1、2013 ? 2014 學年度第二學期期末復習熱工學原理第一章：基本概念、名詞解釋1、熱力系統(tǒng)（ P9? 10 ）（ 1）閉口系統(tǒng)（控制質量系統(tǒng)）: 與外界無物質交換的系統(tǒng)。（ 2）開口系統(tǒng)（控制容積系統(tǒng)）: 與外界有物質交換的系統(tǒng)。（ 3） 絕熱系統(tǒng)：與外界無熱量交換的系統(tǒng)。（ 4） 孤立系統(tǒng)：與外界既無能量（功、熱）交換又無物質交換的系統(tǒng)。2、狀態(tài)參數(shù)（ P10 ? 12 ）（1 ）狀態(tài)參數(shù)：用于描述工質所處狀態(tài)的宏觀物理量。（2） 壓力：單位面積上所受到的垂直作用力（即壓強）， p 。A（3）溫度：宏觀上，溫度是用來標志物體冷熱程度的物理量；微觀上，氣體的溫度是組成氣體的大量分子平均移動

2、動能的量度。t=T- 273.15K 。（ 4）比體積：單位質量的工質所占有的體積，V、3v，單位： m /kg 。m（5）密度：單位體積工質的質量，m ,v 1 ，單位： kg/m 3。V3、熱力過程（ P13 ）系統(tǒng)由一個狀態(tài)到達另一個狀態(tài)的變化過程稱為熱力過程，簡稱過程。4、可逆過程（ P14 ）如果系統(tǒng)完成了某一過程之后，再沿著原路徑逆行而回到原來的狀態(tài)，外界也隨之回復到原來的狀態(tài)而不留下任何變化，則這一過程稱為可逆過程。二、問答題1、（ 1- 2）表壓力或真空度能否作為狀態(tài)參數(shù)進行熱力計算？若工質的壓力不變，問測量其壓力的壓力表或真空計的讀數(shù)是否可能變化？ 答：不能，因為表壓力或真空

3、度只是一個相對壓力。若工質的壓力不變，測量其壓力的壓力 表或真空計的讀數(shù)可能變化，因為測量所處的環(huán)境壓力可能發(fā)生變化。2、 （ 1- 3）當真空表指示數(shù)值愈大時，表明被測對象的實際壓力愈大還是愈小？答：真空表指示數(shù)值愈大時，表明被測對象的實際壓力愈小。3、 （1- 4）準平衡過程與可逆過程有何區(qū)別？答：無耗散的準平衡過程才是可逆過程，所以可逆過程一定是準平衡過程，而準平衡過程不一定是可逆過程。第二章：熱力學第一定律一、 名詞解釋熱力學第一定律的實質（P21 ）（1 ）熱力學第一定律的實質就是熱力過程中的能量守恒和轉換定律。（2 ）熱力學第一定律的表述在熱能與其他形式能的互相轉換過程中，能的總量

4、始終不變。不花費能量就可以產(chǎn)生功的第一類永動機是不可能造成功的。二、 計算題（ 2- 8）空氣在某壓氣機中被壓縮，壓縮前空氣的參數(shù)為p1=0.1MPa , w=0.845m 3/kg ;壓縮后為 p2 =0.8MPa , V2=0.175m 3/kg 。若在壓縮過程中每千克空氣的熱力學能增加為146.5J同時向外界放熱50kJ, 壓氣機每分鐘生產(chǎn)壓縮氣體10kg 。試求： ( 1) 壓縮過程中對每千克空氣所作的壓縮功；(2) 生產(chǎn) 1kg 壓縮空氣所需的軸功；(3) 帶動此壓氣機所需功率至少為多少 ( kW )?1w q u 50 146.5 kJ / kg 196.5kJ/kg。解：( )(

5、 2) 忽略氣體進出口宏觀動能和勢能的變化，則有軸功等于技術功。ws q A h 50 1 46.5 (0.8 0.1750.1 0.845) 10 3kJ/ kg 252kJ/kg 。ws 10 需嚴 W 42kW 。(3) P60第三章：理想氣體的性質與熱力過程一、名詞解釋1、理想氣體狀態(tài)方程式 ( P33 )R pV mR g T m TnRT , R =8.314J/(mol ? K)。M2、熱容 ( P3537 )(1) 熱容：物體溫度升高1K ( 或 1C)所需要的熱量稱為該物體的熱容量，簡稱熱容。QQdTdt(2) 比熱容：單位質量物質的熱容量稱為該物質的比熱容( 質量熱容 )，

