传热学例题详解.ppt

解：这是一个管内强迫对流换热问题。 （1）确定定性温度及物性参数： 流体平均温度， 壁温tw=95?C （2）查附录得水的物性参数为： （2）判定流型： 为旺盛紊流。 选用公式： 假设满足 ，则： （3）计算对流传热系数： 根据热平衡方程求管长： 所以 校核： 成立。 4．有两块相距甚近且平行放置的大平板，表面温度分别为T1=500K、T2=1000K，表面黑度分别为?1=0.85、?2=0.95。试计算： （1）两板之间单位面积上的辐射换热量； （2）若在两板之间插入一块两面黑度均为?3=0.05的遮热板，此时两板间的辐射换热量又为多少？ 解：建议画出示意图、辐射热阻图（略）。 由题意知， （1） （2）插入遮热板后， 5．（本题15分）某种火警报警器的有效部位是一个半径为r的金属球，其熔化温度为ts=500 oC，其密度为?=7200kg/m3，比热为c=400J/(kg.oC)，导热系数为?=200 W/(m.oC)。正常状态下金属球的温度为25oC，当突然受到温度为tf=675oC的烟气加热后，为保证在20秒内发出警报，问金属球的半径应为多少？设烟气与球表面间的对流换热系数为?=25W/(m2.oC)。 若考虑到金属球升温后其辐射散热会增加（四周墙壁温度低于烟气温度），为保证仍在20秒内发出警报，其半径应稍增大些还是应减少些？为什么？ 解：对于球体，V/A＝r/3。假设 成立，可用集总参数法计算。 带入数据得， 验证： 成立，假设正确。 如果考虑金属球升温后辐射散热增强，那么金属球单位时间内净得的热量会降低，为了保证在20秒内发出警报，金属球半径应该稍减少些。 由题意知，有twtstf，则金属球的能量平衡方程为： 传热学习题 思考分析题 1、试比较下列不同情况下管内对流换热系数的大小（假设其他条件相同，请用 ﹑= 或 表示） （1）层流_____紊流 （2） 水_____空气 （3）直管_____弯管（4） 光滑管_____粗糙管 （5）层流入口段____层流充分发展段 2、写出格拉晓夫准则（Gr数）的表达式及物理意义 表示流体所受浮升力与粘滞力的相对大小 。 3、两块厚度相同的无限大平壁，分别由金属铜和木头制成。若保持其两侧表面温度对应相等，那么，在常物性、稳态导热的情况下两平壁内的温度分布是否相同？为什么？ 相同。因为对于常物性、无内热源的无限大平壁的稳态导热，第一类边界条件下其温度分布（如下式）仅取决于边界温度，而与材料的导热系数无关。 4．非稳态导热物体可以用集总参数法分析的条件是什么？ 导热物体内部导热热阻忽略不计，即任一时刻物体内温度相同。实用判别条件为： 或 （M是与物体几何形状有关的无量纲数）。 5、在气温为10oC的房间内用细绳吊一段直径均匀的圆柱冰块，过一段时间后，冰块的形状会发生哪些变化？冰块会在绳上完全融化吗？ 由题意知，该冰柱的融化过程相当于竖圆柱的自然对流换热。根据竖壁自然对流换热的机理，由于冰柱壁面温度低于周围空气温度，故流体贴壁向下流动，边界层上部薄而下部厚。局部对流换热系数上部较大而下部较小，因此，虽然冰柱整个会慢慢融化，但是上部融化较快，其形状会变得上部细、下部粗，不等在绳上全部融化完就会掉在地上。 6、写出基尔霍夫定律的数学表达式，说明其含义及适用条件。 （1） ，物体辐射力与它对黑体辐射的吸收比之比等于同温下黑体的辐射力，适用条件：系统处于热平衡；（2） ，物体对黑体辐射的吸收比等于同温下该物体的发射率。（表明善于吸收的物体必善于发射，反之亦然。） 适用条件：实际物体与黑体投射辐射处于热平衡，或者为灰体。 7、冬天，在相同的室外温度条件下，为什么骑摩托车比步行时感到更冷些，一般要戴皮手套和护膝？ 因为强制对流换热强度与流体壁面之间的相对速度有关，相对速度越大，对流换热越强。与步行相比，骑摩托车时相对速度较大，对流换热强度大些，因此人体会散失较多的热量从而感到更冷些。皮手套和护膝，由于透气性差、导热系数小，增加了传热热阻，降低了散热量，从而起到保暖作用。 8、灰体表面的有效辐射和本身辐射哪一个大些？ 灰体表面的有效辐射大些。