传输原理课后习题答案试题

0*104 7.84*418.71 587.712*104ln7.712*1045265s第十章对流3(T20)T79.17C与假设不符，故重新假设，设壁温为80C.则定性温度t(tt)wf(8020P)Nu121rr12rr2Nu1Nu2c(GP)n2rr2c1,nc2n0.53140.5914N2（17030）2.72*104w2.0*104 7.84*418.71 587.712*104ln7.712*1045265s第十章对流3(T20)T79.17C与假设不符，故重新假设，设壁温为80C.则定性温度t(tt)wf(8020P)Nu121rr12rr2Nu1Nu2c(GP)n2rr2c1,nc2n0.53140.5914N2（17030）2.72*104w2.一根L/d=10的金属柱体，从加热炉中取出置于静止的空气中冷却1PP1Z22或PP0ghP0第二章流体静力学（吉泽升版）2-1作用在流体上的力有哪两类，各有什么特点?的力，大小与面积成正比，由与流体接触的相邻流体或固体的作用而产生。2-2什么是流体的静压强，静止流体中压强的分布规律如何?静止流体中任意一点的静压强值只由该店坐标位置决定，即作用于一点的各个方向的静压强2-3写出流体静力学基本方程式，并说明其能量意义和几何意义。h可以互换，比势能总是相等的。2-4如图2-22所示，一圆柱体d＝0.1m，质量M＝50kg．在外求测压管中水柱高度H＝?代入数据得H=12.62m1435454(1A)Z0.67,XX，2A0.67,查表得X0.23。对面2和（1+A），X=1.5，Y=1，Z2（17030(1A)Z0.67,XX，2A0.67,查表得X0.23。对面2和（1+A），X=1.5，Y=1，Z2（17030）2.72*104w2.一根L/d=10的金属柱体，从加热炉中取出置于静止的空气中冷却体，夹层抽真空，夹层两内表面发射率都为0.05。试计算沸水刚注入瓶胆后，初始时刻水温的平均下降速率。1.009103J/Kg.0Crffa.Refvv3.140.038222.101061.67104水水2cc 4AB24水2-6两个容器A、B充满水，高度差为a0为测量它们之间的压强差，用顶部充满油的倒U形管将两容器相连，如图2.24所示。已知油的密度ρ油=900kg／m3，h＝0.1m，a＝0.1m。求两解：记AB中心高度差为a，连接器油面高度差为h，B球中心与油面高度差为b；由流体静PghPPA2PPB4P4g（a 2载荷F2。FbFa3 2-10水池的侧壁上，装有一根直径d＝0.6m的圆管，圆管内口切成a＝45°的倾角，并在这如果不计盖板自重以及盖板与铰链间的摩擦力，问开起盖板的力T面斜向下，盖板面为椭圆面，在面上取微元面dA,纵坐标为y，淹深板受到的总压力为AA盖板中心在液面下的高度为盖板受的静止液体压力为F=压力中心距铰链轴的距离为：a3bh0所示。已知hl＝0.9m，h2＝0.4m，h3＝1.1m，h4＝0.75m所示。已知hl＝0.9m，h2＝0.4m，h3＝1.1m，h4＝0.75m，h5＝1.33m。求各点61.810226710252.46在该条件下，水的表面传热系数比空气高52.46倍。第十一章辐射换·℃)的隔热材料，已知复合壁两侧表面温度分布750℃和55℃，试确定隔热层的厚度。解：由多层壁平板导104为旺盛湍流。由于流体温差较大应考虑不均匀物性的影响，应采用实验准则式（10-23或24）计算N2r220aB1流线与迹线重合，此流场流线微分方程为：MFlTx0故T=6609.5N2-14有如图2.32所示的曲管AOB。OB段长L1＝0.3m，∠AOB=45°，此管绕AO轴旋转。问转速为多少时，B点的压强与O点的压强相同?OB段中最低的压强是多少?位于何处?解：盛有液体的圆筒形容器绕其中心轴以等角速度ω旋转时，其管内PP0O点处面压强为Pz为Z轴建立坐标系B处的面压强为PPa2gZOB中的任意一点的压强为1L2PP222即OB中压强最低点距O处Lrsin450.15m代入数据得最低压强为Pmin=103060Pa第三章习题（吉泽升版）解：由此流场速度分布可知该流场为稳定流，931037)*0.46622k709.3k12．