6、單位為J/(kg ? K)或 kJ/(kg ? K),(3) 比定容熱容cq_q。dTdtC-qV °比定容熱容是在體積不變的情況下比熱力學能對溫度dT T v的偏導數(shù)，其數(shù)值等于在體積不變的情況下物質溫度變化1K 時比熱力學能的變化量。(4) 比定壓熱容 Cp °比定容熱容是在壓力不變的情況下比晗對溫度的偏導p dT T p1K 時比晗的變化量。數(shù)，其數(shù)值等于在壓力不變的情況下物質溫度變化(5)C pC VRg , C p,mCV,m( Cp,mC/,m 分別為摩爾定壓熱容、摩邁耶公式：爾定容熱容 )(6CpC V) 比熱容比, C pR g，Rg °CV3、混

7、合氣體的成分(P45 )k 種組元氣體組成 ,i 種組元的質量 mi 與混合氣體( 1) 質量分數(shù)：如果混合氣體由其中第m-k總質量 m 的比值稱為該組元的質量分數(shù)，wimi ,wi1°L,mi 1其中第i 種組元的物質的量m 與混合( 2) 摩爾分數(shù)：如果混合氣體由k 種組元氣體組成，kk氣體的物質的量 n 的比值稱為該組元的摩爾分數(shù) ,Xi 旦nni , x 1 °ni 1i 1(3) 體積分數(shù)：如果混合氣體由k 種組元氣體組成，其中第i 先， V ki 種組元的分體積Vi 與混合氣k體總體積 V 的比值稱為該組元的體積分數(shù),i 1Vi ,4、理想氣體的基本熱力過程(

8、P5061 )(1) 定容過程：氣體比體積保持不變的過程稱為定容過程。(2) 定壓過程：氣體壓力保持不變的過程稱為定壓過程。(3) 定溫過程：氣體溫度保持不變的過程稱為定溫過程。(4)絕熱過程：氣體與外界沒有熱量交換的狀態(tài)變化過程稱為絕熱過程。可逆絕熱過程稱為定熵過程。各種熱力過程的計算公式初、終狀態(tài)參數(shù)間的關系交換的功量交換的熱量過程過程方程式w/(J/kg)wt/(J/kg)q/(J/kg)定容v =定數(shù)v2V1T2P20v P 2 P1CV T2T1；P1T1定壓p=定數(shù)T2v2P v2 v 或 Rg T2 0Cp T2 T1p 2p 1 ；WT1定溫pv =定數(shù)丁丁P2W.V2 M I

9、n wwP1V2P2v1P1v2PM P 2v21T2v11定熵pv =定數(shù)T1vw0或 f T1 T211T2p2T1P1二、問答題1、( 3- 1) 理想氣體的 Cp 和 Cv 之差及 Cp 和 Cv 之比是否在任何溫度下都等于一個常數(shù)?答：理想氣體的Cp 和 Cv 之差在任何溫度下都等于一個常數(shù)，而Cp 和 Cv 之比不是。2、 ( 3- 2) 如果比熱容是溫度t 的單調增函數(shù)，當t2 t1 時，平均比熱容C|0、 C|02 、 C|( 中哪一個最大？哪一個最小？t1答:由 c|0、 c|02、 C|；2 的定義可知： Ct10cdtc(t ) ，其中 00t1t1 ；tt22t2cdt

10、t2-cdt00c(t )，其中0t2 ；ct1tc(t ) ，其中 t1t1t22c icl01 ,因為比熱容是溫度t的單調增函數(shù)，所以可知t2 tI t又因為 c t0t2(C ； C：) t22 E0 c ； c ；，故可知 c|t：最大。(c t1 c0)t1t1t2 t1tt1t1t1:cdt2tt t1 cd tt2 0 Cdt (t 1t2)Cd又因為 c2t1I 0t00tlt2ti)ti(C ： C ：)t2) tiC|o(t2(tl(t2 ti)tiC t10，所以 c |0 最小。tlt2tlt23、( 3-pv &T , 這種物質的比熱容一定是常數(shù)嗎 ?3) 如

