传热学习题课对流换热部分.pptx

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1、会计学1传热学习题课对流传热学习题课对流(duli)换热部分换热部分第一页，共126页。第五章第五章 对流对流(duli)换热换热复复习题习题n n1.试用简明的语言说明热边界层的概念。答：在对流换热情况下，在固体附近存在一薄流体层，在该层中流体温度沿垂直壁面方向(fngxing)从壁面处的温度等于壁温，急剧变化到流体主流温度，而在流体主流区的温度变化率可视为零。第1页/共126页第二页，共126页。第五章第五章 对流对流(duli)换热换热复复习题习题n n2.与完全的能量方程相比，边界层能量方程最重要的特点是什么？答：完全二维稳态无内热源情况(qngkung)下的能量方程：；边界层能量方程

2、：。边界层能量方程的重要特点是：没有项 。第2页/共126页第三页，共126页。第五章第五章 对流对流(duli)换热换热复复习题习题n n3.3.式（式（5-45-4）与导热问题和第三类边界条件式）与导热问题和第三类边界条件式 （2-2-1717）有什么区别？）有什么区别？答：式（答：式（5-45-4），式（，式（2-172-17）为：）为：。两者的区别是：两式中的导热。两者的区别是：两式中的导热系数不同，（系数不同，（5-45-4）式中的导热系数是流体的，而）式中的导热系数是流体的，而（2-172-17）式的导热系数是固体壁的；两者的温度梯度）式的导热系数是固体壁的；两者的温度梯度不同，（

3、不同，（5-45-4）式中是流体边界层在壁面处的温度梯）式中是流体边界层在壁面处的温度梯度，而（度，而（2-172-17）式中的温度梯度是固体在与流体接触）式中的温度梯度是固体在与流体接触(jich)(jich)壁面处的温度梯度。式（壁面处的温度梯度。式（5-45-4）中的）中的h h未知，未知，（2-172-17）式中的）式中的h h已知。其它参数两者相同。已知。其它参数两者相同。第3页/共126页第四页，共126页。第五章第五章 对流对流(duli)换热换热复复习题习题n n4.式（5-4）表明，在边界上垂直于壁面的热量传递完全依靠导热(dor)，那么在对流换热过程中流体的流动起什么作用？

4、答：流体的流动作用为：保持边界层的厚度，因为边界层的产生是由于流体粘性而产生的，流体的流动速度是决定边界层的厚度的主要因素之一；把经边界层以导热(dor)形式交换的热量，通过流体流动传出或传入流动的流体，实现对流换热。第4页/共126页第五页，共126页。第五章第五章 对流对流(duli)换热换热复复习题习题n n5.对流换热问题完整的数学描写应包括什么内容？既然对大多数实际对流换热问题尚无法求得其精确解，那么建立对流换热问题的数学描写有什么意义？答：应包括：质量守恒方程式，即连续性方程；动量(dngling)守恒方程式，即纳维斯托克斯方程；能量守恒方程式。第5页/共126页第六页，共126页

5、。第五章第五章 对流对流(duli)换热换热复复习题习题n n对流换热问题的数学描写的意义为：对流换热问题的数学描写的意义为：从分析求解方面，可以根据实从分析求解方面，可以根据实际对流换热过程，数学公式中各参数及其导数的量级大小分析，简化际对流换热过程，数学公式中各参数及其导数的量级大小分析，简化方程，求得符合实际传热问题的近似解；方程，求得符合实际传热问题的近似解；从数学公式中，可看出动从数学公式中，可看出动量方程与能量方程存在类似形式，可利用比拟方法，建立两者关系，量方程与能量方程存在类似形式，可利用比拟方法，建立两者关系，利用阻力系数相对容易求解或容易测定，求解传热关系式；利用阻力系数相

6、对容易求解或容易测定，求解传热关系式；从实验从实验回归回归(hugu)(hugu)表面传热系数方面，通过控制方程和定解条件，运用相表面传热系数方面，通过控制方程和定解条件，运用相似原理及量纲分析，指导实验设计和数据回归似原理及量纲分析，指导实验设计和数据回归(hugu)(hugu)。第6页/共126页第七页，共126页。第五章第五章 对流对流(duli)换热换热习习题题n n5-1对于流体外掠平板的流动，试利用数量级分析(fnx)的方法，从动量方程引出厚度的如下变化关系式：解：在流动边界层中，y、v的量级是边界层厚度级，u、x的量级较大。在体积力和介质压力可忽略的情况下，稳态、二维、无内热源的

