中国石油大学热工基础典型问题第十章 对流换热

工程热力学与传热学

第十章 对流换热 典型问题分析

一. 基本概念分析

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在流体温度边界层中，何处温度梯度的绝对值最大？为什么？ 对流换热边界层微分方程组是否适用于粘度很大的油和Pr数很小的液态金属。 对管内强迫对流换热，为何采用短管和弯管可以强化流体换热？ 其他条件相同时，同一根管子横向冲刷与纵向冲刷相比，哪个的表面传热系数大？为什么？

二. 计算题分析

1 20℃的空气在常压下以10m/s的速度流过平板，板表面温度tw=60℃，求距平板前缘200mm处的速度边界层厚度和温度边界层厚度δ，δt. 以及表面换热系数h, hx和单位宽度的换热量。 2 一换热设备的工作条件是：壁温tw=120℃，加热80 ℃的空气，空气流速0.5m/s。采用一个全盘缩小成原设备1/5的模型来研究它的换热情况。在模型中亦对空气加热，空气温度tw ‘=10℃，壁面温度30℃。试问模型中流速u’应多大才能保证与原设备中的换热现象相似。

3 20℃，14kPa的空气，以150ｍ/s的速度流过长为1ｍ的平板，平板温度保持150℃。试问平板单位面积的平均热流量是多少？

4 流量为0.8kg的水在直径为2.5cｍ的管内从35℃加热到40℃，管壁温度为90℃。试问需要多长的管子才能完成这样的加热？

5 温度为50℃，压力为1.013×105Pa的空气，平行掠过一块表面温度为100 ℃的平板上表面，平板下表面绝热。平板沿流动方向长度为0.2ｍ，宽度为0.1ｍ，按平板长度计算的雷诺数为4×104。 试确定：（1）平板表面与空气间的表面传热系数和传热量；

（2）如果空气流速增加一倍，压力增加10.13×105Pa，计算表面传热系数和传热量。 6 计算一个40Ｗ的白炽灯灯泡在27 ℃的静止空气中的散热，灯泡温度为127℃。设灯泡可近似为直径50ｍｍ的圆球。确定自然对流换热在白炽灯功率中所占的百分比。

一. 基本概念分析解答

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2. 答：固体表面处温度梯度最大，在物体表面处温度变化最快。 答：对粘度很大的油和粘度很小的液态金属都不适用，边界层对流换热微分方程组中，动量扩散能力与热量扩散能力相当。

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