11、果某種工質的狀態(tài)方程式遵循這種物質的比熱容僅是溫度的函數(shù)嗎？答：不一定，比如理想氣體遵循此方程，但是比熱容不是常數(shù)，是溫度的單值函數(shù)。這種物質的比熱容不一定僅是溫度的函數(shù)。由比熱容的定義，并考慮到工質的物態(tài)方程可得到：dq d( u w) dudTd wd ud vd uC dT dTdTdTpRg，由此可以看出，如果工質的內能不僅僅是溫度的函數(shù)時，dTdT 9則此工質的比熱容也就不僅僅是溫度的函數(shù)了。4、( 3- 4) 在 U v 圖上畫出定比熱容理想氣體的可逆定容加熱過程、可逆定壓加熱過程、可逆定溫加熱過程和可逆絕熱膨脹過程。答：圖中曲線 i 為可逆定容加熱過程；3 為可逆定溫加熱過程 ;

12、42 為可逆定壓加熱過程；為可逆絕熱膨脹過程。v 不變，過程中系統(tǒng)內能增加，因為可逆定容加熱過程容積所以為曲線 i,從下向上。理想 氣 體TCP P dviduP 空Rdvu GVC2，vdv CCi 和 C2 為常數(shù)，且考慮到v0 時，0, 所以 C20； uCi V，所以此過程為過原點的射線 2,理想氣 且向上。體的可逆定溫加熱過程有：所以為曲線 理想氣3，從左到右。u0，氣體對外做功 ,體積增加 ,體的Ci .du pdv dv v所以為圖中的雙曲線三、計算題絕熱膨脹過程有C i八iC2 ( Ci、 C2 為常數(shù) )k i v百34, 且方向朝右 ( 膨脹過程 ) 。i、 ( 3- 2)

13、 體積為0.027m 3 的剛性儲氣筒，裝有壓力為7 x i05Pa>v溫度為20C 的空氣。筒上裝有一排氣閥，壓力達到 8.75 X i05Pa 時就開啟，壓力將為8.4 X i05Pa 時才關閉。若由于外界加熱的原因，造成閥門開啟。問:當閥門開啟(i)時，筒內溫度為多少？( 2) 因加熱而失掉多少空氣？設筒內空氣溫度在排氣過程中保持不變。解：設氣體的初態(tài)參數(shù)為pi、Vi、 Ti 和 m，閥門開啟時氣體的參數(shù)為P2、V2、T2和 m2 ，閥 門重新關閉時氣體的參數(shù)為P3、 V3、 T3 和 m3，考慮到剛性容器有：Vi V2 V3，且 mi m2。(i)當閥門開啟時，貯氣筒內壓力達到8

14、.75 X i0 5Pa，所以此時筒內溫度和氣體質量分別為：p28.75 i0 5T2Ti 吃20273.I57 i05K366.44K，PipiVi7 i050.027mim2287 20273.I5kg0.225kg 。R g Ti(2)閥門重新關閉時，筒內氣體壓力降為8.4 x i05Pa, 且筒內空氣溫度在排氣過程中保持不變，所以此時筒內氣體質量為m3 P3" P 3"84 I0 0.027 kg 0.2i6kg。R9T3 RgT2287 366.44所以，因加熱失掉的空氣質量為Am m 2 m 30.225 0.2I6 kg 0.009kg 。2、( 3 - 3)

15、 一絕熱剛體氣缸，被一導熱的無摩擦的活塞分成兩部分。最初活塞被固定在某一位置，氣缸的一側儲有0.4MPa 、 30 C 的理想氣體0.5kg, 而另一側儲有0.12MPa 、 30C、 0.5kg 的同樣氣體。然后松開活塞任其自由移動，最后兩側達到平衡。設比熱容為定值試求： ( 1) 平衡時的溫度 ( C) ； ( 2) 平衡時的壓力 ( MPa ) 。解： ( 1) 氣體可以看作是理想氣體，理想氣體的內能是溫度的單值函數(shù)，選取絕熱氣缸內的兩部分氣體共同作為熱力學系統(tǒng)，在過程中，由于氣缸絕熱，系統(tǒng)和外界沒有熱量交換，同時氣缸是剛性的，系統(tǒng)對外作功為零，故過程中系統(tǒng)的內能不變，而系統(tǒng)的初溫為30