液态纯铝和纯铜分别在熔点（铝660℃，铜1083℃4Kg/m3Tt7.两块宽度为W931037)*0.46622k709.3k12．液态纯铝和纯铜分别在熔点（铝660℃，铜1083℃4Kg/m3Tt7.两块宽度为W，长度为L的矩形平板，面对面平行放置组成一个电炉设计中常见的辐射系统m处的水流速度v2，和直径d2解：以下出口为基准面，不计损失，建立上出口和下出口面伯努代入数据得：v.94242.210.210.80.110.2540.83411378.2W负号表示热量从2面传向1xyMQvA490Kg/sd2=50cm，d3＝25cm，已知断面平均速度v3＝10m/s，解：可压缩流体稳定流时沿程质量流保持不变，QQvAv1v2vAvA33A1vA33A2vAvA2233的表压强。解：表压强是指：实际压强与大气压强的差值。P0(Pa)1PPg(hh)4900(Pa)21253.4W/m2故：（1）板1的本身辐射为EE1517.70.810.80.80.85.67185体应水平放置。3.一热工件的热面朝上向空气散热。工件长500mm，宽200mm，工件表面温度220℃0273)44242.2w/EE b1b21,2Req号表示热量由2传导1）477.94242.20v的表压强。解：表压强是指：实际压强与大气压强的差值。P0(Pa)1PPg(hh)4900(Pa)21253.4W/m2故：（1）板1的本身辐射为EE1517.70.810.80.80.85.67185体应水平放置。3.一热工件的热面朝上向空气散热。工件长500mm，宽200mm，工件表面温度220℃0273)44242.2w/EE b1b21,2Req号表示热量由2传导1）477.94242.20vAvAAD2PP00A1hDv2aP2g=0.2L=75mmhhPP2a21AAa2gaA2vAvA解得PA=71.13KPa道轴线上的流速Umax，毕托管与倾斜(酒酒精密度ρ1=800kg衡状态可知：代入数据得H=12.62m（Fmg)(d/2)2g(Hh)2.5盛水容器形状如图2.23350.08752(2B),1XX0.08750.05850.029121,(2B)1B②由角系数的误，已修改）解：定性温度为t wf210025262.5C(1).对于空气查附录计算得v62.5Re衡状态可知：代入数据得H=12.62m（Fmg)(d/2)2g(Hh)2.5盛水容器形状如图2.23350.08752(2B),1XX0.08750.05850.029121,(2B)1B②由角系数的误，已修改）解：定性温度为t wf210025262.5C(1).对于空气查附录计算得v62.5Re(2).v62.5Re18.97Cvlvl对于水则有0.478Cvlvl20.0218.9710Rv33其中ZA=ZB,vA=0,此时A点测得得管中流量Q=12m/min，试判断水在管段中流动／m过AB两点的断面建立伯努利方程有：气maxZ2gAPZ气ABB的是总压记为PA*，静压为PB2气max酒精气P*-PABP*-PAB2gL2gLcosa12max气体质量流量:MvAvmaxA代入数据得M=1.14Kg/sdA=0.2m，dB=0.4m，高差h=1.0m，用压强表44测得PA＝7x10Pa，PB＝4x10Pa，用流量计测3vvAavAQ(m3/s)bHP0AAAB稳态导热中，已测的t1,t2,t3及t4分别为600℃，500℃，200℃及100℃，试求各层热阻的1,层流，查表得Nu0.58(2.267108)0.227.197c0.58,n15Nu29.197热稳态导热中，已测的t1,t2,t3及t4分别为600℃，500℃，200℃及100℃，试求各层热阻的1,层流，查表得Nu0.58(2.267108)0.227.197c0.58,n15Nu29.197热1．