7、动量方程为：第7页/共126页第八页，共126页。第五章第五章 对流对流(duli)换热换热习习题题n n等号左端第一项比第二项大很多，忽略第二项；等号右端括号内第一项比第二项小很多，忽略第一项，面对常见(chn jin)流体是2量级。第8页/共126页第九页，共126页。第五章第五章 对流对流(duli)换热换热习习题题n n5-25-2对于油、空气及液态金属。分别对于油、空气及液态金属。分别(fnbi)(fnbi)有有PrPr1 1、Pr1Pr1、PrPr1 1。试就外掠等温平板的层流边界层流动，。试就外掠等温平板的层流边界层流动，画出三种流体边界层中速度分布与温度分布的大致图像画出三种流

8、体边界层中速度分布与温度分布的大致图像（要能显示出（要能显示出 与与tt的相对大小）的相对大小）解：解：20 20的液态金属水银：的液态金属水银：=11.410-8m2/s=11.410-8m2/s，Pr=2.7210-2Pr=2.7210-2第9页/共126页第十页，共126页。第五章第五章 对流对流(duli)换热换热习习题题n n2020的空气的空气(kngq)(kngq)：=15.0610-6m2/s=15.0610-6m2/s，Pr=0.703Pr=0.703第10页/共126页第十一页，共126页。第五章第五章 对流对流(duli)换热换热习习题题n n解：解：2020的的14#1

9、4#润滑油：润滑油：=410.910=410.910-6-6m m2 2/s/s，Pr=4846Pr=4846第11页/共126页第十二页，共126页。第五章第五章 对流对流(duli)换热换热习习题题n n5-35-3流体在两平行平板间作层流充分发展的对流流体在两平行平板间作层流充分发展的对流传热（见附图）。试画出下列传热（见附图）。试画出下列(xili)(xili)三种情形下充三种情形下充分发展区域截面上的流体温度分布曲线：分发展区域截面上的流体温度分布曲线：(1)qw1=qw2(1)qw1=qw2；(2)qw1=2qw2(2)qw1=2qw2；(3)qw1=0(3)qw1=0。解：解：(

10、1)qw1=qw2(1)qw1=qw2时，热边界时，热边界层相同，流体温度为抛物层相同，流体温度为抛物线分布线分布qw2qw1qw2qw1第12页/共126页第十三页，共126页。第五章第五章 对流对流(duli)换热换热习习题题n n(2)qw1=2qw2(2)qw1=2qw2时，时，qw1qw1侧热流量侧热流量大，流体温度被加热的温大，流体温度被加热的温度高，温度梯度大，形成度高，温度梯度大，形成的边界层薄，的边界层薄，qw2qw2侧热流量侧热流量小，流体温度被加热的温小，流体温度被加热的温度低，温度梯度小，形成度低，温度梯度小，形成的边界层厚的边界层厚(3)qw1=0(3)qw1=0时，

11、时，qw1qw1侧的热流量侧的热流量为为0 0，温度梯度为，温度梯度为0 0，qw2qw2侧侧热流量一定热流量一定(ydng)(ydng)，温度分布与，温度分布与正常相同，为抛物线分布正常相同，为抛物线分布qw2qw1=2qw2qw2qw1=0第13页/共126页第十四页，共126页。第五章第五章 对流对流(duli)换热换热习习题题n n5-45-4设某一电子器件的外壳可设某一电子器件的外壳可以简化成附图所示的形状，截以简化成附图所示的形状，截面呈正方形，上、下表面绝热，面呈正方形，上、下表面绝热，而两侧竖壁分别维持在而两侧竖壁分别维持在thth及及tc tc（thtcthtc）。试定性）。

12、试定性(dng xng)(dng xng)地画出空腔截面上空气流动的地画出空腔截面上空气流动的图像。图像。解：解：thth及及tc tc使近壁介质产生密度使近壁介质产生密度差，上下壁面绝热，无热量传差，上下壁面绝热，无热量传递，高温侧上升的气体的流速递，高温侧上升的气体的流速和温度高于低温侧上升的气体和温度高于低温侧上升的气体的流速和温度。从而形成如图的流速和温度。从而形成如图所示的环流。所示的环流。thtc绝热第14页/共126页第十五页，共126页。第15页/共126页第十六页，共126页。第16页/共126页第十七页，共126页。第17页/共126页第十八页，共126页。第18页/共12