16、C,所以平衡時系統(tǒng)的溫度仍為。30 C(2)設氣缸一側氣體的初始參數(shù)為pV和 mh ，終態(tài)參數(shù)為 pV，另一側氣體的初始參數(shù)為P2、 V T 2 和 m2，終態(tài)參數(shù)為 P2 、V2、T2，重新平衡時整個系統(tǒng)的總體積不變，所以先要求出氣缸的總體積。RgTi0.5 287 30 273.1530.109m 3,0.4 10 6mP1m>R gT0.5 287 30 273.1530.363m3,20.12106mP20.109 0.363 m 30.471m 3h V2。終態(tài)時，兩側的壓力相同，即P1P2 P,對兩側分別寫出狀態(tài)方程 ,P1 V1 P1V1PV 1 P2V2P2 V2P(V

17、總一 VTT|TT 2T 2T2PV 1' pM ， pV 總 VP2V2pV 總 p1V1 p2V2終態(tài)時的壓力pp2V20.4 10 6 0.1090.12 10 6 0.3035V、0.472Pa 18466102Pa 1.85 105Pa。3、 (3- 4) 5kg 的 Ar 氣體經(jīng)歷了一熱力學能不變的過程，初態(tài)為5=6.0 x 10pPa 、 =600K ,膨脹終了的體積V2=3 V1。Ar 氣體可作為理想氣體，設比熱容為定值，R g=0.208kJ/(kg? K),求終溫、終壓及總熵變量。解：由于 Ar 可看作理想氣體，理想氣體的內能時溫度的單值函數(shù)，過程中內能不變，故終V

18、15 15溫 T2 600K ，由狀態(tài)方程可求出終壓為P2 P1 6.0 10 Pa 2.0 10 Pa 。V23總熵變量 A SIp? mRJ n 衛(wèi) 25 0.208 ln1 P T口2.0 10551.143kJ/K 。kJ/K56.0 104( 3-7) 6kg 的空氣，由初態(tài) p1 =0.3MPa 、 1=30 C 經(jīng)下列不同過程膨脹到同一終壓p2 =0.1MPa ；(1)定溫；(2)定熵；(3)n=1.2 。試比較不同過程中空氣對外作的膨脹功、交換的熱量和終溫。解： (1) 定溫： T1 T230 273.15 K由理想氣體的狀態(tài)方程可得到初終態(tài)的體積：303.15K 。mRT 6

19、 287 3031533m 1.74m , V2mRT ? 6 287 303.1533。p0.3 106P20.1 106m 5.22m所以氣體對外所作的功和吸收的熱量分別為：V2V6 287 303.155 22V p dV mR gT1 lnVIlnT7 ；J 573502 .311J 573 .5kJ ，W573.5kJ 。定熵：相當于可逆絕熱過程，氣體對外所作的功和熱量分別為:V -11 401105LUP26 287 303.15 1PdV( 皤 1.4JPM1 (' -) P1)492216.7935J492.22kJ1Q=0 ，終溫 T2 久( 上) 303.15011

20、0P16 Lil(0.3 1066) 1.4 K 221.48K 。( 3)n=1.2 : 為多變過程，根據(jù)過程方程可得到氣體的終溫P n 101 106 1.2 1T2 T1( 2) n 303.15 (6 ) 1.2 K 252.43K 。口0.3 10 6氣體對外所作的功和熱量分別為：61.21mRT |n 16 287 30315 1 ( 嚇嚴 J 4367M4J43672kJ ,1 312 10.3 10 6P1Q m ( v(T2T1) L1mT1 )- 625243 30315 1.2 “ kJ 21835J 。5、( 3- 8)n 1-1n 11.4 11.2 1氧氣瓶的體積為

21、0.04m 3，內盛 P1=147.1 x 10 5Pa 的氧氣，其溫度與室溫相同， P 2=73.55 X即 t1 =to=20C。 ( 1) 如開啟閥門，使壓力迅速下降到105Pa , 求此時氧氣的溫度 2t和所放出的氧氣的質量m ; (2) 閥門關閉后，瓶內氧氣的溫度與壓力將怎樣變化；( 3 ) 如放氣極為緩慢，以致瓶內氣體與外界隨時處于熱平衡，當壓力自147.1 X 10 5Pa 降到73.55 X 10 5Pa 時，所放出的氧氣較第一種情況是多還是少？解： ( 1) 如果放氣過程很快，瓶內氣體來不及和外界交換熱量，同時假設容器內的氣體在放氣過程中，時時處于準平衡態(tài)，過程可看作可逆絕熱