100W灯泡中钨丝温度为2800K，发射率为0.30。（1）若96%的热量依靠辐射方式散出，试分布为ux2,u解：由此流场速度分布可知该流场为稳定流，即：求解微分方程得过点(3,1,4)的流线方22hBBB2ghPH即：管内水由A向B流动。以过A的过水断面为基准，建立A到B的伯努利方程有：PP0AhP wbaB代入数据得，水头损失为hw=4m试列出两侧的边界条件。解：有砂型的一侧热流密度为Tn注：实际铸件凝固时有气隙形成，边界条件复杂，常采用第三类边界条件与水相接触的水垢层表面温度为111℃。通过锅底的热流密度q为42400W/m2，试求金属解：热量从金属锅底通过水垢向水传导的过程可看成单层壁导热，由公式（9-11）知TT11解：由多层壁平板导热热流密度计算公式（9-14）知每平方米墙的热损失为TT得44.8mm7505515005°的倾角，并在这切口上装了一块可以绕上端铰链旋转的盖板，h=2m，如图2.28所示。如果不计盖板自为y，淹深为h=y*sinθ,微元面受力为dFghdAgysindA板受到的总压力为FdFgsiny0*104 7.84*418.71 587.712*104ln7.712*1045265s第十章对流计算钨丝所需要最小面积；（2）计算钨丝单色辐射率最大时的波长解：（1）钨丝加热发光,按黑体辐射发出连每15°的倾角，并在这切口上装了一块可以绕上端铰链旋转的盖板，h=2m，如图2.28所示。如果不计盖板自为y，淹深为h=y*sinθ,微元面受力为dFghdAgysindA板受到的总压力为FdFgsiny0*104 7.84*418.71 587.712*104ln7.712*1045265s第十章对流计算钨丝所需要最小面积；（2）计算钨丝单色辐射率最大时的波长解：（1）钨丝加热发光,按黑体辐射发出连每13d2121查附录C知超细玻璃棉毡热导率L2216.冲天炉热风管道的内/外直径分别为160mm和170mm，管外覆盖厚度为80mm的石棉隔所以nd 1219.6w/m0.37m,t(16500C3000C)9750C8338.07w/m2外壁温度为400℃，要求隔热层外壁温度不超过50℃，而每米长管道散热量小于163W，试确定隔热层的厚度。400oC,d0.1m,t50oC,163w.2225oC1得d而d12237.5mm0.0375mnNuc（GP）n0.1（1.28NuH5043.2110235.39wm2CA（tt）5.3931104为旺盛湍流。由于流体温差较大应考虑不均匀物性的影响，应采用实验准则式（10-23nNuc（GP）n0.1（1.28NuH5043.2110235.39wm2CA（tt）5.3931104为旺盛湍流。由于流体温差较大应考虑不均匀物性的影响，应采用实验准则式（10-23或24）计算N自然对流表面传热系数之比（均为层流）解：在开始冷却的瞬间，可以设初始温度为壁温，因而两种情形下壁面温，板间间隔为S，长度L比W和S都大很多，试求板对板的角系数解：（参照例11-1）作辅助线ac和bd，q13xw0w及100℃，试求各层热阻的比例bc解：根据热阻定义可知RT,而稳态导热时各层热流量相同，由此可得各层热阻之比为2力的物理量，取决于材料的热物性bc。基本不变，从而使得砂型蓄热系数会有所增大13．试求高0.3m，宽0.6m且很长的矩形截面铜柱体放入加热炉内一小时后的中心温度。已两块无限大平板导热求解，铜柱中心温度最低，以其为则有：cV）浇铸入同样材料构成的两个砂型中，砂型的密实度也相同。试问两个砂型的蓄热系数哪个大？为什么？答：此题1,(2B)XXX0.150.1150.035B),1(2B),(1A)(2B),AX2.5*0.0(2).v62.5Re18.97Cvlvl对于水则有0.478Cvlvl20.0218.9710Rv0.356ddT3.140.0750.15(52.847.3)1210.在如图9-5所示的三层平壁的xy2）浇铸入同样材料构成的两个砂型中，砂型的密实度也相同。试问两个砂型的蓄热系数哪个大？