13、6页第十九页，共126页。第19页/共126页第二十页，共126页。第20页/共126页第二十一页，共126页。第五章第五章 对流对流(duli)换热换热习习题题n n5-7温度为80的平板置于来流温度为20的气流中。假设平板表面中某点在垂直于壁面方向的温度梯度为40/mm，试确定该处的热流密度。解：气体的定性(dng xng)温度为：由于一般气体的导热系数与空气的非常接近，采用空气的导热系数：查附录5得，50时：=0.0283W/mK第21页/共126页第二十二页，共126页。第五章第五章 对流对流(duli)换热换热习习题题n n5-8取外掠平板边界层的流动由层流转变为湍流的临界雷诺数（R

14、ec）5105，试计算25的空气、水及14号润滑油达到Rec数时所需的平板长度(chngd)，取u=1m/s。解：查附录8和10，25时：第22页/共126页第二十三页，共126页。第23页/共126页第二十四页，共126页。第五章第五章 对流对流(duli)换热换热习习题题n n5-23对置于气流中的一块很粗糙的表面进行传热试验，测得如下的局部换热特征性的结果：其中特征长度(chngd)x为计算点离开平板前缘的距离。试计算当气流温度t=27、流速u=50m/s时离开平板前缘x=1.2m处的切应力。平壁温度tw=73。n n 解：由比拟理论，湍流时：第24页/共126页第二十五页，共126页。

15、第25页/共126页第二十六页，共126页。第五章第五章 对流对流(duli)换热换热习习题题n n5-10两无限大平板之间的流体，由于上板运动而引起的层流粘性流动，文献中常称库埃特流。若不计流体中由于粘性而引起的机械能的转换。试求解(qi ji)流体的速度与温度分布。上板温度为tw2，下板温度为tw1。Hyxtw2u(y)t(y)tw1uH第26页/共126页第二十七页，共126页。第五章第五章 对流对流(duli)换热换热习习题题n n解：由于(yuy)为两无限大板间的流动，流速场与温度场与x、z坐标无关，在稳态情况下，仅是y坐标的函数，传热学基本方程：第27页/共126页第二十八页，共1

16、26页。第五章第五章 对流对流(duli)换热换热习习题题n n在层流粘性流动条件(tiojin)下，y向速度v=0，x向速度u是y的函数，温度t是y的函数，传热学基本方程成为：n n边界条件(tiojin)为：第28页/共126页第二十九页，共126页。第五章第五章 对流对流(duli)换热换热习习题题n n速度和温度分布n n由于两板无限大，稳态情况下压力沿x方向的变化率为常数，积分简化(jinhu)动量方程可得：n n代入上下面的速度边界条件得：第29页/共126页第三十页，共126页。第五章第五章 对流对流(duli)换热换热习习题题n n速度和温度分布n n积分简化(jinhu)能量

17、方程可得：n n代入上下面的温度边界条件得：第30页/共126页第三十一页，共126页。第五章第五章 对流对流(duli)换热换热习习题题n n5-14 实验(shyn)测得一置于水中的平板某点的切应力为1.5Pa，如果水温与平板温度分别为15与60，试计算当地的局部热流密度。n n解：定性温度为：采用线性插值，查附录9得第31页/共126页第三十二页，共126页。第五章第五章 对流对流(duli)换热换热习习题题n n切应力与Re数的关系n n局部换热系数n n局部热流(rli)密度第32页/共126页第三十三页，共126页。第五章第五章 对流对流(duli)换热换热习习题题n n5-21

18、夏天，常常将饮料容器置于冰水中来冷却饮料。为了加速冷却，有人提出了这样一个专利：将饮料壳体（例如易拉罐）绕其轴线在冰水中做转动。如果能实现饮料瓶或易拉罐绕其轴线的纯转动，试从对流传热基本方程出发，分析(fnx)这样的方法能否加速饮料的冷却？第33页/共126页第三十四页，共126页。第五章第五章 对流对流(duli)换热换热习习题题n n答：能加速饮料的冷却。因为易拉罐中的饮料一般不灌满，当易拉罐水平放置时，上部有一气体空间。易拉罐转动起来后，由于饮料的粘性使饮料与罐体壁一起转动，饮料沿圆周方向发生层间相对运动(xin du yn dn)，其运动速度大于静止时，使Re数增大，边界层减薄，表面传

19、热系数增大，传热量加大，加速饮料的冷却第34页/共126页第三十五页，共126页。第六章第六章 单相对流传热的实验单相对流传热的实验(shyn)关联式关联式复习题复习题n n1.什么叫做两个同类的物理现象相似？相似的物理现象有什么共性？怎样才能做到两个物理现象相似？答：如果两个同类的物理现象，在相应时刻与相应地点上与现象有关的物理量一一对应成比例，则称此两物理现象彼此相似。共性：同名相似特征数相等，单值性条件(tiojin)相似。在两个同类物理现象的初始条件(tiojin)、边界条件(tiojin)、几何条件(tiojin)和物理条件(tiojin)相似时，可做到两个物理现象相似。第35页/共