22、過程。所以氣體終溫 T2 壬( 衛(wèi)1147 1 105口P220 273.15(5) 1.4K 240.48K 。P V73.55 10 5147.1 1050.04瓶內原來的氣體質量mii iRgTi8 314kg 7.73kg 。20 273.1532 10734.55 105O.4.71kg放氣后瓶內氣體的質量m業(yè)°'2空徨 240.48RgT2gg32 10所以放出的氧氣質量為m mi m 27.73 4.71 kg 3.02kg。=20+273.15(K)=293.15K ,即T=T(2) 閥門關閉后，瓶內氣體將升溫，直到和環(huán)境溫度相同，壓力將升高，31根據(jù)理想氣體

23、狀態(tài)方程可得到，最終平衡時的壓力為3T3”w “5293.15Pa 8.97 10 6Pa 。P3 P2T273.55 10240.48(3) 如果放氣極為緩慢，以至瓶內氣體與外界隨時處于熱平衡，即放氣過程為定溫過程，355105所以放氣后瓶內的氣體質量為m2'業(yè) 業(yè)7.叫 3.86kg，RT2RT1摯役gg293.153210 3m' mm27.73 3.86 kg 3.87kg ，故所放的氧氣比的一種情況多。第四章：熱力學第二定律、名詞解釋熱力循環(huán) (P8485 )(1) 熱力循環(huán) :工質經(jīng)過一系列的狀態(tài)變化，重新回復到原來狀態(tài)的全部過程。（ 2）正向循環(huán)（動力循環(huán)、熱機循

24、環(huán)）: 將熱能轉換為機械能的循環(huán)。循環(huán)熱效率 t W netQ1 Q2Q2Q 1Q 1-。Q1(3)逆向循環(huán)：消耗外界提供的功量 ,將熱量從低溫熱源傳遞到高溫熱源的循環(huán)。Q 2Q2制冷裝置的制冷系數(shù)wnetQ2 Q1(5)熱泵的供熱系數(shù)QiQ 1。W netQ1 Q2第九章：導熱、名詞解釋 等溫線與等勢面（1在同一時刻，溫度場中溫度相同的點所連成的線或面。溫度P175、梯度（ P175 ）)2、t gradt n 。,溫度梯度表示等溫面法線方向的溫度變化n溫度梯度是矢量，其方向沿等溫面的法線指向溫度增進的方向。熱導率（ P177 ）3熱導率是物質的重要熱物性參數(shù)，表示該物質導熱能力的大小。、一

25、 4 一，熱導率的值等于溫度梯度的絕對值為1K/m 時的熱流密度值。gradt邊界條件（ P185186 ）4 因為物體內部的導熱現(xiàn)象總是在外部環(huán)境的作用下發(fā)生的，、所以需要說明導熱物體邊界上的熱狀態(tài)以及與周圍環(huán)境之間的相互作用。（1） 第一類邊界條件給出物體邊界上的溫度分布及其隨時間的變化規(guī)律tw f x, y, 乙 穩(wěn)態(tài)導熱，tw =常數(shù)；非穩(wěn)態(tài)導熱， tw f 。（2） 第二類邊界條件給處物體邊界上的熱流密度分布及其隨時間的變化規(guī)律 f x,y,z,穩(wěn)態(tài)導熱， qw=常數(shù)；非穩(wěn)態(tài)導熱，qw f 。（3） 第三類邊界條件給出了與物體表面進行對流換熱的流體溫度tf 及表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) h：htw

