习题：对流换热.

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,习题课对流传热局部,例1：温度为30的空气以0.5m/s的速度平行拂过长250mm、温度为50的平板，试求出平板末端流淌边界层和热边界层的厚度及空气与单位宽度平板的换热量。,解：边界层的平均温度都为,空气40的物性参数分别为,v,=16.96x10,-6,m,2,/s,=2.76x10,2,W/m.k,Pr,=0.699,在离平板前沿250mm处，雷诺数为,边界层为层流。,流淌边界层的厚度为,热边界层的厚度为,可见，空气的热边界层比流淌边界层略厚。,整个平板的平均外表传热系数,1,m,宽平板与空气的换热量为,例2：在一冷凝器中，冷却水以1m/s的流速流过内径为10mm、长度为3m的铜管，冷却水的进、出口温度分别为15和65，试计算管内的外表传热系数。,查附录9P563得水的物性参数,解：,冷却水的平均温度为,管内雷诺数为,管内流动为旺盛紊流,在式615的范围内，故所求的h即为此题答案,例3：将机翼近似当作沿飞行方向长为2m的平板，飞机以100m/s的速度飞行，空气的压力为1a tm、温度为0，假设机翼外表吸取太阳的能量为750 W/m2，试在设定机翼温度是均匀的条件下确定机翼热稳态下的温度。,解 由于机翼温度,T,w,待求，故先取流体温度作为,定性温度,。在,T,=0时空气的物性参数为：,=2.44,10,-2,W/m,，,n,=13.28,10,-6,m,2,/s，,Pr,=0.707。空气密度,=1.293 kg/m,3,。,空气流过机翼的雷诺数为,Re,=u,l/,n,=,15.06,10,6,已进入紊流边界层。利用流过平板的紊流计算公式:P217,5-35b,由,热平衡,有,h(T,w,T,),=,q,r,解出机翼温度为t,w,=3.38。,重新取定性温度,为,t,m,=(,t,w,+,t,)/2=1.69，与以上所取定性温度相差不大，空气的物性参数变化甚小，不需重新计算，故机翼温度为3.38。,于是外表传热系数为：,例4：一通有电流的直径为0.2 mm的金属丝，被20的空气以30 m/s的速度横向垂直吹过。由金属的电阻推知，金属丝的温度为21.5。转变气流速度，使金属丝的温度变成23.6。求这时的气流速度。,解 流体横掠单管问题,由,t,m,=20.75查得空气物性值：,=0.0259 w/(m,)，,=15.06,10,-6,m,2,/s,Pr=0.703。,计算,R,e=,ud,/,=398.4，P258 得：,速度转变后,仍承受原来的系数取值有,解得,Re,m,=59.4,，从而流速,例5：长1 m、宽1 m的平板竖直放置在20的空气中，板的一侧外表绝热，而另一侧外表的温度保持在60。求该板的对流散热量。如该板未绝热的一侧水平朝上或朝下放置，此时该板的自然对流散热量又将是多少？,解 定性温度,t,m,，,由,(60+20)/2=40,查空气的物性值：,m,=16.96,10,-6,m,2,/s,，,m,=0.0276 W/(m,),，,Pr,m,=0.699,P269 查得，,C,=0.0292，,n,=0.39,对流散热量为,竖放：,水平朝上放置热面对上，特征长度l=0.25m,P270,得,对流散热量为,水平朝下放置热面对下,对流散热量为,例6：为削减热损失，我国东北地区常承受两层玻璃窗，窗子尺寸为1.21.3 m2，两层间的距离为120 mm，测得它们的温度分别为10 和10。试计算通过夹层的热损失。,由,t,m,=,0，查得空气的物性参数为,=2.44,10,-2,W/(m,),=13.28,10,-6,m,2,/s,，,Pr=0.707,。,解，有限空间自然对流传热问题，P272，定性温度tm，特征尺寸两外表间的距离d,用竖夹层公式,P273 查得，,对流散热量为,