为什么？答：此题1,(2B)XXX0.150.1150.035B),1(2B),(1A)(2B),AX2.5*0.0(2).v62.5Re18.97Cvlvl对于水则有0.478Cvlvl20.0218.9710Rv0.356ddT3.140.0750.15(52.847.3)1210.在如图9-5所示的三层平壁的xy20mFv21121222.26*104*36002.26*105*36000y0=1257k=984℃题有误）简化方法称为集总参数法。通常，当毕奥数Bi<0.1M时，采用集总参数法求解温度响应误差不大。对于无限大平板M=1，无限长圆柱M=1/2，球体M=1/3。特性尺度为δ=V/F。42.0*870*104542-6两个容器A、B充满水，高度差为a0为测量它们之间的压强差，用顶部充满油的倒U形管将两容器相4Kg/m3Tt7.两块宽度为W，长度为L的矩形平板，面对面平行放置组成一个电炉设计中常见的辐射系统Pa的空气在内径为76mm的直管内强制流动，入口温度为65℃，入口体积流量为0.022m3/s，管壁2.s1,依题应为垂直安装，则特征尺寸为H=42m.P0681rGPrr查表得gTH3v2Tc0.11542-6两个容器A、B充满水，高度差为a0为测量它们之间的压强差，用顶部充满油的倒U形管将两容器相4Kg/m3Tt7.两块宽度为W，长度为L的矩形平板，面对面平行放置组成一个电炉设计中常见的辐射系统Pa的空气在内径为76mm的直管内强制流动，入口温度为65℃，入口体积流量为0.022m3/s，管壁2.s1,依题应为垂直安装，则特征尺寸为H=42m.P0681rGPrr查表得gTH3v2Tc0.11 3 1 5265s）（rTv2NuH5043.2110235.39wm2C目的出发，柱体应水平还是竖直放置（辐射散热相同）？试估算开始冷却的瞬间两种情况下自然对流表面传热系数之比（均为层流）时，特征尺寸为柱体外径；竖直放置时，特征尺寸为圆柱长度，L>d。近似地采用稳态工况下获得的准则式来比较两种情况下自然对流表面传热系数，则有：Nu1Nu2cn此管绕AO轴旋转。问转速为多少时，B点的压强与O点的压强相同?OB段中最低的压强是多少?位于何处?解10-5（2此管绕AO轴旋转。问转速为多少时，B点的压强与O点的压强相同?OB段中最低的压强是多少?位于何处?解10-5（2）由维恩位移定律知，单色辐射力的峰值波长与热力学温度的关系T2.8976*103m.k，黑度得到实际物体辐射力的计算公式知：AE1AE11bCA()4103*0.96C(Dl)()4100=2，YZ0.67,1.33，XX查表得X2,(1X210.27A)0.04X21X2,(1A)X代8.73w(m2C)11NuddNu2L由此可知：对给定情形，水平放置时冷却比较快。所以为了加速冷却，圆柱体应水平放置。3.一热工件的热面朝上向空气散热。工件长500mm，宽200mm，工件表面温度220℃，室温20℃，试求工件热面自然对流的表面传热系数（对原答案计算结果做了修改）解：定性温度t 2定性温度下空气的物理参数：4.上题中若工件热面朝下散热，试求工件热面自然对流表面传热系数2.595wmC2180C定性温度下空气的物性参数为：依题应为垂直安装，则特征尺寸为H=42m.r计算钨丝所需要最小面积；（2）计算钨丝单色辐射率最大时的波长解：（1）钨丝加热发光,按黑体辐射发出连分解性A1.5XX2X1,22,1A2,11.51对表面2和A，X=1.5，Y=1Y，Z=1计算钨丝所需要最小面积；（2）计算钨丝单色辐射率最大时的波长解：（1）钨丝加热发光,按黑体辐射发出连分解性A1.5XX2X1,22,1A2,11.51对表面2和A，X=1.5，Y=1Y，Z=1，X2,型的蓄热系数与所选造型材料的性质、型砂成分的配比、砂型的紧实度及冷铁等因素有关！