20、126页第三十六页，共126页。第六章第六章 单相对流传单相对流传(lichun)热的实验关联式热的实验关联式复习复习题题n n2.试举出工程技术中相似原理应用的两个例子。答：泵、风机和压缩机的流体过程非常复杂，在泵、风机和压缩机的设计时常采用(ciyng)相似原理来进行实验和设计。换热设备的设计也常采用(ciyng)相似原理进行实验和设计。第36页/共126页第三十七页，共126页。第六章第六章第六章第六章 单相对流传热的实验单相对流传热的实验单相对流传热的实验单相对流传热的实验(shyn)(shyn)关联式关联式关联式关联式复习题复习题复习题复习题n n3.当一个由若干个有量纲的物理量所组

21、成的实验数据换成数目较少的无量纲量后，这个(zh ge)实验数据的性质与地位起了什么变化？答：可以极大地减少实验次数，并且根据相似原理，个别试验所得出的结果已上升到代表整个相似组的地位，所得结果具有一定的通用性。第37页/共126页第三十八页，共126页。第六章第六章 单相对单相对(xingdu)流传热的实验关联式流传热的实验关联式复习复习题题n n4-1.什么是内部流动？什么是外部(wib)流动？答：内部流动：换热壁面上的流动边界层与热边界层可能受到邻近壁面存在的限制，流体被约束在周边封闭的壁面内的流动。外部(wib)流动：换热壁面上的流动边界层与热边界层自由发展，不会受到邻近壁面存在的限制

22、的流动。第38页/共126页第三十九页，共126页。第六章第六章 单相对流传热的实验单相对流传热的实验(shyn)关联式关联式复习题复习题n n4-1.对流动现象而言，外掠单管的流动与管道内的流动有什么(shn me)不同？答：管道内的流动具有流动边界层特征。外掠单管的流动除具有边界层特征外，还要发生绕流脱体、产生回流、旋涡和涡束。第39页/共126页第四十页，共126页。第六章第六章第六章第六章 单相对流传单相对流传单相对流传单相对流传(lichun)(lichun)热的实验关联式热的实验关联式热的实验关联式热的实验关联式复习题复习题复习题复习题n n4-3.外掠单管与管内流动这两个流动现象

23、在本质上有什么不同？答：外掠单管换热壁面上的流动边界层与热边界层能自由发展，而管道内流动边界层与热边界层受到通道壁面存在的限制。外部流动中存在着一个(y)边界层外的区域，无论是速度梯度还是温度梯度都可以忽略第40页/共126页第四十一页，共126页。第六章第六章第六章第六章 单相对流传单相对流传单相对流传单相对流传(lichun)(lichun)热的实验关联式热的实验关联式热的实验关联式热的实验关联式复习题复习题复习题复习题n n5.外掠管束(gunsh)的平均表面传热系数只有当流动方向管排数大于一定数值后才与管排数无关，试分析其原因。答：流体外掠管排时在管排的前几排流体从均匀流开始，流经每排

24、后流动状态被从新分布，流体的湍动程度增高，由于流量和流动空间一定，流经几排后，湍动程度逐渐被稳定下来，使管束(gunsh)的平均表面传热系数与管排数表现为无关性。第41页/共126页第四十二页，共126页。第六章第六章 单相对流传热的实验单相对流传热的实验(shyn)关联式关联式复习题复习题n n6-1.说明充分发展管内(un ni)对流传热这一概念的含义。答：充分发展管内(un ni)流动是指管内(un ni)的流体状态不再发生变化，这时的边界层基本稳定，换热强度保持不变。第42页/共126页第四十三页，共126页。第六章第六章 单相对流传单相对流传(lichun)热的实验关联式热的实验关联

25、式复习复习题题n n6-2.6-2.试说明管槽内对流换热的入口效应并简释其原因。试说明管槽内对流换热的入口效应并简释其原因。答：入口效应：流体从大空间进入管槽时，流体边界层答：入口效应：流体从大空间进入管槽时，流体边界层厚度从零开始增长，靠近管槽中心的流动状态也逐渐从厚度从零开始增长，靠近管槽中心的流动状态也逐渐从均匀状态向最终的层流均匀状态向最终的层流(cn(cn li)li)或湍流状态发展。从进或湍流状态发展。从进口的均匀状态到最终的层流口的均匀状态到最终的层流(cn(cn li)li)或湍流状态之间的或湍流状态之间的区域称为入口段。区域称为入口段。入口段的热边界层较薄，局部表面传热系数比

