传热学第六章答案.docx

第六章复习题I、什么叫做两个现象相像，它们有什么共性？答：指那些用相同形式并具有相同内容的微分方程式所描述的现象，假如在相应的时刻与相应的地点上与现象存关的物理做一一对干成比例,则称为两个现象相像.凡相像的现思都仃一个非常垂要的特性，即描述该现象的同名特征数（准则对应相等。（1）初始条件。指非秘态问题中初始时刻的初理量分布。（2）边界条件"所探讨系统边界上的温度（或热六密度）、速度分布等条件.（3>几何条件.换热表面的几何形态、位置、以及衣面的粗糙度等.<4>物理条件。物体的种类与物性。2 .试举出工程技术中应用相像原理的两个例f-.3 .当一个由若干个物理量所用成的试监数据转换成数目较少的无标纲以后,这个试验数据的性质起了什么改变？4,外擦单管与管内流淌这两个流淌现象在本质上有什么不同？5.对于外接管束的换热,整个管束的平均表面传热系数只有在流淌方向管排数大于行定值后才与指数无关，试分析缘由.答；因后排管受到前揖管尾流的影响（扰动）作用对平均表面传热系数的影响直到IO排管子以上的管子才能消逝。6、试简述充分发展的管内流淌与换热这一概念的含义.答：由于流体由大空间进入省内时，管内形成的边界层由零起先发展直到管子的中心找位St这种影响才不发生变法，同样在此时对流换热系数才不受局部对流换热系数的影响，7、什么叫大空间自然对流换热？什么叫有限自然对流换热？这与强制对流中的外部流淌和内部流淌有什么异同？答：大空间作自然对流时，流体的冷却过程马加热过程互不影响，当其流淌时形成的边界层相互干扰时，称为有限空间自然对流。这与外部流淌和内部流淌的划分有类似的地方,但流淌的动因不同，一个由外在因素引起的流淌，一个是由流体的温度不同而引起的流淌.8 .简述射流冲击传热时被冲击表面上局部表面传热系数的分布规律.9 .简述N“数，Pr数，Gr数的物理总义.可“数与质数有什么区分?10 .对丁新遇到的种对流传热现象，在从参考资料中找*换热的特征数方程时要留意什么？招似理与«!分析6-1,在一台缩小成为实物IzS的模型中，用20"C的空气来模拟实物中平均温度为2Wf空气的加热过程.实物中空气的平均流速为6.03ms,同模型中的流速应为若干？若帙型中的平均去面传热系数为195W(mjK),求相应实物中的俏.在这,实物中，模里与实物中流体的Pr数并不严格相等，你认为这样的模化试脸有无好用价值？解:根据相似理论，模型I块物中的Re应相等空气在20°。和20(FCH的物性参数为：20：*1=15.06X10hm:/./1,=2.59×102IV/MA：.Pr1=0.703200：V2=34.85x10f,«r/5,=3.93×IO2½,wAf.Pr,=0.680由她.=必匕匕=>U1=()(-2-)m,=W'X8X6.03=20.85，/SV,I1*34.85又Nu1.=Nii2用：2=A1.(¾=195×-x-=36.99W/(m2K)2482.59上述模化试物，虽然模型与流体的Pr数并不严格相等，但十分相近这样的模化试验是有剪对价值的“6-2,对于恒壁温边界条件的自然对液，试用麻纲分析方法导出：N=f(Gr,Pr)r提示：在自然对流换热中ga8起相当于强制对流中流速的作用，解：(ga,f)pc1.h1'T-i1.T2M1.Tifj1.26>-,T2mU'Ti1.-r=7-4=3=>(111.,112,0=()则各准内涵表达式如卜11ih1.,''t'(gat)j'5=阴2产二(g岫严#W(Kdr产展开:阳=M矿TtIMZ夕叮-""'1.1./ITE_M1.*W*d-6y-W-<1.-2rf.b1-r1.411解得：M=-1.c1.=0»d=0»a=1111.=h1.1.,°(ga°=MJ九=NU巧=M1.1.心2"f小7MAr2厂2厂<2小厂.=JW62k21.Xo2m2y2d2g-A27-3C2y2T2=>b2=0,c2=-,<2=12,«2=3/2各系数乘以2得：叼=P1/力-2°(gAr)'=".jjr'v'=Gr4=1.J'T2U,yM6w1.6,tmv1'£1'rr1f3Tzji_y-2-J65-<>-J<jj>».U<3=>M=-1.c3=1.d3=O“3=0仆=ci',''(gaA1.)'1=c=Pr即原则性准则方程：Nu=/(GnPr)6-3,试用址纲分析法证明.恒壁温状况下导出的N"=f(Gr,Pr)的关系式对于恒热波边界条件也是合适的,只是此时Gr数应定义为G/=gW'y'1.证明：在习四18的分析中以q代替AZ(因为此时热流密度已知，而Z中的壁温为未知,则有"=/(月函/"，必，%，°),仍以dp.4为基本变瑶，则有：n=Qp"a-n=N4:112=7rf(gcuf)(1.M-'F(jW,1(m1.,T'F.(ZJW1.eT)=Xm"七+F*广，-孙门MT*).0.a2=-1,c,2=-2f&=2,(i2=4112=Raq'pz'4=$磔-=Gr'得Av-；I1.