考虑温度影响时，浇注反射辐射（4）板1的有效辐射（5）板2的有效辐射（6）板1与2的辐射换热量解：由于两板间距极小，可视PmenGP查表得gTH3v2T13NuH3.1wm2C在外掠平板换热问题中，试计算25℃的空气及水达到临界雷诺数各自所需的板长，取流速v=1m/s计算，平板表面温度100℃（原答案计算有误，已修改）解：定性温度为t 22vRevC对于水则有CRvv5性温度计算有误，已修改）mmrReVdv(1A)Z0.67,XX，2A0.67,查表得X0.23。对面2和（1+A），X=1.5，Y=1，Z比例bc解：根据热阻定义可知RtT,而稳态导热时各层热流量相同，由此可得各层热阻之比为R:R:R2(示坐标系oxy，o点在自由液面上，y(1A)Z0.67,XX，2A0.67,查表得X0.23。对面2和（1+A），X=1.5，Y=1，Z比例bc解：根据热阻定义可知RtT,而稳态导热时各层热流量相同，由此可得各层热阻之比为R:R:R2(示坐标系oxy，o点在自由液面上，y轴沿着盖板壁面斜向下，盖板面为椭圆面，在面上取微元面dA,纵坐标,P0.686特征尺寸，L5002002350mm0.35m热面朝上：GPgTL3P9.81(220m22mmrwwww查表得ReVdv55.38wm2.C与假设温度误差小于5%，是可取的。即壁面温度为79.80℃.压力为1.013*105Pa的空气在内径为76mm的直管内强制流动，入口温度为65℃，入口体解：强制对流定性温度为流体平均温度流体平均温度T65115得900C，查查附录FfRqvdAqvdA由于流体温差较大应考虑不均匀物性的影响，应采用实验准则式（10-23或24）计算Nu9.解：UI150.1231.845w,15075237.5mm0.0375m1.8450.0375，20℃的空气以10m/s的速度横掠外径为50mm，管长为3m的圆管后，温度增至40℃。已知横管内匀面。9.9.解：UI150.1231.845w,15075237.5mm0.0375m1.8450.0375，20℃的空气以10m/s的速度横掠外径为50mm，管长为3m的圆管后，温度增至40℃。已知横管内匀面。9.直径为0.4m的球壳内充满N2，CO2，和水蒸气（H2O）组成的混合气体，其温度tg=527，当x=0，1，或y=kπ（k=0，1，2，……）时连续。3.4三段管路串联如图3.27所示，直径d质量流量qmd1L1.97mvN0.027RwNfudmp212.14入口段修正系数为1ddL13.34102L0.352.595wmC25.有一热风炉外径D=7m，高H=42m，当其外表面温度为0.608)221050.240.25113105Pma分别从图3.34102L0.352.595wmC25.有一热风炉外径D=7m，高H=42m，当其外表面温度为0.608)221050.240.25113105Pma分别从图11-25，11-27查得：C1.5℃的空气及水达到临界雷诺数各自所需的板长，取流速v=1m/s计算，平板表面温度100℃（原答案计算有热1．100W灯泡中钨丝温度为2800K，发射率为0.30。（1）若96%的热量依靠辐射方式散出，试61.8102wm10C水空图3.30所示，用毕托管测量气体管道轴线上的流速Umax，毕托管与倾斜(酒精)微压计相连。已知d=2为y，淹深为h=y*sinθ,微元面受力为dFghdAgysindA板受到的总压力为FdFgsiny：盛有液体的圆筒形容器绕其中心轴以等角速度ω旋转时，其管内相对静止液体压强分布为：PP0图3.30所示，用毕托管测量气体管道轴线上的流速Umax，毕托管与倾斜(酒精)微压计相连。已知d=2为y，淹深为h=y*sinθ,微元面受力为dFghdAgysindA板受到的总压力为FdFgsiny：盛有液体的圆筒形容器绕其中心轴以等角速度ω旋转时，其管内相对静止液体压强分布为：PP0以A点为原点021.30.16.冲天炉热风管道的内/外直径分别为160mm和170mm，管外覆盖厚度为80mm的水Nu28004mTTb28004空空12．管内强制对流湍流时的换热，若解：定性温度tfRe相同，在tf=30℃条件下水的表面传热系数比空气空气为湍流，故Re相同水（Pr空气空气1．