传热学第七章答案
《传热学》第七章 凝结与沸腾换热
适用范围：
水平管：
适用范围：
（由于管径不会很大， 一般不会到达紊流）
进行修正后，得到：
垂直壁层流膜状凝结换热平均表面传热系数：
垂直壁与水平管凝结换热强度的比较—— 由于垂直壁定型尺寸远大于水平管，因而水平管凝结换热性能 更好，在实际管外凝结式冷凝器设计中多采用水平管。
垂直壁层流膜状凝结换热另一准则方程：
层流膜状凝结换热 速度变化规律：
蒸气静止，且对液膜无黏滞应力作用
层流膜状凝结换热 温度变化规律：
ts为蒸气饱和温度
可采用对流换热微分方程组对垂直壁层流膜状凝结换热加以研究
1.X方向液膜动量方程： 将： 代入，得：
v为蒸汽密度
假定液膜流动缓慢，则惯性力项可忽略，动量方程可简化为：
一般情况下：
从而：
已知壁温：
二、管内沸腾换热
特征：由于流体温度随流向逐渐 升高，沸腾状态随流向不断改变
液相单相流 h较低
垂 直 管 内 沸 腾
Байду номын сангаас
泡状流
h升高
块状流
h高
环状流
h高
气相单相流
h急剧降低
水平管内沸腾
液 相 单 相 流
泡 状 流
块 状 流
波 浪 流
环 状 流
气 相 单 相 流
汽水分层，管上半部局部换热较差
第七章重点： 1.膜状凝结换热特征和计算方法
2.沸腾换热的四个阶段 3.热管的工作原理
谢谢观看
三、水平管束管外凝结换热
上一层管子的凝液流到下一层管 子上，使下一层管面的膜层增厚
下层管上的h比上层管的h低
计算方法：用nd代替d代入水平单管管外凝结换热计算式
热学第七章课后习题答案
热学第七章课后习题答案热学是物理学中的重要分支，研究的是热现象和热能转化。
在热学的学习过程中，课后习题是巩固知识和检验理解的重要途径。
本文将为大家提供热学第七章课后习题的答案，并结合相关理论进行解析，帮助读者更好地理解和掌握热学知识。
1. 问题：一个物体的质量是10kg，温度为20℃，求它的内能。
答案：内能可以通过公式Q = mcΔT来计算，其中Q表示内能，m表示物体的质量，c表示物体的比热容，ΔT表示温度的变化。
根据题目中的条件，我们可以得知温度变化ΔT = 20℃-0℃=20℃，物体的比热容c可以通过查表得到，假设为c = 4.18J/(g·℃)。
将这些数据代入公式中，可以得到内能Q = 10kg × 4.18J/(g·℃) × 20℃ = 836J。
2. 问题：一个物体的内能为500J，质量为2kg，求它的温度变化。
答案：根据上一题的公式Q = mcΔT，可以得到温度变化ΔT = Q/(mc)。
将题目中的数据代入公式中，可以得到ΔT = 500J/(2kg × 4.18J/(g·℃)) = 59.81℃。
因此，物体的温度变化为59.81℃。
3. 问题：一个物体的质量为5kg，温度由20℃升高到50℃，求它的内能变化。
答案：内能变化可以通过公式ΔQ = mcΔT来计算，其中ΔQ表示内能变化。
根据题目中的条件，我们可以得到温度变化ΔT = 50℃-20℃=30℃，物体的比热容c可以通过查表得到，假设为c =4.18J/(g·℃)。
将这些数据代入公式中，可以得到内能变化ΔQ= 5kg × 4.18J/(g·℃) × 30℃ = 627J。
因此，物体的内能变化为627J。
4. 问题：一个物体的质量为2kg，内能为300J，求它的温度。
答案：根据上一题的公式ΔQ = mcΔT，可以得到温度变化ΔT = ΔQ/(mc)。
传热学第五版部分习题解答(5-7章)
《传热学》第五版部分习题解答第五章5-13 解:本题应指出是何种流体外掠平板，设是水外掠平板。
由60=m t ℃，查附录3 饱和水的热物理性质表得：610478.0-⨯=v m 2/s ，99.2=r p561082.210478.015.09.0Re ⨯=⨯⨯=⋅=-∞v x u x 41.11015.0)1082.2(0.5Re 0.5321521=⨯⨯⨯⨯==---x xδ mm98.099.241.13131=⨯==--rt p δδ mm5-18 解：55230802=+=+=wf m t t t ℃ 由附录2 ，查得空气的热物性参数为：210865.2-⨯=λW/(m.K) 61046.18-⨯=v m 2/s ， 697.0=r p5561051033.41046.188.010Re ⨯<⨯=⨯⨯=⋅=-∞v l u c 所以，此流动换热为层流换热。
923.0101046.18105Re 65=⨯⨯⨯=⋅=-∞u v x c c m46.6)697.0()105(923.010865.2332.0332.03121523121Re =⨯⨯⨯⨯⨯==-r c x h p c c λW/(m 2.K)94.6)697.0()1033.4(8.010865.2332.0332.03121523121Re=⨯⨯⨯⨯⨯==-r lh p l λW/(m 2.K)88.1364.922=⨯==l h h W/(m 2.K)2.555)3080(18.088.13=-⨯⨯⨯=∆=Φt hA W5-23 解： (注意：本题可不做)参考课本p126页（15）到（5-33）式。
2t a by cy =-+；0,w y t t ==；220wd t dy ⎛⎫= ⎪⎝⎭；,t f y t t δ==得到w f w f tt t yt t θθδ-==-，代入速度场和该温度场于能量积分方程()0tf wd t u t t dy a dx y δ⎛⎫∂-= ⎪∂⎝⎭⎰，并且设t δςδ=，略去ς的高阶项，可以得到ς的表达式，进而得到t δ的表达式。
工程传热学基础智慧树知到答案2024年上海电机学院
工程传热学基础上海电机学院智慧树知到答案2024年第一章测试1.热流密度q与热流量的关系为（以下式子A为传热面积，λ为导热系数，h为对流传热系数）（）。
A:q＝φ/A B:q=λφ C:q＝hφ D:q＝φA答案:A2.单位时间通过单位面积的热量称为什么?一般用什么符号表示?（）A:热流量，q B:热流量，φ C:热流密度，φ D:热流密度，q答案:D3.太阳与地球间的热量传递属于下述哪种传热方式?（）A:导热 B:热对流 C:其余选项都不是 D:热辐射答案:D4.热流量与温差成正比，与热阻成反比，此规律称为什么?（）A:热路欧姆定律 B:导热基本定律 C:传热方程式 D:牛顿冷却公式答案:A5.导热系数的单位是（）。
A:W/(m∙K) B:W/(m2∙K) C:m2∙K/W D:W/m2答案:A第二章测试1.液体的粘性随温度的升高而（）。
