热、对流换热及辐射换热三种热传递方式之间的联系和区别。

答:导热和对流的区别在于:物体内部依靠微观粒子的热运动而产生的热量传递现象,称为导热;对流则是流体各部分之间发生宏观相对位移及冷热流体的相互掺混。联系是:在发生对流换热的同时必然伴生有导热。

导热、对流这两种热量传递方式,只有在物质存在的条件下才能实现,而辐射可以在真空中传播,辐射换热时不仅有能 量的转移还伴有能量形式的转换。

2. 以热流密度表示的傅立叶定律、牛顿冷却公式及斯忒藩-玻耳兹曼定律是应当熟记的传

热学公式。试写出这三个公式并说明其中每一个符号及其意义。

答:① 傅立叶定律:向的温度变化率,“-”表示热量传递的方向是沿着温度降低的方向。

② 牛顿冷却公式:固体表面温度;

q???dtdtdx,其中,q-热流密度;?-导热系数;dx-沿x方

q?h(tw?tf),其中,q-热流密度;h-表面传热系数;tw-

4tf-流体的温度。

③ 斯忒藩-玻耳兹曼定律:q??T,其中,q-热流密度;?-斯忒藩-玻耳兹曼常数;T-辐射物体的热力学温度。

3. 导热系数、表面传热系数及传热系数的单位各是什么?哪些是物性参数,哪些与过程有

高等传热学基本方程推导

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本文详细推导了高等传热学的基本方程:连续性方程、动量方程和能量方程

方程推导

1.导热微分方程

x方向导入微元体的热流量为 x

x+dx方向导出微元体的热流量为: Tdydz x

x dx x x Tdx x ( dydz)dx x x x

同理可得y、z方向的导入、导出热流量。

根据能量守恒:导入微元体的总热流量+微元体内的生

成热=导出微元体的总热流量+微元体内能的增加 微元体内能的增加:dU c

Tdxdydz 微元体内的生成热:qdxdydz T T T T

经整理有: c z z q x x y y

该式可在(1)导热系数为常数;(2)导热系数为常数,无内热源(3)导热系数为常数、稳态(4)导热系数为常数、无内热源、稳态等情况下简化 T 1 T 1 T T

圆柱坐标系: c r 2 q r r r r z z

T 1 2 T 1 T 1 T

球坐标系: c r sin q r2 r r r2sin r2si

高等传热学对流理论1

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?2t?1dhh(h3dt)

12h3dxh1h2dx

d2tndt??dr2?rdr???0n?0Plate n?1Cylindern?2Sphere

h=∞, t∞=tw

d2t?dr2????0r?0,dtdr?0r?R,dtdr??h?(tw?t?)

高等传热学对流换热理论

参考文献:

1. 对流传热与传质,杨强生,高等教育出版社,1985

2. 对流传热传质分析,王启杰,西安交通大学出版社,1991

3. 相似理论及其在传热学中的应用,王丰,高等教育出版社,1990 4. A. Bejan, Convection Heat Transfer, Colorado University, New York,

John & Son Inc, 1995

5. W. M. Kays et al, Convection Heat and Mass Transfer, McGraw_Hill

Book Co, 1980

6. 强化传热及其工程应用,林宗虎,机械工业出版社,1991

7. Schliching H, Boundary Layer Theroy, 7th e

高等传热学对流理论1

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?2t?1dhh(h3dt)

12h3dxh1h2dx

d2tndt??dr2?rdr???0n?0Plate n?1Cylindern?2Sphere

h=∞, t∞=tw

d2t?dr2????0r?0,dtdr?0r?R,dtdr??h?(tw?t?)

