传热学第六章.doc

第六章相似原理与量纲分析6-1、在一台缩小成为实物1/8的模型中,用200C的空气来模拟实物中平均温度为2000C空气的加热过程。,问模型中的流速应为若干?若模型中的平均表面传热系数为195W/(m2K),求相应实物中的值。在这一实物中,模型与实物中流体的Pr数并不严格相等,你认为这样的模化试验有无实用价值?因此的关系式可转化为:6-5、已知:有人曾经给出下列流体外掠正方形柱体(其一面与来流方向垂直)的换热数据::采用的关系式来整理数据并取m=1/3,试确定其中的常数C与指数n在上述Re及Pr的范围内,当方形柱体的截面对角线与来流方向平行时,可否用此式进行计算,为什么?解:由有根据实验数据有:--。不能将上述关联式用于截面对角线与来流平行的情形,因为两种情形下流动方向与物体的相对位置不同。6-6、已知:如图,有人通过试验得了下列数据:,,,。设。特征长度为。求:对于形状相似但的柱体试确定当空气流速为15m/s及20m/s时的平均表面传热系数。四种情形下定性温度之值均相同。解:(1)(2)(3)(4)。,对四种情况,均相同,由1、2两情形得:,由此得:,m=。由(3)得:,与(1)相除得:;由(4)得:,与(1)相除得:,。管槽内强制对流换热6-7、已知:(1)边长为及b的矩形通道:(2)同(1),但;(3)环形通道,内管外径为d,外管内径为D;(4)在一个内径为D的圆形筒体内布置了n根外径为d的圆管,流体在圆管外作纵向流动。求:四种情形下的当量直径。解:6-8、已知:一常物性的流体同时流过温度与之不同的两根直管1与2,且,流动与换热已处于湍流充分发展区域。求:下列两种情形下两管内平均表面传热系数的相对大小:(1)流体以同样流速流过两管:(2)流体以同样的质量流量流过两管。解:设流体是被加热的,则以式(5-54)为基础来分析时,有:,对一种情形,,故:。若流体被冷却,因Pr数不进入h之比的表达式,上述分析仍有效。6-9、已知:变压器油,。在内径为30mm的管子内冷却,管子长2m,。求:试判断流动状态及换热是否已进入充分发展区。解:,流动为层流。按式(5-52)给出的关系式,,而,所以流动与换热处于入口段区域。6-,:管道内湍流对流传热,通道几个尺寸,流速均相同,定性温度为50℃,气体均处于常压下,℃氢气的物性数据如下:.6-11、已知:平均温度为100℃、压力为120kPa的空气,。均匀热流边界条件下在管内层流充分发展对流换热区Nu=。求:估计在换热充分发展区的对流换热表面传热系数。解:空气密度按理想气体公式计算,空气的与压力关系甚小,仍可按一物理大气压下之值取用,100℃时:故为层流。按给定条件得:。6-12、已知:、长15m,,入口水温为10℃,管子除了入口处很短的一段距离外,其余部分每个截面上的壁温都比当地平均水温高15℃。求:水的出口温度。并判断此时的热边界条件。解:假使出口水温℃,则定性温度℃,水的物性参数为。。因℃,不考虑温差修正,则,,。另一方面,由水的进口焓,出口,得热量。,需重新假设,直到与相符合为止(在允许误差范围内)。经过计算得℃,。这是均匀热流的边界条件。6-13、已知:一直管内径为16cm,,平均温度为10℃,换热进入充分发展阶段。管壁平均温度与液体平均温度的差值小于10℃,流体被加热。求:试比较当流体分别为氟利昂134a及水时对流换热表面传热系数的相对大小。解:由附录10及13,10℃下水及R134a的物性参数各为:R134a:;水:;对R134a:对水:对此情形,%。6-14、已知:下的空气在内径为76mm的直管内流动,入口温度为65℃,入口体积流量为,管壁的平均温度为180℃。求:管子多长才能使空气加热到115℃。解:定性温度℃,相应的物性值为:在入口温度下,,故进口质量流量:,,先按计,空气在115℃时,,65℃时,。故加热空气所需热量为:采用教材P165上所给的大温差修正关系式:。所需管长:,