本文格式為Word版，下載可任意編輯——傳熱學(xué)課后習(xí)題

10-12計(jì)算：假設(shè)管束出口空氣溫度為tf″=200℃：查得定性溫度下空氣物性參數(shù)為：ρf=0.746kg/m3；cp=1.026kJ/(kg·K)；λf=0.0393W/(m·K)；νf=26.0×10-6m/2s；Prf=0.680入口處空氣物性參數(shù)為ρ′=1.205kg/m3；壁溫下空氣物性參數(shù)為：Prw=0.686

umax?

u?'S110?1.205?0.04??13.42m/s

?f?S1?d?1.114??0.04-0.02?=umaxd/ν=10323.1

.630.36?Prf?Nuf?0.27Re0Prff?Pr?w????0.25?0.27?10323.1?800.63?0.6990.36?0.680?????0.686?0.25

h?Nuf?/d?80?0.0393/0.02?157.2W/(m2?K)

空氣與壁面對(duì)數(shù)平均溫差為：

Δtm??300?27???300?200??52.3℃

ln300?27300?200對(duì)流傳熱量為：

??hAΔtm?157.2???0.02?100?0.4?52.3?206525.6W

空氣出口溫度為：

tf\?tf'???'uACcp?23?206525.6?193.5℃

1.205?13.42?10?0.04?1005假設(shè)空氣出口溫度與計(jì)算所得空氣出口溫度很接近，計(jì)算所使用定性溫度正確，計(jì)算終止。

10-13計(jì)算假設(shè)管束出口

溫度為tf″=77℃：查得定性溫度下

物性參數(shù)為：

ρf=1.564kg/m3；cp=0.890kJ/(kg·K)；λf=0.022W/(m·K)；νf=11.55×10-6m/2s；Prf=0.71入口處

物性參數(shù)為ρ′=1.788kg/m3；壁溫下

物性參數(shù)為：Prw=0.71

umax?

u?'S15?1.788?0.0125??14.29m/s

??f?S1?d?1.564??0.01875-0.0125=umaxd/ν=15465.7

.630.36?Prf?Nuf?0.27Re0Prff?Pr?w????0.25?0.27?15465.7?1040.63?0.710.36?0.71?????0.71?0.25

h?Nu?/d?104?0.022/0.0125?183.1W/(m2?K)

與壁面對(duì)數(shù)平均溫差為：

Δtm??150?35???150?77??92.4℃

ln150?35150?77對(duì)流傳熱量為：

?100?0.6?92.4?39837.7W??hAΔtm?183.1???0.0125空氣出口溫度為：

tf\?tf'?假設(shè)束。

??'uACcp?35?39837.7?76.6℃

1.788?14.29?10?0.01875?890出口溫度與計(jì)算所得空氣出口溫度很接近，計(jì)算所使用定性溫度正確，計(jì)算結(jié)

10-14計(jì)算：定性溫度為tm?47?20℃?35.5℃，查得空氣物性參數(shù)為：2ρ=1.147kg/m3；cp=1.005kJ/(kg·K)；λ=0.027W/(m·K)；ν=16.48×10-6m2/s；Pr=0.700；αv=1/Tm=1/(273+33.5)K-1

Gr?g?v?tw?t??L3?29.8?0.0032??80?20??0.153??1.9?1013?62(17.95?10)知其為湍流：

Nu?0.11?GrPr?1/3?0.11?1.9?1013?0.700??1/3?2606

h?Nu?/L?2606?0.027/6?11.73W/(m2?K)q?h?t?11.73?27?316.71W/m2

10-15計(jì)算：先假定定性溫度為tm?100℃，查得空氣物性參數(shù)為：

cp=1.009kJ/(kg·K)；αv=1/Tm=1/(273+100)K-1；λ=0.0321W/(m·K)；ν=23.13×10-6m2/s；Pr=0.688；根據(jù)假設(shè)，得熱流密度q=30w/（0.3m

Gr?GrNu?

*g?vqL4??21/69.8?0.0027?166.7?0.34??2.08?109?62(23.13?10)?0.0321Nu?1.067?GrPr??1.067?2.08?109?0.688??1/6?35.8

h?Nu?/X?35.8?0.0321/0.3?3.83W/(m2?K)

于是有tmw?t??q/h?63.3℃下面復(fù)核所假定的溫度是否正確。

tmx?t??qX?20?145.5x0.2Nu?將元件表面五等分，得元件的平均壁溫為

所以假設(shè)值不正確。重復(fù)假定t的值，重復(fù)上述計(jì)算，當(dāng)取t=76℃，其誤差約為1%，不再計(jì)算。

10-16計(jì)算：定性溫度為tm?twm?56.7℃

21?49℃?35℃，查得空氣物性參數(shù)為：2ρ=1.146kg/m3；cp=1.005kJ/(kg·K)；λ=0.027W/(m·K)；ν=16.48×10-6m2/s；Pr=0.700；αv=1/Tm=1/(273+35)K-1

Gr?g?v?tw?t??L3?29.8?0.0032??49?21??139??3.31?10(16.48?10?6)2知其處于過渡區(qū)：

?GrPr?Nu?0.02920.39?0.0292?3.31?109?0.700??0.39?131.13

h?Nu?/L?131.13?0.027/1?3.54W/(m2?K)