A:减小 B:增大 C:不变 D:不清楚答案:A2.气体的粘性随温度的升高而（）。
A:减小 B:增大 C:不变 D:不清楚答案:A3.牛顿流体的粘性切应力与速度梯度，即角变形速率成（）。
A:不变 B:不清楚 C:反比 D:正比答案:D4.静止的流体只能承受（）。
A:重力 B:扭转力 C:切应力 D:压应力答案:D5.静止的流体中任意一点的各个方向的压强值（）。
A:不等 B:不清楚 C:相等 D:等于零答案:C第三章测试1.导温系数的物理意义是什么?（）A:反映材料传播温度变化的能力 B:反映了材料的储热能力 C:表明导热系数大的材料一定是导温系数大的材料 D:表明材料导热能力的强弱答案:A2.常温下，下列物质中哪一种材料的导热系数较大?（）A:碳钢 B:黄铜 C:纯铜 D:不锈钢答案:C3.温度梯度表示温度场内的某一点等温面上什么方向的温度变化率? （）A:切线方向 B:任意方向 C:温度降低方向 D:法线方向答案:D4.物体之间发生热传导的动力是什么?（）A:温度场 B:等温面 C:温差 D:微观粒子运动答案:C5.通过大平壁导热时，大平壁内的温度分布规律是下述哪一种？（）A:对数曲线 B:双曲线 C:抛物线 D:直线答案:D第四章测试1.温度升高时，气体的导热系数一般随温度会发生怎样的变化?（）A:增大 B:减小 C:不变 D:可能增大也可能减小答案:A2.下列哪个是非稳态导热的表达式？（）A:t=f（x，y） B:t=f（z，x） C:t=f（x，y，z，τ） D:t=f（x，y，z）答案:C3.下列那个表示非稳态导热过程的无因次时间？（）A:Fo B:Ｐr C:Ｒe D:Bi答案:A4.忽略物体内部导热热阻的分析方法称为（）。
传热学7--9章部分习题答案
第7章作业7-3把太阳表面近似的看成是T=5800K 的黑体，试确定太阳发出的辐射能中可见光所占的百分数。
解：λ1T=0.38×5800=2204μm.K λ2T=0.76×5800=4408μm.K F b(0-λ1)=10.19% F b(0-λ2)=55.04% F b(λ1-λ2)=44.85%7-7用特定的仪器侧得，一黑体炉发出的波长为0.7μm 的辐射能（在半球范围内）为108w/m 3，试问该黑体炉工作在多高的温度下？在该工况下辐射黑体炉的加热功率为多大？辐射小孔的面积为4×10-4m 2。
解：由普朗特定律(7-6)，得：1)107.0(10742.31062107.0104388.156168−×××=−−××−−−Te所以T=1213.4K该温度下，黑体辐射力E b =5.67×10-8×1213.44=122913w/m 2 辐射炉的加热功率为：4×10-4×122913=49.2w7-17一选择性吸收表面的光谱吸收比随λ变化的特性如图所示，试计算当太阳投入辐射为G=800W/m 2时，该表面单位面积上所吸收的太阳能量与太阳辐射的总吸收比。
解：∫=4.101)5800(9.0λλd E q b∫=4.101)5800()5800(9.0)5800(/λλd E E E q b b b∫∞=4.12)5800(2.0λλd E q bλ1T=1.4×5800=8120μm.K F b(0-λ1)=86.08%F b(λ1-∞)=1-86.08%=13.92% q 1/E b =0.9×0.861=0.775 q 2/E b =0.2×0.139=0.028Q=800×(0.775+0.028)=642.4W 总吸收率642.4/800=80.3%7-19暖房的升温作用可以从玻璃的光谱的穿透比变化特性得到解释。
北京科技大学传热学第7章习题答案
北京科技大学传热学第7章习题答案7-10 Hot engine oil flows over a flat plate. The total drag force and the rate of heat transfer per unitwidth of the plate are to be determined.Assumptions 1 Steady operating conditions exist. 2 The critical Reynolds number is cr Re = 5x 105. 3Radiation effects are negligible.Properties The properties of engine oil at the film temperature of (s T + ∞T )/2 = (80+30)/2 =55°C = 328 K are (Table A-10)ρ=8673/m kg υ=123×10-6s m /2k = 0.141 W/m.°C Pr =1505Analysis Noting that L = 6 m, the Reynolds number at the end of the plate is5261046.1/10123)6)(/3(Re ×=×==?∞sm m s m LV L υ which is less than the critical Reynolds number. Thus we have laminar flow over the entire plate. Theaverage friction coefficient and the drag force per unit width are determined fromf C = 1.328 5.0Re ?L = 1.328(1.46 x 510)5.0 = 0.00347D F = N s m m kg m V A C f 3.812)/3)(/867()16)(00347.0(22322=×=∞ρ Similarly, the average Nusselt number and heat transfer coefficient are determined using the laminar flow relations for a flat plate,2908)1505()1046.1(664.0Pr Re 664.0315.05315.0=×===L k hl Nu C m W mC m W Nu l k hD D ?=?