传热学第七章答案...docx

第七章1 .什么叫原状凝聚,什么叫珠状凝聚？膜状凝聚时热出传递过程的主要阻力在什么地方？答：凝聚液体在壁面上铺展成版的凝聚叫膜状凝聚，腹状凝聚的主要热阻在液媵层,凝聚液体在壁面上形成液珠的凝聚叫珠状凝聚，2 .在努塞尔为于依状凝城理论分析的8条假定中，最主要的简化假定是哪两条？答：笫3条，忽视液膜慨性力，使动量方程得以简化：笫5条.膜内淞状是雄性的,即膜内只有导热而无对流.简化了能Ift方程.3 .行人说,在其他条件相同的状况下.水平管外的凝聚换热肯定比竖直管剧烈.这一说法肯定成立？答：这一说法不肯定成立，要看管的长径比。4 .为什么水平管外凝聚换热只介绍层流的准则式？常压下的水然气在'='，一=°*C的水平管外凝St假如要使液腴中出现湍流，试近似地估计一下水平管的直.径要多大？答：因为换热管径通常较小，水平管外域聚换热一般在层流范困。R1.4就如-J)对于水平横曲管：邛临界雷诺数Re,="g磔包匕1600aJa由'，=100C杳表：=2257依由=95c,查表：夕=96.85j/标/1=0.6815W/(，K)7=2<8.7×I04(w)d=976.3g7=2.O7wgJq万N即水平管管径达到2.07m时,流淌状态才过渡到林流.5 .试说明大容器沸帏的4Z曲，中各部分的换然机卉。6 .对于热流密度可控及壁面温度可控的两种换热忱形,分别说明限制热流密度小于临界热流密度及温差小于临界温差的意义.并针对上述两种情形分别举出一个工程应用实例.答：财于热流梆度可控的设备，如电加热器,限制热流密度小于临界热流密度，是为了防止设备帙烧毁，对于壁温可控的设备，如冷凝蒸发器，限制温差小于临界温不，是为了防止设备换独量下降。7 .试对比水平管外膜状旗景及水平管外原态沸粉换热过程的异同。答：稳定感态沸的9膜状数聚在物理上同胧相变换热.前者热fit必需穿过热阻较大的汽股.后者热疑必需穿过热阻较大的液膜.前者热晶由里向外，后者热尿由外向里.8 .从换热去面的结构而言，强化凝聚换热的M本思想是什么？强化沸胸换热的基本思想是什么？答：从换热衣面的结构而言，强化凝聚换热的基本思想是尽量减薄粘滞在换热表面上液膜的厚度强化沸将换热的基本思想是尽做增加换热表面的汽化核心数.9 .在你学习过的对流换热中.衣面传热系数计纾式中显含换热温丝的有哪几种换热方式？乂他换热方式中不显含温差是否意味着与图差没有任何关系？答：去面传热系数计豫式中显含换热温差的有凝聚换热和沸腾换热,.不显含温差并不意味着与温差无关，温差的影响隐含在公式适用范恸和物件计算中.10 .在图7-14所示的部歌曲线中,为什么稳定膜态沸娉部分的曲线会随Zkt的增加而快速上升？因为Wi着星面过热度的增加，辎射换热的作用越加明显.习JR基本»论与分析7-1,试将努泥尔于然气在驻壁上作层流眼状凝聚的理论解式（63）我示成特征数间的函数G，=咚Ja=CJT）形式，引入伽里略数V及雅各布数八grp1.tIx钿奶此一GW:u，I1XMS畏瓦等。好"*7-2、对于压力为01013MPa的水蒸气，试估算在T,=°C的状况下雅各布数之伯，并说明此特征数的遨义以及可能要用到这特征数的那些热传通现象。0cp(t,-tuyrs2257,x1.°'.*4220私“J/至IM1.=53.5A=-74220XK）,T”）代表了汽化潜热与液胰!热降之比;进一步一般化可写为"加，代表了相变漕热与相应的显热之比，在相变换热（瓶聚、沸胯、熔化、凝固等都可以用得上）.7-3,'、=40T的水蒸气及。=40T的R134a蒸气,在等海竖壁上膜状凝聚,试计舞离升X=O处为0.1m、0.5e处液膜厚度，设5c.1yS(X)=4u,itx4解：gp'r.近视地用凝计算物性，则：对水1.=0.635u1.=653.3IO-6p,=992.2r=2407X10'jkg,mac4=°.O75O%=4.286X1.(1.K1146.2=4912.6x10/?,=1146.2A71.1>Jr<:,，r=163.23X10对水:（X）=4”,4Arx/加r4x653.3x1.()fx.6355产9.8X992.2iX2407×10,A=(3.573×I0,6×=1.375x10?X=O1,6(x)=1.357X1(广X0.562=7.72«XIO,m=7.72«XIoYnImX=O56(X)=1357×IOT×0.5%=1.375×104×().H4Im=1.156×104nn对R134a：4u,iAx匕Mr44912.6IO60.075059.8×1146.22×I63.23xI0,(3.506×101.6)×.v×=2.433×IoTx%,X=O.1、S(X)=2.433X1()7X0.1%=1.368XK)Im=I.368X1Omm：X=O5、次X)=2.433IOT.5×=2.433×104.841.m=2.O46×1.0,mm7-4、当把一杯水倒在一块赤热的秩板上时.板面当上会产生很K跳动籽的小水滴,而且可以斑持相当段时间而不被汽化抻,试从传热学的观点来说明这一现象常称为荣登佛罗斯特(1.eidenfrost)现象,并从沸的换热曲线上找出起先形成这状态的点。