傳遞過程原理課后習題解答

1、【7－2】常壓和】常壓和30℃的空氣，以的空氣，以10ms的均勻流速流過一薄平面表面。試用精確解求距平的均勻流速流過一薄平面表面。試用精確解求距平板前緣板前緣10cm處的邊界層厚度及距壁面為邊界層厚度一半距離時的處的邊界層厚度及距壁面為邊界層厚度一半距離時的、、、壁面、壁面xuyuxuy??局部阻力系數(shù)局部阻力系數(shù)、平均阻力系數(shù)、平均阻力系數(shù)的值。設臨界雷諾數(shù)的值。設臨界雷諾數(shù)。DxCDC5510xcRe??解：已知流速解：已知流速u＝

2、10ms；查表得；查表得30℃空氣的密度空氣的密度ρ＝1.165kgm3；30℃空氣的粘度空氣的粘度μ＝1.86105Pas所以流動為層流所以流動為層流4550.1101.165Re6.26105101.8610xxu????????????1241235.0Re5.00.1(6.2610)2102xmmm????????????在處，處，21ymm???305101.1651102.51.86100.1uyx???????????查表

3、得：當查表得：當時，時，2.5??0.7510.217ff?????0100.757.51xuufms?????01()0.01752yuuffmsx??????3005.4310xuuufsyx????????1230.664Re2.6510DxC?????1231.328Re5.3010DC?????【7－3】常壓和】常壓和303K的空氣以的空氣以20ms的均勻流速流過一寬度為的均勻流速流過一寬度為1m、長度為、長度為2m的平面表的

4、平面表面，板面溫度維持面，板面溫度維持373K，試求整個板面與空氣之間的熱交換速率。設，試求整個板面與空氣之間的熱交換速率。設。5510xcRe??解：解：已知已知u＝20ms定性溫度定性溫度303373338K652mT????℃在定性溫度（在定性溫度（65℃）下，查表得空氣的密度℃）下，查表得空氣的密度ρ＝1.045kgm3；空氣的粘度；空氣的粘度μ＝2.035105Pas；空氣的熱導率；空氣的熱導率，普蘭德準數(shù)，普蘭德準數(shù)Pr=0

5、.695222.9310()WmK????＝首先計算一下雷諾數(shù)，以判斷流型首先計算一下雷諾數(shù)，以判斷流型，所以流動為湍流，所以流動為湍流6552201.045Re2.053105102.03510LLu????????????精確解精確解134545120.0365(18.19)mLxcxcPrReReReL?????所以所以20.5110.5110.0250.02980.54.1830.0655()444mpmducWmKL?????

6、??????注：本題不能采用恒壁溫條件下的注：本題不能采用恒壁溫條件下的Nu=3.658來計算對流傳熱系數(shù)，因為溫度邊界層來計算對流傳熱系數(shù)，因為溫度邊界層還沒有充分發(fā)展起來。還沒有充分發(fā)展起來。【7－5】溫度為】溫度為，速度為，速度為的不可壓縮牛頓型流體進入一半徑為的不可壓縮牛頓型流體進入一半徑為的光滑圓管與壁面進的光滑圓管與壁面進0T0uir行穩(wěn)態(tài)對流傳熱，設管截面的速度分布均勻為行穩(wěn)態(tài)對流傳熱，設管截面的速度分布均勻為、熱邊界層已

7、在管中心匯合且管壁面熱通、熱邊界層已在管中心匯合且管壁面熱通0u量恒定，試推導流體與管壁間對流傳熱系數(shù)的表達式。量恒定，試推導流體與管壁間對流傳熱系數(shù)的表達式。解：本題為流體在圓管內(nèi)流動問題，柱坐標系下的對流傳熱方程在可簡化為解：本題為流體在圓管內(nèi)流動問題，柱坐標系下的對流傳熱方程在可簡化為（1）1zuTTrazrrr?????????????由于管截面的速度分布均為由于管截面的速度分布均為，即，即常數(shù)。管壁面熱通量恒定時，常數(shù)。管壁面

8、熱通量恒定時，常數(shù)，常數(shù)，0u0zuu??Tz???于是方程（于是方程（1）可簡化為）可簡化為（2）01dddddduTTrrrraz????????常數(shù)方程（方程（2）的邊界條件為）的邊界條件為①d00dtrr??②00rTT??對式（對式（2）積分得：）積分得：（3）01ddd2duCTTrrazr??再積一次分得：再積一次分得：（4）2012dln4duTTrCrCaz???將邊界條件代入得：將邊界條件代入得：1200CCT??故

9、溫度分布的表達式為：故溫度分布的表達式為：（5）200d4duTTrTaz??圓管截面上的主體平均溫度可用下式來表達圓管截面上的主體平均溫度可用下式來表達002d2diirzzAmrzzAuTrruTdATudAurr????????將式（將式（5）代入得：）代入得：（6）2220000020020dddd4d16d28d2diiriimiriuuTTTrTrrrruTazazTrTazrrr????????????????????根據(jù)