26、充分发展入口段的热边界层较薄，局部表面传热系数比充分发展段高，随着边界层增厚，表面传热系数沿主流方向逐渐段高，随着边界层增厚，表面传热系数沿主流方向逐渐降低。如果边界层中出现湍流，则因湍流的扰动与混合降低。如果边界层中出现湍流，则因湍流的扰动与混合作用，又会使局部表面传热系数有所提高，再趋向一个作用，又会使局部表面传热系数有所提高，再趋向一个定值。定值。第43页/共126页第四十四页，共126页。第六章第六章 单相对流传热的实验单相对流传热的实验(shyn)关联式关联式复习题复习题n n7.说明大空间自然对流换热与有限空间自然对流换热的区别，这与强制对流中的外部流动及内部流动有什么异同？答：在

27、空间自然对流换热：流体(lit)的冷却过程与加热过程互不影响的自然对流换热。有限空间自然对流换热：流体(lit)的加热与冷却过程相互影响的自然对流换热。区别就是加热与冷却过程是否相互影响。第44页/共126页第四十五页，共126页。第六章第六章 单相对流传热的实验单相对流传热的实验(shyn)关联式关联式复习题复习题n n不同点有：流动状态不同，大空间自然对流和有限空间自然对流是自然对流；而强制对流的外部流动及内部流动是强制对流。大空间自然对流的边界层不受干扰，而强制对流外部流动的边界层受主流体流动的干扰。有限空间自然对流的边界层受到干扰程度比管内强制对流边界层受到干扰的程度小。相同点有：大空

28、间自然对流的边界层和强制对流外部流动的边界层，都不会受到邻近(ln jn)壁面存在的限制。有限空间自然对流和内部流动强制对流的传热均受到邻近(ln jn)壁面的限制。第45页/共126页第四十六页，共126页。第六章第六章 单相对流传单相对流传(lichun)热的实验关联式热的实验关联式复习复习题题n n8.8.简述射流简述射流(shli)(shli)冲击传热时被冲击传热时被冲击表面上局部表面传热系数的冲击表面上局部表面传热系数的分布规律。分布规律。答：当喷嘴表面离开被冲击物体答：当喷嘴表面离开被冲击物体的相对距离的相对距离H/DH/D比较大时，局比较大时，局部表面传热系数从滞止点的最高部表面

29、传热系数从滞止点的最高值向四周单调地下降，随值向四周单调地下降，随r r的增的增加，下降趋势逐渐减缓，在同一加，下降趋势逐渐减缓，在同一r/Dr/D下，局部表面传热系数随下，局部表面传热系数随ReDReD的升高而升高。的升高而升高。第46页/共126页第四十七页，共126页。第六章第六章 单相对流传单相对流传(lichun)热的实验关联式热的实验关联式复习复习题题 当H/D减少到1左右时，第二个峰值处的局部表面传热系数在ReD较高时已经与滞止点处的值接近。射流离开喷嘴后由于气流的卷吸作用而使流动中的湍流度急剧增加，同时气流到达壁面时，气流与壁面间的剧烈冲击作用也会使气流中的振动增加。这些因素综

30、合作用的结果，导致在一定(ydng)条件下局部表面传热系数的分布出现第二个峰值第47页/共126页第四十八页，共126页。第六章第六章 单相对流传单相对流传(lichun)热的实验关联式热的实验关联式复习复习题题 当当H/DH/D减少到减少到5 5左右时，左右时，随着随着ReDReD的增加，局部的增加，局部表面传热系数的分布开表面传热系数的分布开始出现第二个峰值，这始出现第二个峰值，这一趋势随着一趋势随着ReDReD的升高的升高而日益而日益(ry)(ry)明显明显第48页/共126页第四十九页，共126页。第六章第六章 单相对流传单相对流传(lichun)热的实验关联式热的实验关联式复习复习题

31、题n n9.9.简述简述NuNu数、数、PrPr数及数及GrGr数的物理意义，数的物理意义，NuNu数与数与BiBi数数有什么有什么(shn me)(shn me)区别？区别？答：答：NuNu数的物理意义：壁面上流体的无量纲温度梯数的物理意义：壁面上流体的无量纲温度梯度（注意度（注意 为流体的导热系数）；为流体的导热系数）；PrPr数的物理意义：数的物理意义：动量扩散厚度与热量扩散厚度之比的一种度量；动量扩散厚度与热量扩散厚度之比的一种度量；Gr Gr数是浮升力数是浮升力/粘性力比值的一种度量。粘性力比值的一种度量。NuNu数与数与BiBi数的区别在于导热系数数的区别在于导热系数 的不同，的不

