传热学课后的题目详解整理

1、实用标准文案精彩文档3-15一种火焰报警器采用低熔点的金属丝作为传热元件，当该导线受火焰或高温烟气的作用而熔断时报警系统即被触发，一报警系统的熔点为500C,210W/(m K)，3g，( g )， 初始温度为25C。问当它突然受到650C烟气加热后，为在1min内发生报警讯号，导线的直径应限在多少以下？设复合换热器的表面换热系数为12W/(m2K)。解：采用集总参数法得:验证Bi数:3100.05，故可采用集总参数法。331一火箭发动机喷管，壁厚为9mm，出世温度为300C。在进行静推力试验时，温度2为1 7500C的高温燃气送于该喷管，燃气与壁面间的表面传热系数为1 950W/(m K)。

2、喷3管材料的密度8400kg/m，导热系数为24.6W /(mk),c560J/(kg K)。假设喷管因直径与厚度之比较大而可视为平壁，且外侧可作绝热处理，试确定：-exp(0hAcv)，要使元件报警则5000C500 65025 650exXhAcv)，代入数据得D=0.669mmhD0.0095实用标准文案精彩文档(1)为使喷管的最高温度不超过材料允许的温度而能允许的运行时间；(2)在所允许的时间的终了时刻，壁面中的最大温差；(3)在上述时刻壁面中的平均温度梯度与最大温度梯度。实用标准文案精彩文档解：Bi L 0.71341=0.769211000 17500.4360530 1750无限

3、长圆管61、在一台缩小成为实物1/8的模型中，用200C的空气来模拟实物中平均温度为200C空气的加热过程。实物中空气的平均流速为6.03m/s，问模型中的流速应为若干？若模型中的平均表面传热系数为195W/(m2K)，求相应实物中的值。在这一实物中，模型与实物中流体的Pr数并不严格相等，你认为这样的模化试验有无实用价值？解：根据相似理论，模型与 实物中的 Re 应相等空气在 20 C 和 200 C 时的物性参数为：20 C:115.066 210 m2/s,12.59 10 W/mK,Pr10.703200 C:234.85106m2/s,23.93 102W/m K,Pr20.680由U

4、l|U2I21 2U1()(b)U215.06 8 6.0320.85m/s21I34.85(1)InFo2-Fo1sin1cos1o2si n1cos1212-Fo 15.5s0.9993max(1丄)cos1max(10001750)(1cos0.76921)293肌59 451C/mcos( 1-)(cos11)1000293.9 1750(cos0.76921 1) 32 6550C/m0.009实用标准文案精彩文档又Nu1Nu2得：h2h1(”)19513.9336.99W /(m2K)12 18 2.59上述模化试验，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

5、化试验是有实 用价值的。实用标准文案精彩文档68、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，且dl2d2,流动与换热已处于湍流充分发展区域。求：下列两种情形下两管内平均表面传热系数的相对大小：（1）流体以同样流速流过 两管： （2）流体以同样的质量流量流过两管。解：设流体是被加热的，则以式（5-54）为基础来分析时,有:0.4060.4Cpu0.4 0.2h对一种情形，U1U2,d12d2，故:.0.8. 0.2mU1-08 . 0.2h?U2d20.80.2u1d1u2d20.81 1U11.8若流体被冷却，因2 2U2d2d11.828.7%Pr数不进入h之比的表达式，上述

6、分析仍有效。6-19、已知：水以水从20C加热到70C;（2）管子壁温为15C,水从70C冷却到20C。 求：两种情形下的表面传热系数，并讨论造成差别的原因。解：w 1.2m/s1（201.2m/s平均速度流入内径为20mm的长直管。d 0.020m（1 ）管子壁温为75C,(1 )tf70)45CRefudNufhm1.2 0.02639506.170.675 106-.0.80.40.023 39506.170.83.95204189.0519.05 64.15 102V0.023Ref PR(2)NuNud0.020.80.30.023RePr0.0236063.77W/(m2k)0 8

7、0 339506.17.3.925.164.896hm2164.896 64.15 1025289.05W /(m k)0.02因为加热，近壁处温度高，流体粘度减小，对传热有强化作用，冷却时，近壁处温度低,流体粘度增加，对传热有减弱作用。6-70、已知：对燃气轮机叶片冷却的模拟实验表明，当温度h35C的气流以u160m/s的速度吹过特征长度l1.15m、壁温tw1 300C的叶片时，换热量为实用标准文案精彩文档实用标准文案精彩文档两种情况下叶片均可作为二维问题处理，计算可对单位长度叶片进行。求：第二种工况下叶片与气流间所交换的热量。对二维问题换热面积正比于线形尺度（即以单位长度叶片作比较）15

8、00W。现在有第二种工况：t235c、u240m/sl20225mC、tw2340c解：1h2h1A , Re12A1t140 0.225Re1Re2NU2,hh1h 2I210.150.2250.6667因而有:8-120.6667齊340 3510.15300 351.151 ,21电炉的电功率为1KW，炉丝温度为847C，直径为1mm。电炉的效率为0.96。试确定所需炉丝的最短长度。4273 847dL30.96 103得L=3.61m9-6、试用简捷方法确定本题附图中的角系数X1,2。实用标准文案2精彩文档X3,1X3,20.5/20.25X1,3X2,311

9、 1z 1AD2-2 48A2 R20.06285504Eb15.67 ()41007304Eb 25.67 ()1003.14 0.220.01575188.4W /m26 272W / m解：因为X2,1Xh2A2A2R2 R 3/40.4244因为X2,11于滋雷万同龙軽氏（b）半滋內液颈习底面Xh2A2AiR22 R20.5（3）参考（2）,具有对称性,X1,2=0.5/4 0.125（4）假设在球得顶面有另一块无限大平板存在，由对称性知W半球内義面序】俺底亞球与无R!大千画X1,2=0.59-35设有如附图所示的几何体，半球表面是绝热的，底面被一直径（两部分。表面1为灰体,T1550

10、K，尸 0.35；表面2为黑体，T2=330K。试计算表面1的净辐射损失及表面3的温度。解：网络图如下:X1 2,31 X3,1 20.52A实用标准文案精彩文档1,2表面间的辐射换热量是由于绝热表面3的存在而引起的。10-9、已知t1300C，t1210C，t2100C,t2200 C，试计算下列流动布置时换热器的对数平均温差：(1)逆流布置；(2)一次交叉，两种流体均不混合；(3)12型壳管式，热流体在壳侧;(4)24型壳管式，热流体在壳侧;(5)顺流布置。111A11 0.350.35 0.0157118.3m63.7m2A3X3,2A3X3,1表面1的净辐射损失:Eb1Eb25188.4 672.4118.3 63.7 218.38W由Eb1Eb35188.4Eb3RT3118.3 63.7Eb31843.24W/m2又QEb3喩TT3424,6K实用标准文案精彩文档解：(1) t1t1t2210100 110trtmt1t2t1tr300 200100110 100104.9 CIn (t1/tr)ln( 110/100)2001000.5300 100t1t1R -t2t2由参考文献1，图917查得tm104.9 0.92