传热学习题 演示文稿幻灯片.pptVIP

例3：如图所示，对横掠正方形截面棒的强制对流换热进行实验测定，测得的结果如下：当u1=20 m/s 时，h1=50 W/(m2·K) ;当u2 =15m/s 时，h2 =40 W/(m2 K);假定换热规律遵循如下函数形式： Nu =CRemPrn，其中C，m, n 为常数。正方形截面对角线长为 L =0.5 m。试确定： 例3：空气以2m/s的速度在内径为10mm的管内流动，入口处空气的温度为20℃，管壁温度为120℃，试确定将空气加热至60℃所需管子的长度？ u=2m/s,tfˊ=20℃ d=10mm tf〞=60℃ l =？ tw=120℃ 解：空气的定性温度为tf=(20+60)/2=40℃，查出空气的物性参数为μf=19.1×10-6 Pa·s， ρ=1.128kg/m3， Pr=0.699， cp=1.005KJ/(kg·℃)， λ=2.76×10-2W/(m2·K)，当tw=120℃时，μw=22.8×10-6 Pa·s （1）判断流型，雷诺数： 层流 （2）选择公式 得 由能量平衡有： l=0.148m （3）校核 l =0.148m 所以公式选择正确。 解题思路： （1）求定性温度，查对应温度下的物性参数。 （2）判断流型。 （3）选择对应的对流换热公式。 （4）校核，是否需要修正/假设是否正确。 例：水平放置的蒸汽管道，保温层外径d0=383mm，壁温tw=48℃，周围空气温度t∞=24℃.试计算保温层外壁单位管长的对流散热量。 解：特征温度： 查表6-10得C=0.48，n=1/4； 以如图所示有限空间自然对流为例。如果空腔内的空气没有对流，仅存在导热，则： = 即：Numin=1 例6：对有限空间的自然对流换热，有人经过计算得出Nu数为0.5。请判断这一结果的正确性。 例7: 温度分别为100℃和40℃、面积均为0.5×0.5m2的两竖壁，形成厚δ=15mm的竖直空气夹层。试计算通过空气夹层的自然对流换热量? 解：空气的定性温度为tm=(100+40)/2=70℃，查出空气的物性参数为vm=20.02×10-6 m2/s， ρ=1.029kg/m3， λ=2.96×10-2W/(m2·℃)， αv=1/（273+70）=2.915×10-2K-1 ，Pr=0.694。 (1)判断流动形态 （GrδPr）m=1.003×104＜2×105，流动属层流。 (2)努塞尔准则数： (3)等效导热系数λe λe=Numλm=1.335×0.0296=0.0395W/（m·℃） （4）自然对流换热量 例1：压力为0.7×105Pa的饱和水蒸气，在高为0.3m，壁温为80℃的竖直平板上发生膜状凝结，求平均表面传热系数及平板每米宽的凝液量。 0.3m 80℃ 0.7×105Pa饱和水蒸气 g 0.7×105Pa的饱和水蒸气饱和温度为90℃，r=2283.1kJ/kg, tm=85℃， ρl=968.5kg/m3；λl=0.677W/(m·K)；η=335×10-6Pa·s。 例1: 直径为30mm和3mm的钢球，具有均匀的初始温度450℃，突然放入温度保持为100℃的恒温介质中，已知钢的导热系数为46.5W/（m K），比热为0.5KJ/(kg·K),密度为7600 kg/m3，钢球与介质间的对流传热系数为11.6 W/（m2·K) ，求两钢球被冷却到150℃分别需要多长时间。 解：对于球体： 故可用集总参数法。 解得： 直径为3mm的球体： 解得： 例2：用热电偶测量气流温度时，通常热电偶接点可近似看成一个圆球体。已知气流与热电偶接点的h＝400W/(m2·℃),热电偶材料物性数据为：c＝400J/(kg·℃),ρ＝8500kg/m3 热电偶接点的时间常数为τ＝1s，试确定： （1） 热电偶接点的直径d ； （2）如果把初温为t0＝25℃的热电偶放在温度t∞=200℃的气流中，问：当热电偶显示温度为t=199℃ 时，需要经历多少时间？ h＝400W/(m2·℃),c＝400J/(kg·℃), ρ＝8500kg/m3， τr＝1s， 求：（1） 热电偶直径d ； （2）如果t0＝25℃，t∞=200℃，当t=199℃ 时，需要经历多少时间？ 解：已知：h＝400W/(m2·℃)、c＝400J/(kg·℃),ρ＝8500kg/m3，τr=1s （1） （2）t0＝25℃、t∞=200℃、t=199℃ 解得： 例3:一直径为5cm,长为30cm的钢圆柱体,初始温度为30℃,将其放入炉温为1200℃的加热炉中加热,升温到800℃方可取出.设钢圆柱体与烟气间的复合换热表面传热系数为140W/(m2.K),钢的物性参数为：c=0.48kJ/(kg.K), ρ=7753kg/m3, ?=33W/(m.