高等传热学对流换热理论

参考文献:

1. 对流传热与传质,杨强生,高等教育出版社,1985

2. 对流传热传质分析,王启杰,西安交通大学出版社,1991

3. 相似理论及其在传热学中的应用,王丰,高等教育出版社,1990 4. A. Bejan, Convection Heat Transfer, Colorado University, New York,

John & Son Inc, 1995

5. W. M. Kays et al, Convection Heat and Mass Transfer, McGraw_Hill

Book Co, 1980

6. 强化传热及其工程应用,林宗虎,机械工业出版社,1991

7. Schliching H, Boundary Layer Theroy, 7th e

传热学

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传热学

摘要:

传热学是研究由温度差异引起的热量传递过程的科学。生成生活中,传热学应用广泛存在。对传热学的研究虽然由来已久,但其任然有着活力,虽然目前在一些行业取得了一定的成功,但是任然任重而道远,特别是当今基础工业,装备行业快速发展的时代犹是如此。

关键词:传热学 温度差 装备

一 传热学的发展

传热现象在我们的日常生活中十分普遍,不管是冬天取暖,还是夏天吹凉,不管是家里烧水,亦或是工厂炼油换热等,所有的这些现象无不包涵着传热学的相关知识。

早在1822年, 傅里叶根据大量的实验观察总结出了著名的导热公式即傅里叶导热定理,并在他的划时代名著—《热的解析理论》中通过严密的数学演绎奠定了现有热传导理论基础。从傅里叶导热定理出发,可以导出多维稳态和瞬态热传导方程[1]。由于对流换热的复杂性,人们更多的是采用实验的方法,其主要思路是利用N一S方程和能量方程,导出一些无量纲参数,利用大量的实验数据,拟合出无量纲数之间的准则关系式,并且根据相似理论,对相似理论进行推广使用来求解。 Prandil观察到对流过程中在贴近壁面处有一蠕动的薄层,大胆提出了边界层理论,使得流体力学基本问题得到解决,对流换热的研究从而进人了理论化阶段。

热传递的三种基本方式

传热学试题(答案)

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① Nu准则数的表达式为(A )

② 根据流体流动的起因不同,把对流换热分为( A)

A.强制对流换热和自然对流换热B.沸腾换热和凝结换热 C.紊流换热和层流换热D.核态沸腾换热和膜态沸腾换热 ③ 雷诺准则反映了( A)

A.流体运动时所受惯性力和粘性力的相对大小

B.流体的速度分布与温度分布这两者之间的内在联系 C.对流换热强度的准则

D.浮升力与粘滞力的相对大小

④ 彼此相似的物理现象,它们的( D)必定相等。

A.温度B.速度

C.惯性力D.同名准则数

⑤ 高温换热器采用下述哪种布置方式更安全?( D)

A.逆流B.顺流和逆流均可 C.无法确定D.顺流

⑥ 顺流式换热器的热流体进出口温度分别为100℃和70℃,冷流体进出口温度分别为20℃和40℃,则其对数平均

温差等于( )

A.60.98℃B.50.98℃ C.44.98℃D.40.98℃

⑦ 7.为了达到降低壁温的目的,肋片应装在( D)

A.热流体一侧B.换热系数较大一侧 C.冷流体一侧D.换热系数较小一侧

⑧ 黑体表面的有效辐射( D)对应温度下黑体的辐射力。

A.大于B.小于 C.无法比较D.等于

⑨ 通过单位长度圆筒壁的热流密度的单位

传热学

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一、(10分)如图所示的墙壁,其导热系数为50W/(m·K),厚度为50mm,在稳态情况下的墙壁内的一维温度分布为:t?200?2000x2,式中t的单位为℃,x单位为m.试求:

(1)墙壁两侧表面的热流密度;

(2)墙壁内单位体积的内热源生成的热量。

解:(1)由傅立叶定律:

q?Φdt??????(?4000x)?4000?xW/m2 AdxO x t ??50mm t?200?2000x2(2分)

所以墙壁两侧的热流密度:

(2)由导热微分方程

qx?0?4000??0?0W/m2 qx???4000?50?0.05?10000W/m2

d2tqv??0 dx2?(2分) (2分) (2分)

得:

d2tqv???2???(?4000)?4000?50?200000 W/m3

dx(2分)

二、(10分)用热电偶来测量气流的温度,热电偶结点可近似看作圆球,若气流和热电偶结点间的对流表面传热系数h?400W/(m2·K),比定压热容CP?400 J/(kg·K),密度??8000kg/m3。

(1)若时间常数为一秒,求热电偶结点的直径?

(2)若将初温为25℃、时间常数为1秒的热电偶放入200℃