32、同，NuNu数的数的 为流体的导热系数，为流体的导热系数，BiBi数的数的 为固体的导热系数。为固体的导热系数。第49页/共126页第五十页，共126页。第六章第六章第六章第六章 单相对单相对单相对单相对(xingdu)(xingdu)流传热的实验关联式流传热的实验关联式流传热的实验关联式流传热的实验关联式复习题复习题复习题复习题n n10.对于新遇到一种对流换热现象(xinxing)，在从参考资料中去寻找换热的特征方程时要注意什么？答：首先根据对流换热现象(xinxing)的特点，确定是强制对流换热，还是自然对流换热，或者两者的混合换热问题。对强制对流换热：。对自然对流换热：。对混合换热：。

33、第50页/共126页第五十一页，共126页。第六章第六章第六章第六章 单相对单相对单相对单相对(xingdu)(xingdu)流传热的实验关联式流传热的实验关联式流传热的实验关联式流传热的实验关联式复习题复习题复习题复习题n n11.11.如果把一块温度低于环境温度的大如果把一块温度低于环境温度的大平板竖直地置于空气平板竖直地置于空气(kngq)(kngq)中，试画出中，试画出平板上流体流动及局部表面传热系数分平板上流体流动及局部表面传热系数分布的图象。布的图象。答：随着时间延长靠近平板的空气答：随着时间延长靠近平板的空气(kngq)(kngq)温度下降，密度逐渐增加，向下温度下降，密度逐渐增

34、加，向下流动，在流动过程中传热继续进行，形流动，在流动过程中传热继续进行，形成上薄下厚边界层，如果壁面足够高，成上薄下厚边界层，如果壁面足够高，下部可能形成湍流流动，如图所示。当下部可能形成湍流流动，如图所示。当边界层薄时表面传热系数大，边界层厚边界层薄时表面传热系数大，边界层厚时表面传热系数小，局部表面传热系数时表面传热系数小，局部表面传热系数分布如图所示。分布如图所示。h冷空气层xo平板15题图第51页/共126页第五十二页，共126页。第六章第六章第六章第六章 单相对单相对单相对单相对(xingdu)(xingdu)流传热的实验关联式流传热的实验关联式流传热的实验关联式流传热的实验关联式

35、复习题复习题复习题复习题n n12.对于采用单个射流来冷却或加热物体表面的情形(qng xing),是否喷嘴出口到物体表面间的距离越近越好？答：不是。当喷嘴离物体表面过分近时，使喷嘴喷出的流体向平行于板面背离喷嘴中心方向流出时，由于流通面积很小，流速很高，壁面约束作用，使流体产生旋涡分离，向垂直壁面方向运动第52页/共126页第五十三页，共126页。第六章第六章第六章第六章 单相对单相对单相对单相对(xingdu)(xingdu)流传热的实验关联式流传热的实验关联式流传热的实验关联式流传热的实验关联式复习题复习题复习题复习题n n的部分大量增加，形成溅射，这部分流体可能形成珠状体与空气换热从而

36、损失热量，使传热效果变差。当距离不是过近时，流体不形成溅射，热损失大量降低(jingd)，传热效果是随喷嘴距物体表面的距离减小，而传热效果越好。第53页/共126页第五十四页，共126页。第六章第六章 单相对流传热的实验单相对流传热的实验(shyn)关联式关联式复习题复习题n n13.与已学习过的其他(qt)形式强制对流换热方式相比，射流冲击换热的复杂性表现在什么地方？答：复杂性表现在：（1）流体自喷嘴射出后，由于速度很高与周围静止流体产生剪切，生成旋涡，卷吸周围流体；（2）高速流体垂直撞击物体表面，使流体流动方向发生急剧改变，而流体的上表面自由无约束，流体的流速场和温度场分布复杂。第54页/

37、共126页第五十五页，共126页。第六章第六章第六章第六章 单相对流传热的实验关联单相对流传热的实验关联单相对流传热的实验关联单相对流传热的实验关联(gunlin)(gunlin)式式式式习题习题习题习题n n6-5.6-5.有人曾经有人曾经(cngjng)(cngjng)给出下列流体外掠正方形柱体给出下列流体外掠正方形柱体（其一个面与来流方向垂直）的换热数据：（其一个面与来流方向垂直）的换热数据：Nu Re Pr Nu Re Prn n 41 5 000 2.2 41 5 000 2.2n n 125 20 000 3.9 125 20 000 3.9n n 117 41 000 0.7 1