解：此时在炙热的表面上形成了稔定的膜态沸膜,小水滴在气膜上蒸发，被上升的蒸汽带动.形成跳动,在沸腾曲线上相应于q<wn(见图6-11)的点即为起先形成现象的点.凝聚换编7-5,饱和水蒸气在高度1.=15m的竖管外表而上作层流膜状凝聚.水蒸气压力为p=2.5×10,t管子表面温度为123C.试利用努塞尔分析解计算离开管蹊为0.1m、0.2m、0.4m,0.6m及1.0m处的液膜厚度和局部表面传热系数.解：水蒸气P=25x1()'/"中应的饱和参数J=I27.2cr=2Si.3kJ/kg定性温度：1.=&+,，)/2=(1272+123)2=125r表得2=68.6×10jW1.(nK)=227.6×1()aHms)p=939Ag/阳'§_卜根”Tjq匕由1.MrJ4X227.6X10ftX68.6X10z(1.27.2-123)t9.8x939'×2181.8×IO5=(1.39I3×IO*X产=(0.013913v)××103mgrp2fIx9.8x2181.80,×939×68.61.×10*1.4227.6×10ft(1.27.2-123>1.5917X1.O15X解得X0.10.20.40.61.06(Inn)0.0610.0730.0860.0960.109hx1123294457942717763167-6、饱和淑收为50C的纯净水蒸汽在外径为25.4mm的竖出管束外被蝮，蒸汽与管壁的温先为11C,每根管于长1.5m,共50根管子.试计算该冷凝器根束的热负荷.解:5()÷(5()-11)2=44.5c.a=9903%A=064Ij“6065K)r=2三7x1.'%,设流淌为层流,1.13.幽以Fu1.(tr-tw)*%k)1139.8x2383XIOf,x9tX).3xQ.fr606.5XIO6×1.5×114h1.t4×4954.8×1.5×1.1.K、=ru<2,383×106×606.5XIO6=226.3<1600.故为层流.整个冷糠潺的热负荷Q=50X4954.8X3.1416X0.0254X1.5X11=326.2kW.7-7.立式氨冷凝器I1.1.外径为50mm的钢管制成.钢管外表向讯度为25C,冷凝甜度为30C.要求每根管子的氨凝聚以为0.009kg.试确定每根管子的长度.25+30解.M-2-c,P,=600.2kgmi1.=O.5IO5W/(m；C)u1.=2.11.×104Ag(n-v)r=1145.8×IO5J.1.=-由1.At=G.r,得：血血,设流淌为层漉，则有:11?9.8×1145.8×IO1×(<X).22xO.651()52.1.0,5=5370.3代入1.的计算式，得：(13129.91/所以J5370.3J0.009X1145.8X10,1.=3.1416x0.05x5x5370.3=3.293m_y,h5370.3x3.293/4三3986.6W(m2.k),4x3986.6x3.293x5R=I145.8×1O,2.1.1.×104=1086<1.600.故为层流。7-8.水蒸汽在水平管外凝聚.设管径为25.4mm.壁逊低于饱和温度5C.试计算在冷凝压力为5x10'Pa、5×IO4pa,10Pa及W'Pa下的凝聚换热表面传热系数.解：按式<64)计算,各压力下的物件及换热系数之值如下表示：Pd(W5Pa)0.050.51.010.0V(C)32.481.599.8179.8t11(C)34.984102.3182.3p(X?>993.98969.2956.7884.4W/<m.k)0.6260.67640.68350.6730u×106kg<m.s)J728.8379.02277.1151.0r/(KJkg>2425230522602015h/W/<m1J9.Xsi1.1.6()°X2.257×IO6×958.5×0.683283.I×I0-6x0.4x(I00-96).k)114501393315105161387-9、饱和温度为301C的M蒸汽在立式冷凝器中凝聚冷凝器中管束高3.5m,冷凝温度比噤温高4.4C,试问在冷凝潞的设计计算中可否采纳层流液腹的公式，物性多数可按30C计解;依据附录13,30C的粗液的物性参数为：q=585.4心/加二4=0.4583W/(加：C)v=2.I43×IO-711J9.8X1143850×595A2×0.4583先按层流计算.则:X=4322W,(mk)44322×34.41143850×0.2143×106×595.4=I587<IMM).的确属于层流范围.2.143XIO'7X3.0×4.4u(=335X1()f"kg(ms)”10、一工厂中采纳0.1MPa的饱和水蒸汽在一金属竖H的壁上麻聚，对网于壁面另一IW的物体进行加热处理.已知竖壁与蒸汽接触的表面的平均愤狙为70C,壁高1.2m.宽30Cm.在此条件下，一被加热物体的平均温度可以在半小时内上升30C,热确定这一物体的平均效容I也不考虑脓热损失。解：近似地取U=100C，p1.=.6kgm'r=2257.Ix10'J设为层流h邛”，).=1034.5(1600与假设一样.R4t1.f4x5431.7x1.2x3()'-M-2.257XIO"X335X105Q=A