=T>p%""%1.tII,=学,:.Nu=/(GrPr)6-4,已知：对于常物性流体横向拂过管束时的对流换热，当流湎方向上的排数大于10时，试验发觉,管束的平均表面传热系数h取决于下列因素：流体速度u：流体物性小,cps几何参数外S2。求：试用圻纲分析法证明，此时的对流换热关系式可以整理为：Nu=/(Re-Rr%sjd、s2d)解：葩本物理量有h、u、P、“、2、°，、d、4、S2、共九个，%本量纲有4个(时间T、长度1.、防IftM、温度Q).nK./=7.方程有五姐,选取“S，Z力为地本物理崎，得：111.=hua'XdnXZ1×j,=fuaXdW×2o×,i,4=CJ产×4ft'×Z1×j'11j=5,w,×dh'×f,×d1.nS=s2ua'×d'''Xc,Xd'3=MQT1.dtn=1.3=M1.FdaM1.Q'T-ydminu=1.T'了1=A1.IFe4Q-j'7TF7'1.Mi'*.,-M4=M.q.dQf厂01MM,*吗.Cj.qT：小1>4Aj*-2-5-3ri*v了J_,WjGqot.行=A1.r必Q-C7°$7叫得$%-一-,上式等号左边为无“I纲信因此等号方边各收纲的指数必为零（心纲和谐像理），故得:1+c1.÷1.=Oa1.+Z>1+c1.<1=O1+C2+d2=（）<?2=OCr=0UN=一=>a23c2d2=0z21-3+Ct2+h2+c2d-,=03=1c3+d3=0=一】-I-C3=Od、=-2-6r3-3q-4=OCi3=O2+%+。3-"?=O>3=C+"4=OG=O-c4=OH=1nV-%3c4</4=（）CI=（）1+4+d+q-4=Od=Cjq十%=OCS=O-CS=Oc1.=O=>-«5-3q4=O4s=O1+c5+久÷t5一4=Od=-1P;,i,.i:nd.,=Nuui'd'20/;1=J'"=Re川Pc,，"J1.XTW=W=Pr*=st''d'"','=11s=s2u,d'X,if三-d因此=典£，。回心)的关系式可转化为：Nu=/(Re.P吟争65、已知：有人曾经给出下列流体外掠正方形柱体(其一面与来流方向垂直的换热数据：NuRePr4150002.2125200003.911741(XX)0.7202900000.7求：采纳M，=CRe“PP的关系式来将理数据并取m=1.3,试确定其中的常数C与指数n在上述Re及Pr的范围内,当方形柱体的极面对用线与来通方向平行时，可否用此式进行计算,为什么？解：由M,=CRe"Pr”有IgNu=IgC+?IgRc+mIgPrIgAfM-IgPrRe依据试骆数据有：nt成规性关系IgNuIgRe-IgPrmIgNttIgPr3IgRe1.623.6990.11411.50593.6992.09694.30100.19701.89994.3012.06814.6128-0.0522.12014.6128230544.9542-0.0522.35744.95422.3574-1.5059n=0.6781C4.9542-3.699IgC为直线在纵坐标上的截距.不能将上述关联式用于截面对比线与来流平行的情形,因为两种情形下流淌方向与物体的相对位置不同.6-6.已知：如图,有人通过试验得了下列数据：=5ms."=4OW("'K).n,=20n/5,j=5OW(m').设M,=CRe"'Pr""特征长度为/.求：对于形态相像但/=1川的柱体试确定当空气波速为15ms及20ms时的平均表面传热系数.四种情形下定性温度之值均相同.、r40×0.5Nu1.=20=oU11.Re.=-1.-=15x0.57.5.解：>匕v!v,/.50x0.5M，,=f_25R%=中_20x0.510=;vfNn=CRcwPrn,对四种状况，C、Pr"、，"均相同，由|、2两情形得:I*,青猾p4由此祇20j21Y25V10/,11,=0.766.由(3)得:与相除得:hjf_(15vJ,76h120/4一9.5/巳Fwe20,与相除得:由(4)得：力ft766,儿=20×2"w'=34.25H,(n-K)hji(20/)包=20/4一(7.5/匕,'20.7M2()75.1=20×2.1.41.0w*=42.81VV(zm2-X,)，%=34.3W/(w'K)儿=42.8W/(m2K)管槽内强制对流换热6-7.已知：1边长为。及b的矩形通道：(2)同(I),但人“：3环形通道.内管外径为d,外管内径为D；(4)在一个内在为D的切形简体内布置了n根外径为d的阴管，流体在即管外作纵向流渐。求：四种情形下的当址直径.解:4ab2ab2(+b)a+h6-8.已知：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,F1.4流淌与换热已处干漏流充分发展区域。求：下列两种情形下两管内平均表面传热系数的相对大小：（I）流体以同样流速流过两管：2流体以同样的旗域流砥流过两管。""°"h02解：设流体是被加热的，期以式5-54）为范础来分析时，有；4h,对一种情形，%=%人=叫,故:尹粽丹匍僚11打©分若