100W灯泡中钨丝温度为2800K，发射率为0.30。（1）若96%的热量依靠辐射方式；（0.3C5.67W/m2KCA100*96%A1=9.2*10-5（2）由维恩位移定律知，单色辐射力的峰值波长与热力学温度的关系=1.034*10-6mm3.一电炉的电功率为1KW，炉丝温度为847℃，直径为1mm，电炉的效率（辐射功率解：由黑度得到实际物体辐射力的计算公式知：AE1AE连，如图2.24所示。已知油的密度ρ油=900kg／m3，h＝0.1m，a＝0.1m。求两容器中的压误，已修改）解：定性温度为t wf210025262.5C(1).对于空气查附录计算得v62.5Re示，一变直径的管段AB，直径dA=0.2m，dB=0.4m，高差h=1.0m，用压强表44测得PA＝）浇铸入同样材料构成的两个砂型中，砂型的密实度也相同。试问两个砂型的蓄热系数哪个大？为什么？答：此题BBA32XB连，如图2.24所示。已知油的密度ρ油=900kg／m3，h＝0.1m，a＝0.1m。求两容器中的压误，已修改）解：定性温度为t wf210025262.5C(1).对于空气查附录计算得v62.5Re示，一变直径的管段AB，直径dA=0.2m，dB=0.4m，高差h=1.0m，用压强表44测得PA＝）浇铸入同样材料构成的两个砂型中，砂型的密实度也相同。试问两个砂型的蓄热系数哪个大？为什么？答：此题BBA32XB1X2BXXX(2B),ABABA32(2B),A5X2A4.试确定图11-28中两种几何结构的角系数X12,XX1BX1BXB1XAB,1A1XXB1X,X152XX所以XXYXZZXX(2B),AXYZ，XX查表得X,X1BYXY X3XZXZX,,所以XXX1B②由角系数的分解性XX2X1对表面2和A，X=1.5，Y=1XX,,YXZXX2A,00mm，sinα，，酒精密度ρ1=800kg／m量。，气体密度ρ2＝1.66Kg/m；Umax=1=0.441*105Pa，试求混合气体的发射率解：N为透明体，无发射和吸收辐射的能力。射程L=0.6强差。解：记AB中心高度差为a，连接器油面高度差为h，B球中心与油面高度差为b；由流体静力学公式知：，出口直径d=0.075m；00mm，sinα，，酒精密度ρ1=800kg／m量。，气体密度ρ2＝1.66Kg/m；Umax=1=0.441*105Pa，试求混合气体的发射率解：N为透明体，无发射和吸收辐射的能力。射程L=0.6强差。解：记AB中心高度差为a，连接器油面高度差为h，B球中心与油面高度差为b；由流体静力学公式知：，出口直径d=0.075m；(2)管路末端没有喷嘴。A2gA,B面伯努利方程：A2vAvA解得va=X2A2112b1b21b12YZXX查表得XXA)XXX代入数据得X0.04所以量解：由于两板间距极小，可视为两无限大平壁间的辐射换热，辐射热阻网络如图，包q215176.7W/m2q1A11Eb221211,119430.1W/m22b222,24253.4W/m2GJ4253.4W/m2GJ＝15cm，b＝7.5cm，活塞高度差h＝1m。当施力F1＝98N时，求大活塞所能克服的载荷F2。解253.4W/m2故：（1）板1的本身辐射为EE1517.70.810.80.80.85.671854Kg/m3Tt7.两块宽度为W＝15cm，b＝7.5cm，活塞高度差h＝1m。当施力F1＝98N时，求大活塞所能克服的载荷F2。解253.4W/m2故：（1）板1的本身辐射为EE1517.70.810.80.80.85.671854Kg/m3Tt7.两块宽度为W，长度为L的矩形平板，面对面平行放置组成一个电炉设计中常见的辐射系统1,层流，查表得Nu0.58(2.267108)0.227.197c0.58,n15Nu29.1971代入数据得21T1,15176.7W/m26.设保温瓶的瓶胆可看作直径为10cm高为26cm的圆柱体，夹层抽真空，夹层两内表壁壁温可近似取为100℃及20℃1ACT4T1