==2/3.68)2908(6/141.0 The rate of heat transfer is then determined from Newton's law of cooling to be 2020()(68.3W/m C)(61m )(8030)20.5kW s Q hA T T C ∞=?=?×?= 7-12 The top surface of the passenger car of a train in motion is absorbing solar radiation. Theequilibrium temperature of the top surface is to be determined.Assumptions l Steady operating conditions exist. 2 The critical Reynolds number , is Re cr = 5x 105. 3Radiation heat exchange with the surroundings is negligible.4 Air is an ideal gas with constantproperties.Properties The properties of air at 30°C ?300 K ar e (Table A-11)k =0.0261 W/m ?°C ν=1.57x10-5 m 2 /s Pr = 0.712Analysis The rate of convection heat transfer from the top surface of the car to the air must be equal tothe solar radiation absorbed by the same surface in order to reach steady operation conditions. TheReynolds number is[]652701000/3600/(8)Re 9.9101.5710/L m s m V L m sν∞?×===×× which is greater than the critical Reynolds number. Thus we have combined laminar and turbulent flow.Using the proper relation for Nusselt number, the average heat transfer coefficient and the heat transferrate are determined to be270,12)712.0](871)109.9(037.0[Pr )871Re 037.0(318.063/18.0=?×=?==L khl Nu C m W m C m W Nu L k hD ?=?==2./40)270,12(8/0261.0The equilibrium temperature of the top surface is then determined by taking convection and radiationheat fluxes to be equal to each otherC C m w m w C h q T T T T h q q conv s s conv radD D D 35/40/20030)(22=?+=+=→?==?∞∞??7-14 A steam pipe is exposed to windy air. The rate of heat loss from the steam is to be determined.Assumptions 1 Steady operating conditions exist. 2 Radiation effects are negligible. 3 Air is an idealgas with constant properties.Properties The properties of air at 1 atm and the film temperature of (∞+T T s )/2= (90+7)/2 =48.5°C = 321.5 K are (Table A-11)k =0.0275 W/m.°C ν=1.77x10-5 m 2 /s Pr = 0.710Analysis The Reynolds number is52[(50/)(1000/)/(3600/)](0.08)Re 62,7741.7710/V Dkm h m km s h m m sν∞?===× The Nusselt number corresponding to this Reynolds number is determined to be54854132315.0]28200Re (1[]Pr)/4.0(1[Pr Re 62.03.0+++==k hD Nu 54854132315.0])28200775,62(1[])710.0/4.0(1[)710.0()775,62(62.03.0+++==265.6 The heat transfer coefficient and the heat transfer rate becomec m W m c m W Nu Dk h D D ?=?==/3.91)6.265(08.0/0275.0 2251.0)1)(08.0(m m m DL A ===ππW C m c m W T T hA Q s conv1902)790)(251.0)(/3.91()(2=??=?=∞?D D (per m length) 7-16 Air is to be preheated before entering a furnace by hot water. Determine the rate of heattransfer per unit length of the tubes.Assumptions 1 Steady operating conditions exist. 2 Radiation effects is negligible. 3 The air is anideal gas.Properties The properties of fluid at the temperature of 15°C are (Table A-9)ρ= 1.225 kg/m 3 k = 0.02476C m W D/ 51.4710/kg m s ν?