傳熱學(xué)第六章答案

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1、第六章復(fù)習(xí)題1、什么叫做兩個(gè)現(xiàn)象相似，它們有什么共性？答：指那些用相同形式并具有相同內(nèi)容的微分方程式所描述的現(xiàn)象，如果在相應(yīng)的時(shí)刻與相應(yīng)的地點(diǎn)上與現(xiàn)象有關(guān)的物理量一一對(duì)于成比例，則稱為兩個(gè)現(xiàn)象相似。凡相似的現(xiàn)象，都有一個(gè)十分重要的特性，即描述該現(xiàn)象的同名特征數(shù)（準(zhǔn)則）對(duì)應(yīng)相等。（1）初始條件。指非穩(wěn)態(tài)問(wèn)題中初始時(shí)刻的物理量分布。（2）邊界條件。所研究系統(tǒng)邊界上的溫度（或熱六密度）、速度分布等條件。（3）幾何條件。換熱表面的幾何形狀、位置、以及表面的粗糙度等。（4）物理?xiàng)l件。物體的種類與物性。2．試舉出工程技術(shù)中應(yīng)用相似原理的兩個(gè)例子．3．當(dāng)一個(gè)由若干個(gè)物理量所組成的

2、試驗(yàn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成數(shù)目較少的無(wú)量綱以后，這個(gè)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的性質(zhì)起了什么變化？4．外掠單管與管內(nèi)流動(dòng)這兩個(gè)流動(dòng)現(xiàn)象在本質(zhì)上有什么不同？5、對(duì)于外接管束的換熱，整個(gè)管束的平均表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)只有在流動(dòng)方向管排數(shù)大于一定值后才與排數(shù)無(wú)關(guān)，試分析原因。答：因后排管受到前排管尾流的影響（擾動(dòng)）作用對(duì)平均表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的影響直到10排管子以上的管子才能消失。6、試簡(jiǎn)述充分發(fā)展的管內(nèi)流動(dòng)與換熱這一概念的含義。答：由于流體由大空間進(jìn)入管內(nèi)時(shí)，管內(nèi)形成的邊界層由零開(kāi)始發(fā)展直到管子的中心線位置，這種影響才不發(fā)生變法，同樣在此時(shí)對(duì)流換熱系數(shù)才不受局部對(duì)流換熱系數(shù)的影響。7、什么叫大空間自然對(duì)流換熱？什

3、么叫有限自然對(duì)流換熱？這與強(qiáng)制對(duì)流中的外部流動(dòng)和內(nèi)部流動(dòng)有什么異同？答：大空間作自然對(duì)流時(shí)，流體的冷卻過(guò)程與加熱過(guò)程互不影響，當(dāng)其流動(dòng)時(shí)形成的邊界層相互干擾時(shí)，稱為有限空間自然對(duì)流。這與外部流動(dòng)和內(nèi)部流動(dòng)的劃分有類似的地方，但流動(dòng)的動(dòng)因不同，一個(gè)由外在因素引起的流動(dòng)，一個(gè)是由流體的溫度不同而引起的流動(dòng)。8．簡(jiǎn)述射流沖擊傳熱時(shí)被沖擊表面上局部表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的分布規(guī)律．9．簡(jiǎn)述的物理意義．?dāng)?shù)有什么區(qū)別？10．對(duì)于新遇到的一種對(duì)流傳熱現(xiàn)象，在從參考資料中尋找換熱的特征數(shù)方程時(shí)要注意什么？相似原理與量綱分析6－1、在一臺(tái)縮小成為實(shí)物1/8的模型中，用200C的空氣來(lái)模擬實(shí)物中

4、平均溫度為2000C空氣的加熱過(guò)程。實(shí)物中空氣的平均流速為6.03m/s，問(wèn)模型中的流速應(yīng)為若干？若模型中的平均表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為195W/(m2K)，求相應(yīng)實(shí)物中的值。在這一實(shí)物中，模型與實(shí)物中流體的Pr數(shù)并不嚴(yán)格相等，你認(rèn)為這樣的?；囼?yàn)有無(wú)實(shí)用價(jià)值？6－2、對(duì)于恒壁溫邊界條件的自然對(duì)流，試用量綱分析方法導(dǎo)出：。提示：在自然對(duì)流換熱中起相當(dāng)于強(qiáng)制對(duì)流中流速的作用。6－3、試用量綱分析法證明，恒壁溫情況下導(dǎo)出的的關(guān)系式對(duì)于恒熱流邊界條件也是合適的，只是此時(shí)數(shù)應(yīng)定義為。證明：在習(xí)題18的分析中以q代替（因?yàn)榇藭r(shí)熱流密度已知，而中的壁溫為未知），則有，仍以為基本變量，則有

5、：；，，，得；。6－4、已知：對(duì)于常物性流體橫向掠過(guò)管束時(shí)的對(duì)流換熱，當(dāng)流動(dòng)方向上的排數(shù)大于10時(shí)，試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，管束的平均表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)h取決于下列因素：流體速度u；流體物性；幾何參數(shù)。求：試用量綱分析法證明，此時(shí)的對(duì)流換熱關(guān)系式可以整理為：解：基本物理量有h、u、、、、、d、、、共九個(gè)，基本量綱有4個(gè)（時(shí)間T、長(zhǎng)度L、質(zhì)量M、溫度Q），n=9，=7。方程有五組，選取為基本物理量，得：上式等號(hào)左邊為無(wú)量綱量，因此等號(hào)右邊各量綱的指數(shù)必為零（量綱和諧原理），故得：因而得：因此的關(guān)系式可轉(zhuǎn)化為：6－5、已知：有人曾經(jīng)給出下列流體外掠正方形柱體（其一面與來(lái)流方向垂直）的換熱數(shù)

6、據(jù)：NuRePr4150002.2125200003.9117410000.7202900000.7求：采用的關(guān)系式來(lái)整理數(shù)據(jù)并取m=1/3，試確定其中的常數(shù)C與指數(shù)n在上述Re及Pr的范圍內(nèi)，當(dāng)方形柱體的截面對(duì)角線與來(lái)流方向平行時(shí)，可否用此式進(jìn)行計(jì)算，為什么？解：由有根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)有：成線性關(guān)系1.623.6990.11411.50593.6992.09694.30100.19701.89994.3012.06814.6128-0.0522.12014.61282.30544.9542-0.0522.35744.9542為直線在縱坐標(biāo)上的截距。不能將上述關(guān)聯(lián)式用于截

7、面對(duì)角線與來(lái)流平行的情形，因?yàn)閮煞N情形下流動(dòng)方向與物體的相對(duì)位置不同。6－6、已知：如圖，有人通過(guò)試驗(yàn)得了下列數(shù)據(jù)：，，，。設(shè)。特征長(zhǎng)度為。求：對(duì)于形狀相似但的柱體試確定當(dāng)空氣流速為15m/s及20m/s時(shí)的平均表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)。四種情形下定性溫度之值均相同。解：(1)(2)(3)(4)。，對(duì)四種情況，均相同，由1、2兩情形得：，由此得：，m=0.766。由（3）得：，與（1）相除得：；由（4）得：，與（1）相除得：，。管槽內(nèi)強(qiáng)制對(duì)流換熱6－7、已知：（1）邊長(zhǎng)為及b的矩形通道：（2）同（1），但；（3）環(huán)形通道，內(nèi)管外徑為d，外管內(nèi)徑為D；（4）在一個(gè)內(nèi)徑為D的圓