传热试卷,对流

1、（5分）对管内强制对流换热，为何采用短管和弯管可以强化流体的换热？2、（5分）在流体温度边界层中，何处温度梯度的绝对值最大？为什么？有人说对一定表面传热温差的同种流体，可以用贴壁处温度梯度绝对值的大小来判断表面传热系数h的大小，你认为对吗？3、（5分）空气横掠垂直管束时，沿流动方向管排数越多，换热越强，而蒸汽在水平管束外凝结时，沿液膜流动方向管排数越多，换热强度降低，为什么？4、（5分）自然对流与强制对流换热机理有什么区别。一、（10分）为20℃的空气，以10m/s的速度纵向流过一块长200mm，温度60℃的平板。求离平板前沿50mm,100mm处的流动边界层和热边界层厚度。并求得平板与流体之间的换热量。（平板宽为1m）空气的热物理性质t/℃610/m2/s/W/(m·K)Pr3016.000.02670.7014016.960.02760.6995017.950.02830.698准则关联式：12130.664RePrNu层流；4513(0.037Re871)PrNu湍流边界层厚度：5.0Rexx；流动边界层与热边界层之比：13Prt二、（10分）水以2m/s的流速流过长为8m的直管，入口温度为20℃，出口温度为40℃，管内径d＝20mm，求对流换热系数和平均管壁温度。水的热物理性质t/℃610/m2/s/W/(m·K)Pr/kg/m3pc/kJ/(kg·K)201.0060.5997.02998.24.183300.8050.6185.42995.74.174400.6590.6354.31992.24.174500.5560.6483.54988.14.174三、（10分）一水平放置的蒸汽管道，管长1.5m，保温层外径为400mm，壁温为50℃，周围空气的温度为10℃。计算单位蒸汽管道外壁面的对流散热损失。准则关联式：PrnNuCGr（）形状流态参数Gr数适用范围Cn横圆柱层流过渡湍流0.480.01650.111/40.421/31.43×104~5.76×1095.76×109~4.65×10104.65×1010空气的热物理性质t/℃610/m2/s/W/(m·K)Pr2015.060.02590.7033016.000.02670.7014016.960.02760.699四、（10分）一块平板宽为1m，长为1.5m，在10℃的空气中保持90℃，如果空气流过平板时，板的一面与空气的对流换热量为3.75kW，试确定空气的流速。准则关联式：12130.664RePrNu层流；4513(0.037Re871)PrNu湍流空气热物理性质t/℃610/m2/s/W/(m·K)Pr4016.960.02760.6995017.950.02830.6986018.970.02900.696