38、17 41 000 0.7n n 202 90 000 0.7 202 90 000 0.7采用采用Nu=CRenPrmNu=CRenPrm的关系式来整理数据并取的关系式来整理数据并取m=1/3m=1/3，试确定其中的常数试确定其中的常数C C与指数与指数n n。在上述。在上述ReRe及及PrPr的范围内，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？此式进行计算，为什么？第55页/共126页第五十六页，共126页。第六章第六章第六章第六章 单相对流传热的实验单相对流传热的实验单相对流传热的实验单相对流传热的实验(s

39、hyn)(shyn)关联式关联式关联式关联式习题习题习题习题n n解：方程(fngchng)可写成：第56页/共126页第五十七页，共126页。第57页/共126页第五十八页，共126页。第六章第六章 单相对流传单相对流传(lichun)热的实验关联式热的实验关联式习题习题n n不能用此式计算方形柱体的截面(jimin)对角线与来流方向平行时的情况。理由是这种情况与实验换热情况的定解条件不相似。第58页/共126页第五十九页，共126页。第六章第六章 单相对单相对(xingdu)流传热的实验关联式流传热的实验关联式习题习题n n6-8一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d1=

40、2d2。流动与换热均已处于湍动充分发展区域。试确定在下列两种情形下两管内平均表面传热系统的相对大小：n n （1）流体以同样的流速流过两管；（2）流体以同样的质量(zhling)流量流过两管。n n 解：因常物性，Prf不变：第59页/共126页第六十页，共126页。第60页/共126页第六十一页，共126页。第六章第六章 单相对单相对(xingdu)流传热的实验关联式流传热的实验关联式习题习题n n6-24一块(y kui)400mm的平板，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。试计算离平板前缘50mm、100mm、200mm、300mm、400mm处的热边界层

41、厚度、局部表面传热系数及平均表面传热系数。n n 解：首先计算定性温度，然后查附录8，得到空气在定性温度时的物性：第61页/共126页第六十二页，共126页。第62页/共126页第六十三页，共126页。第63页/共126页第六十四页，共126页。第六章第六章 单相对流传热的实验单相对流传热的实验(shyn)关联式关联式习题习题n n6-28 为保证微处理机的正常工作，采用一个小风机将气流平行地吹过集成电路块表面，如题图所示。试分析：（1）如果每个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(wnd)是否一样，为什么？对温度(wnd)要求较高的组件应当放在什么位置上？（2）

42、哪些无量纲量影响对流换热？HlS4123第64页/共126页第六十五页，共126页。第六章第六章 单相对流传热的实验关联单相对流传热的实验关联(gunlin)式式习题习题n n解：1.不一样。因为在气流方向上，前面的集成电路块散热至气流中，使气流温度逐步升高。在气流方向上，后面的集成电路块与气体的传热推动力下降，沿气流方向集成电路块的表面温度逐步升高。对温度要求(yoqi)较高的组件应当放在近气流进口的位置上。n n2.Nu、Re、Pr、Gr第65页/共126页第六十六页，共126页。第六章第六章 单相对流传热的实验关联单相对流传热的实验关联(gunlin)式式习题习题n n6-32 直径(z

43、hjng)为10mm的电加热圆柱置于气流中冷却，在Re=4000时每米长圆柱通过对流传热散失的热量为69W。若把圆柱直径(zhjng)改为20mm，其余条件不变（包括tw），问每米圆柱的散热量为多少？解：查表6-5，Re=4000时指数n=0.466；Re=8000时指数n=0.618第66页/共126页第六十七页，共126页。第六章第六章第六章第六章 单相对流传单相对流传单相对流传单相对流传(lichun)(lichun)热的实验关联式热的实验关联式热的实验关联式热的实验关联式习题习题习题习题n n圆柱(yunzh)直径为20mm，每米圆柱(yunzh)的散热量为第67页/共126页第六十八

44、页，共126页。第六章第六章第六章第六章 单相对流传单相对流传单相对流传单相对流传(lichun)(lichun)热的实验关联式热的实验关联式热的实验关联式热的实验关联式习题习题习题习题n n6-36.某锅炉厂生产的220t/h高压(goy)锅炉，其低温段空气预热器的设计参数为：叉排布置，s1=76mm，s2=44mm，管子为40mm1.5mm；平均温度为150的空气横向冲刷管束，流动方向的总排数为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。试确定管束与空气间的平均传热系数。管壁平均温度为185。n n解：首先计算定性温度，然后查附录8，得到空气在定性温度时的物性