26、tf o、問答題1、 （ 9- 3 ）為什么導電性能好的金屬導熱性能也好？答：導電快的金屬電子運動更頻繁和自由，因此對于運動狀態(tài)的傳遞也就快，也就是導熱快。因此，導電性能好的金屬導熱性能也好。、 （） 一個具體導熱問題的完整數(shù)學描述應包括哪些方面？答：導熱微分方程及定解條件構成了一個具體導熱問題的完整數(shù)學描述。導熱問題的溫度分布，還必須給出用以表征該特定問題的一些附加條件，于非穩(wěn)態(tài)導熱問題，定解條件有兩個方面，即給出初始時刻溫度分布的初始條件，為了獲得某一具體稱為定解條件。對以及給出導熱物體邊界上溫度或換熱情況的邊界條件。3、 （9- 5 ）何謂導熱問題的單值性條件？它包含哪些內容？答：（ 1

27、）導熱問題的單值性條件就是使導熱微分方程式具有唯一解的補充條件。（2）單值性條件一般包括：幾何條件、物理條件、時間條件、邊界條件。4、 （ 9-6 ）試說明在什么條件下平板和圓筒壁的導熱可以按一維導熱處理。答： ( 1) 當平壁的兩表面分別維持均勻恒定的溫度時，平壁的導熱為一維穩(wěn)態(tài)導熱。( 2) 由于圓筒壁內的溫度只沿徑向變化，故若采用圓柱坐標系，則圓筒壁內的導熱為一維穩(wěn)態(tài)導熱。5、 (9- 7 ) 試用傳熱學觀點說明為什么冰箱要定期除霜。答: 冰箱結了霜后，阻礙了冰箱里的空氣與制冷管周圍冷空氣的熱量交換，冰箱的熱量交換通過冰箱壁傳導，冰箱結霜后相當于增加了熱阻；而冰箱除霜就是為了減小損耗，節(jié)

28、約電能，且制冷快。使制冷效率降低，熱阻，使冰箱降低功率第十章：對流換熱一、名詞解釋1、 相似分析 ( P258 )( 1) 由描述物理現(xiàn)象的方程式導出相似特征數(shù)的方法叫做相似分析。(2)A、 B兩個常物性、不可壓縮牛頓流體外掠等壁溫平板的對流換熱現(xiàn)象相似，努塞爾數(shù)Nu 、雷諾數(shù)Re普朗特數(shù)Pr分別相等。(3)彼此相似的物理現(xiàn)象，同名的相似特征數(shù)相等。2、 相似特征數(shù)( P258259、P282)h I( 1) 努塞爾數(shù)Nu，表征流體在壁面外法線方向上的平均無量綱溫度梯度，其大小反映對流換熱的強弱。( 2) 雷諾數(shù)Re巴，表征流體慣性力與粘性力的相對大小。低雷諾數(shù)狀態(tài)下對流換熱強度小于高雷諾數(shù)狀

29、態(tài)。( 3) 普朗特數(shù) PrC p匕，是流體的物性特征數(shù)，表征流體動量擴散能力與熱量擴散能a力的相對大小，反映流體物理性質的無因次準則數(shù)。3g tl( 4) 格拉曉夫數(shù)Gr g 2 ，表征浮升力與粘性力的相對大小，反映自然對流的強弱。Gr 越大，浮升力的相對作用越大，自然對流越強。二、問答題1、 ( 10- 12 ) 分別寫出努塞爾數(shù)Nu 、雷諾數(shù) Re 普朗特數(shù) Pr 、格拉曉夫數(shù)Gr 的表達式 , 并說明它們的物理意義。2、 ( 10- 14 ) 何謂管內流動充分發(fā)展段和熱充分發(fā)展段？有何特點？答： ( 1) 流動充分發(fā)展段當流動邊界層的邊緣在圓管的中心線匯合之后，圓管橫截面上的速度分布沿

30、軸向不再變化，這時稱流體進入了流動充分發(fā)展階段。特點： a) 沿軸向的速度不變，即0 , 其他方向的速度為零。xb)圓管橫截面上的速度分布為拋物線形分布，可表達為R2c)沿流動方向的壓力梯度不變，即dp =常數(shù)，阻尼系數(shù)f 為常數(shù)： f。dxRe3、 ( 10- 15 ) 試說明在運用特征數(shù)關聯(lián)式計算對流換熱問題時應該注意哪些問題？答： ( 1) 注意流體的流動狀態(tài)，是湍流、層流還是過渡段；( 2) 注意各個關聯(lián)式的 Re 或 Pr 數(shù)的適用范圍。三、計算題1、（ 10 - 11 ）有一外徑為 25mm 、長為 200mm 的水平圓管橫置在風洞之中進行空氣橫掠的對流換熱實驗，管內用電加熱器加熱

