文档介绍：计算题:
  1 有一直径为 5cm 的钢球,初始温度为 450 ℃,将其突然置于温度为 30 ℃空气中,设钢球表面与周围环境间的总换热系数为 24w/( m 2 . ℃) ,试计算钢球冷却到 300 ℃所需的时间。已知钢球的 c =/(kg.. ℃) , ρ=7753kg/m 3 , λ=33w/(m.. ℃). ( 8 分)
      解: 先验算 Bi 准数, 钢球的特征尺寸为:
         故可以按薄材加热处理.
          
         ∴τ==
  2 具有内热源并均匀分布的平壁,壁厚为2 S ,假定平壁的长宽远大于壁厚,平壁两表面温度恒为 t w ,内热源强度为 q v ,平壁材料的导热系数为常数,试推出稳态导热时,平壁内的温度分布和中心温度。10分
      解: 因平壁的场, 宽远大于厚度, 故此平壁的导热可认为是一维稳态导热.
           导热微分方程为:
           边界条件为: x=s ,t=t w
                        x=-s , t=t ∞
           求解上述微分方程, 得
           由边界条件确定积分常数:
           ∴平壁内的温度分布:
           当 X=0, 则得平壁中心温度:
  3. 将初始温度为 80 ℃, 直径为 20mm 的紫铜棒突然横置于气温为 20 ℃, 流速为 12m/s 的风道之中, 五分钟后, 紫铜棒温度降到 34 ℃. 试计算气体与紫铜棒之间的换热系数α.
   已知紫铜棒密度ρ=8954kg/m 3 , 比热 C=/(kg ·℃), 导热系数λ=386W/(m ·℃)
      解: 先假定可以用集总系统法分析紫铜棒的散热过程
            
            其中τ=5 × 60=300s
            
            验算 Bi:
  4. 一蒸汽管道, 内, 外径分别为 150mm 和 159mm. 为了减少热损失, 在管外包有三层保温材料: 内层为λ 2 =, 厚δ 2 =5mm 的石棉白云石; 中间为λ 3 =, 厚δ 3 =80mm 的石棉白云石互状预制板; 外壳为λ 4 =, 厚δ 4 =5mm 的石棉硅藻土灰泥; 钢管壁的λ 1 =52, 管内表面和保温层外表面的温度分别为 170 ℃和 30 ℃. 求该蒸汽管每米管长的散热量?
      解: 已知 d 1 =, d 2 =, d 3 =, d 4 =
            各层每米管长热阻分别为:
      ⑴管壁:
      ⑵石棉内层:
      ⑶
      石棉预制瓦:
      
      ⑷灰泥外壳:
      
蒸汽管道每米长散热量为
  5. 压力为 ,20 ℃空气以速度 V=35m/s 掠过平板, 板长 L=70cm, 壁面温度 t w =60 ℃, 试求该板的换热系数及换热量( 板宽按 1m 计算)? 已知:40 ℃空气物性参数为: λ= ·℃υ= × 10 -6 m 2 /s Pr=
      解: 按壁面与流体温度的算术平均值做为定性温度确定物性:
            
查附录得空气物性为: λ= ℃υ= × 10 -6 m 2 /s Pr=
            则∴为紊流
  对于紊流纵掠平板时, 局部摩擦系数为:
            
            
   ℃的空气在常压下以 10m/s 的速度流过平板, 板面温度 t w =60 ℃, 求距前缘 200mm 处的速度边界层和温度边界层以及α x, α和单宽换热量, 再用类比法求局部摩擦系数 C f.
  已知:40 ℃空气物性参数为: λ= ·℃υ= × 10 -6 m 2 /s Pr=
ρ= 3 C p = × 10 3 J/kg ·℃
      解: 边界层内空气的定性温度:
由题已知 40 ℃空气物性参数为: λ= ·℃υ= × 10 -6 m 2 /s Pr=
      ∴为层流边界层.
      则
      
  局部换热系数:
  