第十章习题答案

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1、10-1某窖炉侧墙高3m，总长12m，炉墙外壁温tw=170℃。已知周围空气温度tf=30℃，试求此侧墙的自然对流散热量（热流量）解：定性温度定性温度下空气的物理参数：由表10-2知垂直平板自然对流时特征尺寸为墙高h=3m，则：12查表10-2，得c=0.10，n=1/3∴侧墙自然对流散热量为：310-2一根L/d=10的金属柱体，从加热炉中取出置于静止的空气中冷却。试问：从加速冷却的目的出发，柱体应水平还是竖直放置（辐射散热相同）？试估算开始冷却的瞬间两种情况下自然对流表面传热系数之比（均为层流）解：在开始冷却的瞬间，可以设初始温度为壁温，因而两种情形下壁面温度相同。水平放置时，特征尺寸

2、为柱体外径；竖直放置时，特征尺寸为圆柱长度，L>d。近似地采用稳态工况下获得的准则式来比较两种情况下自然对流表面传热系数，则有：(1)水平放置.4(2)竖直放置.由此可知：对给定情形，水平放置时冷却比较快5解：定性温度定性温度下空气的物理参数：由表10-2知特征尺寸热面朝上：10-3一热工件的热面朝上向空气散热。工件长500mm，宽200mm，工件表面温度220℃，室温20℃，试求工件热面自然对流的表面传热系数6故为湍流。查表得7解：热面朝下：为层流，由表10-2知10-4上题中若工件热面朝下散热，试求工件热面自然对流表面传热系数8解：定性温度定性温度下空气的物性参数为：依题应为垂直安装，

3、则特征尺寸为H=42m.为湍流.10-5有一热风炉外径D=7m，高H=42m，当其外表面温度为200℃，与环境温度之差为40℃，求自然对流散热量9查表得自然对流散热量为10解：定性温度对于空气(1).查附录计算得，对于空气(2).对于水10-7在外掠平板换热问题中，试计算25℃的空气及水达到临界雷诺数各自所需的板长，取流速v=1m/s计算，平板表面温度100℃11解：采用试算法,假设管外侧壁温为60℃，则定性温度为查附录F得10-8在稳态工作条件下，20℃的空气以10m/s的速度横掠外径为50mm，管长为3m的圆管后，温度增至40℃。已知横管内匀布电热器消耗的功率为1560W，试求横管外侧

4、壁温12由此可知与假设外侧壁温不符，故重新假设，设壁温为80℃，则定性温度为由通用准则式知13查附录F得14与假设温度误差小于5%，是可取的。即壁面温度为79.80℃.15解：（方法一）为强制对流，定性温度为流体平均温度查附录F得为旺盛湍流。由于流体温差较大应考虑不均匀物性的影响，应采用实验准则式（10-23或24）计算Nuf10-10压力为1.013*105Pa的空气在内径为76mm的直管内强制流动，入口温度为65℃，入口体积流量为0.022m3/s，管壁平均温度为180℃，试问将空气加热到115℃所需管长为多少？16质量流量为17需热量为18入口段修正系数为LOGO（方法二）定性温度为

5、流体平均温度，查附录F得，在入口温度下LOGO故进口质量流量：先按计，LOGO空气在115℃时，65℃时，故加热空气所需热量为：由大温差修正关系式得：LOGO需进行短管修正所需管长为2.96/1.0775=2.75m所需管长：19解：定性温度查附录D得到:查附录F得到：依题意强制对流为湍流且相同。10-12管内强制对流湍流时的换热，若Re相同，在tf=30℃条件下水的表面传热系数比空气的高多少倍？20在该条件下，水的表面传热系数比空气高52.46倍。