文档介绍：《化工传递过程导论》作业解题参考第5章热量传递及其微分方程某不可压缩的黏性流体层流流过与其温度不同的无限宽度的平板壁面。设流动为定态,壁温及流体的密度、黏度等物理性质恒定。试由方程(5-13a)出发,简化上述情况的能量方程,并说明简化过程的依据。解:课本(5-13a)式如下:由题意可知,定态流动。在直角坐标系中,三维方向对应长、宽、高,题中“无限宽度的平板壁面”则可认为是在宽这个维度上无限,姑且设定此方向垂直于纸面且为z方向,故可认为题意所指流动过程为二维流动,且且则(5-13a)式可简化为如果引入热边界层概念,则基于尺度和量级的考虑,可进一步简化上式为其中,y方向为垂直主流方向(x)的距壁面的距离。第6章热传导用平底锅烧开水,与水相接触的锅底温度为111℃,热流通量为42400W/m2。使用一段时间后,锅底结了一层平均厚度为3mm的水垢,假设此时与水相接触的水垢的表面温度及热流通量分别等于原来的值,试计算水垢与金属锅底接触面的温度。水垢的导热系数取为1W/(m·K)。解:由题意可以想见,原来无水垢时是对流传热;结垢后垢层中为导热,此时定态、一维平板的传热通量为其中,b为垢层的厚度,T1为水垢与金属锅底接触面的温度(未知),TS为与水相接触的垢层表面温度。因此可得故得出水垢与金属锅底接触面的温度为有一管道外径为150mm,外表面温度为180℃,包覆矿渣棉保温层后外径为250mm.。已知矿渣棉的导热系数W/(m·K),T单位为℃。保温层外表面温度为30℃,试求包有保温层后管道的热损失。解:本题考虑对象为保温层,其中为定态、一维筒壁、无内热源导热问题,可以有多种解法。与书中讨论不同的是,导热系数并非常数,而是随温度变化。首先,形式上,将题给导热系数写作以下分别给出几种解法。第一解法:精确解定态下,传热速率为常数,也即单层圆筒壁热传导不定积分一次得:利用边界条件确定积分常数:所以单位管长的传热速率或热损失为:第二解法:精确解(1a)(1b)(1c)积分两次:(2a)(2b)(2c)可得与第一解法同样的结果。第三解法:无内热源固体圆筒壁的一维稳态热传导问题取导热系数近似为常数,对应保温层的平均温度,故导热系数为故而,计算每米管长的热损失,可得有一具有均匀内热源的平板,其发热速率=´106J/(m3·s),平板厚度(x方向)。已知平板内只进行x方向上的一维定态导热,两端面温度维持70℃,平均温度下的导热系数W/(m·K)。。解:方法1:由题意,有均匀内热源的平板一维、定态热传导。控制方程为设定平板中心为坐标原点,可得到边界层条件,,且对原式积分,并代入边界条件,可得距平板中心处的温度为方法2:积分控制方程:本题的温度分布如下所示:(选作)假定人对冷热的感觉是以皮肤表面的热损失作为衡量依据。设人体脂肪层的厚度为3mm,其内表面温度为36℃且保持不变。在冬天的某一天气温为-15℃。无风条件下裸露皮肤表面与空气的对流传热系数为25W/(m2·K);有风时,表面对流传热系数为65W/(m2·K)。人体脂肪层的导热系数k=/(m·K)。试确定:(a)要使无风天的感觉与有风天气温-15℃时的感觉一样,则无风天气温是多少?(b)在同样是-15℃的气温下,无风和刮风天,***肤单位面积上的热损失之比是多少?解:(a)