对流部分习题课

对流部分习题课1、有一块长为ml2，厚度为mm40，材料导热系数0.68W/mK的平板（假定平板在长度和宽度方向上为无限大），平放在绝热表面上，平板内具有均匀内热源43410W/mvq。现有平均温度Ctf40的11号润滑油以0.6m/su的速度从平板上表面流过，试计算：⑴润滑油和平板上表面之间的平均表面传热系数；⑵距平板上表面mm10处平板内的温度；⑶平板内的最高温度。（重大2004，30分）附注：⑴11号润滑油的物性参数近似选取：0.1405W/mK，6257.410m/s，Pr=723⑵流体外掠平板强制对流换热的实验关联式：3121PrRe664.0mNu3154Pr)871Re037.0(mNu5105Re2、对管内充分发展的紊流流动换热，试分析在其他条件不变的情况下，将流体加热相同温升，而流体流速增加一倍时，管内对流换热表面传热系数有什么变化？管长又有何变化？0.80.40.023RePrNu（重大2004，10分）3、某换热器中，冷却水以2m/s的流速流过直径d=20mm的长管，已知管内壁平均温度为80℃，欲将水从进口处的20℃加热到出口处的50℃，试计算对流换热表面传热系数和所需管长。（西建大2006，20分）准则方程：0.80.40.023RePrfffNu（紊流）0.14131.86RePrffffwdNul（层流）水的物性：t[W/m.K][kg/m3]pc[kJ/kg.K]610[m2/s]610[Pa.s]Pr200.599998.24.1831.00610047.02300.619995.74.1780.850801.25.42400.634992.24.1780.659653.14.31500.648988.14.1830.556549.23.544、两根横管具有相同的表面温度，均放置在同一环境里被空气自然对流所冷却。第一根管子的直径是第二根管子的直径的10倍。如果两根管子的PrGr值均处于741010之间，自然对流换热的准则关联式为：41Pr)(GrcNu。试求两管自然对流表面传热系数的比值（21hh）及单位管长热损失的比值（21llqq）？（重大2006，12分）习题解答1、解：⑴460.62Re2.091057.410ul，为层流1212134130.664RePr0.6642.0910723861.6mNu861.60.140560.52mmNuhl2W/mK⑵平板内导热微分方程：2v20qdtdy边界条件：00ydtdyfyydthttdy解得：22vvf2qqtyth距平板上表面mm10处平板内的温度：44224104100.040.040.034087.020.6860.5t℃⑶平板内的最高温度位于y=0处4424104100.040.0440113.520.6860.5t℃2、0.80.80.8ReudNuNuu流速增加一倍，则h提高0.821.74倍，即提高74%。要保持流体加热相同温升，即换热量增加一倍，则管长：2221.151.74hdlhllllhdh，即需加长15%。3、20503522fffttt℃620.02Re529800.75510fud，为紊流0.80.40.80.40.023RePr0.023529804.87260.6fffNu260.60.6268156.80.02fNuhd2W/mK2243.140.0299424.1783078.24kW4ppdmctuctmhdlt603043.2860lnln30mttttt378.24103.538156.83.140.0243.28mlhdtm4、0.250.2511111110.250.252222222PrPrcGrdhNudGrdhNudGrdcGrd0.25310.250.251220.253122210.5610gtddddgtdd0.250.750.75111211222122105.62llqhdldddqhdlddd