45、：第68页/共126页第六十九页，共126页。第69页/共126页第七十页，共126页。第六章第六章 单相对流传热的实验关联单相对流传热的实验关联(gunlin)式式习题习题n n6-40将水平圆柱体外自然对流换热的准则式改写成为(chngwi)以下的方便形式：。其中系数C取决于流体种类及温度。对于空气及水，试分别计算tm=40、60、80的三种情形时上式中的系数C之值。n n解：空气在各计算温度下的物性数据：第70页/共126页第七十一页，共126页。第六章第六章第六章第六章 单相对流传热的实验关联单相对流传热的实验关联单相对流传热的实验关联单相对流传热的实验关联(gunlin)(gunli

46、n)式式式式习题习题习题习题第71页/共126页第七十二页，共126页。第六章第六章第六章第六章 单相对流传热的实验关联单相对流传热的实验关联单相对流传热的实验关联单相对流传热的实验关联(gunlin)(gunlin)式式式式习题习题习题习题n n水在各计算(j sun)温度下的物性数据：第72页/共126页第七十三页，共126页。第六章第六章 单相对单相对(xingdu)流传热的实验关联式流传热的实验关联式习题习题n n由（5-79）式 ，由表5-12，对横圆柱(yunzh)，n=1/4时，C1=0.48第73页/共126页第七十四页，共126页。第六章第六章 单相对流传单相对流传(lich

47、un)热的实验关联式热的实验关联式习题习题n n6-52 一水平(shupng)封闭夹层，其上、下表面的间距=14mm，夹层内是压力为1.013105Pa的空气。设一个表面的温度为90，另一表面为了30，试计算当热表面在冷表面之上及在冷表面之下两种情形下，通过单位面积夹层的传热量。第74页/共126页第七十五页，共126页。第六章第六章第六章第六章 单相对流传热的实验单相对流传热的实验单相对流传热的实验单相对流传热的实验(shyn)(shyn)关联式关联式关联式关联式习题习题习题习题n n解：a.当热表面(biomin)在冷表面(biomin)之下时，问题属水平空气夹层自然对流换热问题：第75

48、页/共126页第七十六页，共126页。第六章第六章 单相对流传热的实验单相对流传热的实验(shyn)关联式关联式习题习题n n解：b.当热表面在冷表面之上时，问题属水平空气(kngq)夹层的导热问题：第76页/共126页第七十七页，共126页。第六章第六章第六章第六章 单相对流传热的实验关联单相对流传热的实验关联单相对流传热的实验关联单相对流传热的实验关联(gunlin)(gunlin)式式式式习题习题习题习题n n6-58 温度为20的空气从直径d=10mm的喷嘴以20m/s的速度射出，垂直地冲击tw=100的平板上。环境温度t=20。试对l/d=2、3、4、5、6五种情形，计算在r/d=2

49、.57.5范围内的平均Nu数，由此可以得出什么(shn me)结论？n n解：定性温度：60，Pr=0.696,=18.9710-6m2/s，=0.029W/mK第77页/共126页第七十八页，共126页。第六章第六章 单相对流传热的实验关联单相对流传热的实验关联(gunlin)式式习题习题n n平均(pngjn)Nu数第78页/共126页第七十九页，共126页。第79页/共126页第八十页，共126页。第六章第六章第六章第六章 单相对流传热的实验单相对流传热的实验单相对流传热的实验单相对流传热的实验(shyn)(shyn)关联式关联式关联式关联式习题习题习题习题n n结论n n随着离喷射中心

50、的距离越远，表面(biomin)换热系数越小；喷射口距平板越近，表面(biomin)换热系数越大第80页/共126页第八十一页，共126页。第七章第七章 凝结凝结(nngji)与沸腾换热与沸腾换热复习题复习题n n1.什么叫膜状凝结，什么叫珠状凝结？膜状凝结时热量传递过程的主要阻力在什么地方？答：膜状凝结：凝结液体能很好地润湿(rn sh)壁面，它在壁面上铺成膜的凝结形式。珠状凝结：凝结液体不能很好地润湿(rn sh)壁面，它在壁面上形成一个个的小液珠的凝结形式。膜状凝结时热量传递过程的主要阻力在液膜层。第81页/共126页第八十二页，共126页。第七章第七章 凝结凝结(nngji)与沸腾换热