第7章對(duì)流換熱題7-1一個(gè)大氣壓下20℃的空氣，以1.5m/s的速度流過(guò)溫度為100℃的平面爐墻表面，爐寬1.0m,長(zhǎng)2.0m，若不計(jì)自然對(duì)流影響，求爐墻的對(duì)流換熱量。已知在解：對(duì)長(zhǎng)L=2.0m的平板，有層流由有于是傳熱熱量為題7-2一個(gè)大氣壓下24℃的空氣，以60m/s的速度流過(guò)溫度為216℃的平面爐墻表面，爐寬1.0m,長(zhǎng)0.4m，若不計(jì)輻射換熱，求爐墻的對(duì)流換熱量。已知在解：所以，對(duì)長(zhǎng)L=0.4m的平板有湍流從而有于是傳熱熱量為題7-3水在內(nèi)徑d=0.03m、長(zhǎng)度的水平直管中流動(dòng)，管內(nèi)水流速平均溫度當(dāng)管壁溫度為時(shí)，求對(duì)流換熱系數(shù)。已知水的物性參數(shù)為當(dāng)時(shí)，解：層流可以選式（7.39）計(jì)算故題7-4一直管內(nèi)徑為0.08m,管長(zhǎng)為5m,管壁溫度保持60℃，水與空氣分別從管中流過(guò)，試分別計(jì)算水和空氣從20℃加熱到40℃時(shí)對(duì)流換熱系數(shù)。已知管中水的流速為0.3m/s,空氣流速為4.5m在30℃解：故不考慮因粘度引起的誤差修正。又對(duì)于直管，故不考慮入口段修正。水：空氣：均為旺盛湍流,采用式（7.31）水空氣題7-5長(zhǎng)12m，外徑0.3m的垂直蒸汽管外表面溫度為60℃，試求在20℃的空氣中此管單位長(zhǎng)的散熱量。在40解：垂直圓柱管，定型尺寸為管長(zhǎng)L=12m。查表1可得：則故題7-6水以0.8kg/s的流量在內(nèi)徑為d=2.5cm的管內(nèi)流動(dòng)，管子的內(nèi)表面溫度為90℃，進(jìn)口處水的溫度為20℃，試求水被加熱至40℃時(shí)所需的管長(zhǎng)。解：流動(dòng)為湍流。由于溫差為60℃根據(jù)熱平衡方程：流體得到（或失去）的熱量=流體與管壁間的對(duì)流換熱量即又故不必進(jìn)行管長(zhǎng)修正。題7-7長(zhǎng)10m,外徑為0.3m的包扎蒸汽管，外表面溫度為55℃，求在25℃的空氣中水平與垂直兩種方式安裝時(shí)單位管長(zhǎng)的散熱量。已知在解：(1)水平安裝時(shí)，特征尺寸為管子外徑，即d=0.3m,則查表1得：(2)垂直安裝時(shí)，特征尺寸為管子長(zhǎng)度，即L=10m,則查表1得：（3）以簡(jiǎn)化公式計(jì)算1）水平安裝時(shí)為層流，查表1得計(jì)算公式為2）垂直安裝時(shí)為湍流，查表1得計(jì)算公式為計(jì)算誤差均未超過(guò)±5%。題7-8一水平放置的熱力管道在廠房中散熱。已知管道外徑d=108mm,其外表面溫度廠房?jī)?nèi)空氣溫度試計(jì)算每米管道由自然對(duì)流換熱方式散失的熱量。解：本題符合采用專用式（7.23）的條件平均換熱系數(shù)每米長(zhǎng)管道自然對(duì)流換熱的散熱量為題7-9一臺(tái)蒸汽輪機(jī)用冷凝器銅管根數(shù)n=6000,，管外徑為23mm,壁厚1mm。冷卻水進(jìn)口處水溫和管內(nèi)壁溫度分別為冷卻水出口處水溫和管內(nèi)壁溫度分別為冷卻水流量冷凝器內(nèi)冷卻水為兩個(gè)流程。試計(jì)算管內(nèi)壁與水之間的平均對(duì)流換熱系數(shù)。已知，水在31℃時(shí)的物性參數(shù)為：（提示：冷凝器過(guò)流截面積為）解：流動(dòng)為湍流。對(duì)流換熱系數(shù)為題7-10水式量熱計(jì)為一外徑的管子，用空氣斜向吹過(guò)。空氣速度與管子軸線的交角為60o。空氣溫度為20℃。穩(wěn)定時(shí)量熱計(jì)管子外壁溫度℃，試計(jì)算管壁對(duì)空氣的對(duì)流換熱系數(shù)及單位管長(zhǎng)的對(duì)流換熱量。已知在50℃解：查表2得。由φ=60o查圖1得。于是對(duì)流換熱系數(shù)為單位管長(zhǎng)的對(duì)流換熱量題7-11、30℃的空氣以50m/s的速度外掠一塊平板，平板保持210℃的板面溫度，板長(zhǎng)已知在120℃解：平板后部以達(dá)到湍流區(qū)，全長(zhǎng)平均換熱系數(shù)為1261題7-12、某高爐冷卻壁，其冷卻水管內(nèi)徑d=58mm,有效長(zhǎng)度L=1.75m,水在管內(nèi)的流速v=1.5m/s,進(jìn)出口平均溫度Tf=40℃,管壁溫度TW=47℃。試求水與管壁間的對(duì)流換熱系數(shù)？已知水在40℃解：湍流不需做溫差修正。由式（7.31）得題7-13、水流過(guò)長(zhǎng)L=5m的直管時(shí)，從被加熱到。管子的內(nèi)徑水在管內(nèi)的流速為2m/s,求對(duì)流換熱系數(shù)。