31、。已測得圓管外壁面的平均溫度為100 C，來流空氣溫度為20 C5m/s，試計算圓管外壁面對流換熱的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)和電加熱器的功率。、流速為解：設出口溫度40 C , 空氣平均溫度 tftf' tf"2040 C30C。22由空氣的物性表得 :0.0267W / mC ,16 10m / s ,0.688 , Re 愛 52510 33Prf0.701 ,Pr w7812.5616 10。由管束平均表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的關聯(lián)式（茹卡烏思卡斯公式）得:0.250.370.7010.25NU fn 0.37 Prf0.267812.50.649.613 ,CRe Pr f-0.7010.6

32、88Pr wNU f 49.6130.02673W/m2 C 52.99W/m2d2510 3m 2 C ,校核計算換熱量 Q 1F tm 58.23W/Q2Gcptf "tf'- 2校核計算獲得熱量52.99W/2、( 10 - 12 ) 在一鍋爐煙道中有m2 °Cd=60mm ，管間距6 排管順排構成的換熱器。已知管外徑&/d=q/ d=2 , 管壁平均溫度 tw=100C,煙氣平均溫度 tf=500 C,管間最窄通道處的煙氣流速u=8m/s 。試求管束外壁面和煙氣間對流換熱的平均表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)。解： tf =500C,0.0574W/ mC6 279.3

33、8 10 m /s ,由空氣的物性表得：Um d3Prf 0.687 ,Prw 0.688 , ReI 860106064.8679.38 10 6。由管束換熱關系式（茹卡烏思卡斯公式）得 :0.25360.250.630.360.630.687 。 .型Nu f 0.27 Re fPrf0.27 6046.8656.870.688 ,Pr w所以， h Nu f -56.870.0574,54.41W/ m 2 C。60 103W/ m2 Cd第十二章：傳熱過程與換熱器一、名詞解釋1、對于 n 層不同材料組成的無內熱源的多層圓管的穩(wěn)態(tài)傳熱過程，熱流量tf1 tf 2tf1 tf 2。 ( P

34、339)ndi 111d1lh12 lIndn 1%i 1dii2、換熱器（ P344 ）（ 1 ）定義：用來實現(xiàn)熱量從熱流體傳遞到冷流體的裝置稱為換熱器。（ 2 ）分類：按照其工作原理，可分為混合式、蓄熱式及間壁式三大類。 混合式換熱器的工作特點：冷、熱流體通過直接接觸、互相混合來實現(xiàn)熱量交換。 蓄熱式換熱器的工作特點：冷、熱兩種流體依次交替地流過換熱器的同一換熱面（蓄熱體）實現(xiàn)非穩(wěn)態(tài)的熱量交換。間壁式換熱器的工作特點：換熱器內冷、熱流體由壁面隔開，熱量由熱流體到冷流體傳遞過程是由熱流體與壁面間的對流換熱、壁的導熱、壁面與冷流體間的對流換熱三個環(huán)節(jié)組成的傳熱過程。3、間壁式換熱器的分類（P3

35、44347 ）(1)管殼式換熱管殼式換熱器：管殼式換熱器是由管子和外殼構成的換熱裝置。最簡單的器，也稱為套管式換熱器。根據(jù)冷、熱流體的相對流動方向不同又有順流及逆流之別，逆流換熱效率高。( 2 ) 肋片管式換熱器 ( 翅片管是換熱器 ) ：由帶肋片的管束構成的換熱裝置，適用于管內液體和管外氣體之間的換熱，且兩側表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)相差較大的場合。( 3 ) 板式換熱器：由若干片壓制成型的波紋狀金屬傳熱板片疊加而成，板四角開有角孔，相鄰板片之間用特制的密封墊片隔開，使冷、熱流體分別由一個角孔流入，間隔地在板間沿著由墊片和波紋所設定的流道流動，然后在另一對角線角孔流出。( 4) 板翅式換熱器：板翅式換熱器是由金屬板和波紋狀板形翅片層疊、交錯焊接而成，使冷、熱流體的流向交叉。( 5) 螺旋板式換熱器