??Ah?t?1?3.54?28?99.13W/m2

10-17計(jì)算：定性溫度為tm?27?15.6℃?21.3℃，查得空氣物性參數(shù)為：2ρ=1.197kg/m3；cp=1.005kJ/(kg·K)；λ=0.026W/(m·K)；ν=15.18×10-6m2/s；Pr=0.703；αv=1/Tm=1/(273+21.3)K-1

Gr?g?v?tw?t??L3?29.8?0.0034??27?15.6??139??1.65?10?62(15.18?10)知其處于過渡區(qū)：

Nu?0.165?GrPr?0.42?0.165?1.9?109?0.703??0.42?105.81

h?Nu?/L?105.81?0.026/1?2.75W/(m2?K)

???dLh?t?3.14?0.3?1?2.75?21.3?55.12W/m2

10-18計(jì)算：先假定定性溫度為tm?140℃，查得空氣物性參數(shù)為：

cp=1.013kJ/(kg·K)；λ=0.0349W/(m·K)；ν=27.80×10-6m2/s；Pr=0.684；Ra=9860根據(jù)假設(shè)，得熱流密度q=70w/（1m

??1.6?1708??1708sin?1.8?????(Racos?)1/3??Nu?1?1.44?1??1?=32.13?????1?Racos?Racos?18??????h?Nu?/X?32.13?0.0349/1?1.12W/(m2?K)

于是有tmw?t??q/h?82.5℃

由例10-15復(fù)核所假定的t值是否正確。重復(fù)假定t的值，重復(fù)上述計(jì)算，當(dāng)取t=96℃，其誤差約為3%，不再計(jì)算。10-19計(jì)算：液膜定性溫度為tm?100?80?90℃，查的凝結(jié)液物性參數(shù)為：2ρl=965.3kg/m3；λl=0.68W/(m·℃)；νl=0.326×10-6m/2s；μl=0.315×10-3；Cpl=4208J/kgr=2257kJ/kg；

假設(shè)液膜滾動(dòng)為層流

1414?gr*????9.8?2314?10?0.68?965.3?h?1.13??1.13??962.29W????3?0.315?10??100?80??2???l?ts?tw?L?/(m2·℃)

核算Re準(zhǔn)則：

3l2l332Re?致。

4hl?ts?tw?4?962.29?1.2?(100?80)??130.0，滾動(dòng)為層流，與假設(shè)一

?lr*3.149?10?4?2.257?106??hA?ts?tw??962.29?0.3?1.2??100?80??2.49?103KW

凝結(jié)液流量為：

2.49?103?3??m??1.10?10kg/s6r*2.257?10?10-20計(jì)算：液膜定性溫度為tm?138?164.14?151℃，查的凝結(jié)液物性參數(shù)為：

2ρl=2.550kg/m3；λl=2W/(m·℃)；μl=1.394×10--5；r=2067kJ/kg；

假設(shè)液膜滾動(dòng)為層流

?gr*????9.8?2067?10?2.98?2.550?h?1.13??1.13??353.39W????5?1.394?10??164.14?138??1???l?ts?tw?L?/(m2·℃)

核算Re準(zhǔn)則：

3l2l1433214Re?4hl?ts?tw?4?353.39?1?26.14??1282，滾動(dòng)為層流，與假設(shè)一致。?56?lr*3.149?10?2.067?10??hA?ts?tw??353.39?3.14?0.0254?1?26.14?736.76KW

凝結(jié)液流量為：

??m?r*?736.76?5.82?10?5kg/s62.067?10，可知處于核態(tài)沸騰區(qū)，從表10-11查得

10-21計(jì)算：壁面過熱度水-銅組合

。從附錄查的飽和水與飽和蒸汽的物性參數(shù)為：ΡL=958.4kg/m3；

ρv=0.598kg/m3；Prl=1.75；r=2257kJ/kgμl=0.282×10-3；Cpl=4.22kJ/（kgk）；r=2257kJ/kg；

；

代入：

?g??l??v??q??lr?????1/2?cpl?t??s?CrPrl??wl3=0.00028252257

W

10-22計(jì)算：由tm?100?111℃?105.5℃，查得：ρv=0.712kg/m3；λv=0.712W/(m·k)從附2錄查得：飽和水與飽和蒸汽的物性參數(shù)為：ρl=958.4kg/m3；ρv=0.6kg/m3；Prl=1.75；r=2257kJ/kgμl=0.282×10-3；Cpl=4200kJ/kgs；；σ=588.6

臨界熱流密度為：

N/m

?gr?v??l??v??3?vhc?0.62?????dt?tvws??1/4=0.6

=412.67W/(m2·℃)

??hA?ts?tw??412.67?3.14?0.005?1?11?71.24W

補(bǔ)充：10-23：計(jì)算：

1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下水的飽和溫度為100℃，飽和水與飽和蒸汽的物性參數(shù)為：ρl=957.9kg/m3；ρv=0.6kg/m3；Prl=1.75；r=2257kJ/kgμl=0.282×10-3；Cpl=4217J/kgs=1；其中Cwl=0.013；σ=0.006

?g??l??v??q??lr?????=

1/2?cpl?t?=0.282?s?CrPrl??wl3

=412.67W/(m2·℃)

??hA?ts?tw??412.67?3.14?0.