已知水在30℃時(shí)物性參數(shù)為：解：湍流題7-14、一個(gè)大氣壓下，20℃下的空氣以15m/s的流速流過(guò)平板，板面溫度為60℃。求距板端0.5m處的對(duì)流換熱系數(shù)及單位板寬的傳熱量。查得℃），Pr=0.699。解：層流℃）設(shè)板寬為B,則題7-15、空氣正面橫掠外徑d=20mm的圓管。空氣流速為1m/s。已知空氣溫度t0=20℃，管壁溫度tw=80已知溫度為50℃時(shí)，λm=2.83×10-2W/（m。℃），υm=17.95×10-6解：定性溫度查表知，當(dāng)Re=40~4000時(shí)，c=0.606，n=0.466，所以答：平均表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為.【題7-16】溫度為25℃的空氣，以7m/s的流速，分別橫掠水平圓管和外掠平板。已知水平圓管的外徑d為50mm，平板的長(zhǎng)為1m，外壁溫度均為155（已知90℃的空氣，λ=0.0313W/(m.℃)，υ=22.1×10-6表7.2強(qiáng)制對(duì)流換熱中的c及n值表7.2強(qiáng)制對(duì)流換熱中的c及n值解：定性溫度：（1）計(jì)算橫掠水平圓管的對(duì)流換熱系數(shù)橫掠水平圓管查表的c＝0.171，n＝0.618（2）計(jì)算外掠平板的對(duì)流換熱系數(shù)流動(dòng)屬于層流。外掠平板【題7-16】25℃的空氣以的速度流入平板，板長(zhǎng)寬均為1m,板溫為50℃，試計(jì)算距板端0.1m,0.5m解：查附錄7的25℃,，（1）距板端的平板計(jì)算雷諾數(shù)故可采用式（7.24）計(jì)算對(duì)流換系數(shù)平板與空氣的對(duì)流換熱量為（2）距板端的平板計(jì)算雷諾數(shù)故可采用式（7.24）計(jì)算對(duì)流換系數(shù)平板與空氣的對(duì)流換熱量為（3）距板端的平板計(jì)算雷諾數(shù)故可采用式（7.24）計(jì)算對(duì)流換系數(shù)平板與空氣的對(duì)流換熱量為【題7-17】某一長(zhǎng)為1m,寬為0.5m熱板，在空氣中進(jìn)行冷卻（熱面朝上）。試求當(dāng)熱板表面溫度為300℃，環(huán)境溫度為20解：計(jì)算熱板自然對(duì)流散熱量，先必須確定乘積得數(shù)值，以判別流態(tài)而選用和得值定性溫度℃，查附錄7得相關(guān)物性參數(shù)為：,，空氣的體積膨脹系數(shù)按計(jì)算，故由此可算出：按表7.1處于湍流流態(tài)，，則于是平均換熱系數(shù)【題7-18】有一根水平放置的蒸汽管道穿過(guò)廠房，其保溫層外徑為583mm，外表面平均溫度為48℃。已知周圍空氣溫度為23解：定性溫度℃查附錄7有,，空氣的體積膨脹系數(shù)按計(jì)算，故按表7.1處于層流流態(tài)時(shí)，，，則于是平均對(duì)流換熱系數(shù)則每米長(zhǎng)保溫管道由自然對(duì)流引起的散熱量【題7-19】在穩(wěn)態(tài)工作條件下，20℃的空氣以流速橫掠外徑為50，管長(zhǎng)為3的圓管后，溫度增至40℃。已知橫貫內(nèi)均布電熱器消耗的電功率為1560W，試求橫管外側(cè)壁溫。解：定性溫度℃查附錄7有,由此算得雷諾數(shù)按表7.27及表7.2得于是平均對(duì)流換熱系數(shù)則橫管由自然對(duì)流引起的散熱量從而可以計(jì)算出橫管外側(cè)壁溫℃【題7-20】壓力為的空氣在內(nèi)徑為76的直管道內(nèi)強(qiáng)制流動(dòng)，入口溫度為65℃，入口體積流量為，管壁的平均溫度為180℃。試問(wèn)將空氣加熱到115℃所需管長(zhǎng)。解：定性溫度℃查附錄7有,,,以管壁溫度為定性溫度，查得空氣的速度由此算得雷諾數(shù)流動(dòng)為湍流且溫差為90℃于是平均對(duì)流換熱系數(shù)由熱平衡得代入數(shù)據(jù)為求得所需管長(zhǎng)【題7-21】15℃的空氣以10m/s的速度流過(guò)一塊平板的兩側(cè)，板長(zhǎng)為2m，寬為3m,平板溫度為100解：流體定性溫度查附錄7的有關(guān)物性參數(shù)如下,，，計(jì)算流體的雷諾數(shù)平板后部已達(dá)到湍流區(qū)，故采用式（7.25）計(jì)算于是平板平均換熱量為【題7-22】空氣溫度為20℃，流速為5m/s,當(dāng)對(duì)流換熱表面溫度都為60℃時(shí)，求下面兩種情況對(duì)流換熱系數(shù)的相對(duì)大小：（1）空氣縱掠長(zhǎng)為20cm的平板；（2））空氣橫掠直徑為20cm解：流體定性溫度查附錄7的有關(guān)物性參數(shù)如下,，（1）縱掠長(zhǎng)為20cm的平板，計(jì)算流體的雷諾數(shù)按式（7.24）計(jì)算于是平板平均換熱系數(shù)為（2）橫掠直徑為20cm的圓柱，計(jì)算流體的雷諾數(shù)按式（7.27）計(jì)算于是