=×? C P =1007J/K g·℃ Pr = 0.7323The surface temperature T s =90℃,P rs =0.7132Analysis The velocity of fluid and the Reynolds number are s m s m D S V S V T T /55.61.25/8.35max =?×=?=?256.55 2.110Re 9,3571.4710m hV D ν??××===× which is greater than 1000 and Nu=8<16 (Table 7-2，7-3)7.74)7132.0/7323.0(7323.0935727.097.0)Pr (Pr/Pr Re 27.097.097.036.063.036.063.0=××××=×==s N Nu UDHeat transfer coefficient isC m W mC m W NuD k h h o o ?=?==2/5.88)7.74(021.0/02476.0 m DL N As22.4==π s kg L vNS m T /862.1.==ρThe exit temperature isCe eTi Ts Ts Te p c m h As °××=???=???=8.28)1590(90)()1007862.1/()5.8822.4()/()(.The rate of heat transfer is wTi Te m c Q p 25300)158.28(862.11007)(..=?××=??=7-19 Water is to be heated in a tube equipped with an electric resistance heater on its surface. Thepower rating of the heater and the inner surface temperature are to be determined.Assumptions 1 Steady flow conditions exist. 2 The surface heat flux is uniform. 3 The inner surfacesof the tube are smooth.Properties The properties of water at the average temperature of (80+12) 12 = 46 °C ~ 45°C are (TableA-9)ρ= 992.1 kg/m 3 k = 0.631C m W D ?/ 62/0.65810/m s νμρ?==×C kg J C pD ?=/4179 Pr = 4.32Analysis The power rating of the resistance heater is33(992.1/)(0.008/min)7.937/min 0.132/m V kg m m kg kg s ρ?==== W C C Kg J s kg T T Cp m Q i e 37510)1280)(/4179)(/132.0()(=??=?=??D DThe velocity of water and the Reynolds number ares m m s m A V V c m /4244.04/)02.0(/)60/108(233=×==??π 62(0.4244/)(0.02)Re 12,8900.65810/m hV D m s m m sν?===× which is greater than 4000. Therefore, the flow is turbulent and the entry lengths in this case are roughly m m D L L h l h 2.0)02.0(1010==≈≈which is much shorter than the total length of the duct. Therefore, we can assume fully developedturbulent flow in the entire duct, and determine the Nusselt number from2.80)32.4()890,12(023.0Pr Re 023.04.08.03.08.0====khD Nu h Heat transfer coefficient isC m W mC m W NuD k h h D D ?=?==2/2530)2.80(02.0/631.0 Then the inner surface temperature of the pipe at the exit becomes)(,e e s T T hA Q ?=?C T m m C m W W sD D )80)](7)(02.0()[/2530(510,372??=πC T e sD 7.113,=7-20 Flow of hot air through uninsulated square ducts of a heating system in the attic is considered.The exit temperature and the rate of heat loss are to be determined.Assumptions 1 Steady operating conditions exist. 2 The inner surfaces of the duct are smooth. 3 Airis an ideal gas with constant properties. 4 The pressure of air is 1 atm.Properties We assume the bulk mean temperature for air to be 350 K since the mean temperature ofair at the inlet will drop somewhat as a result of heat loss through the duct whose surface is at a lowertemperature. The properties of air at 1 atm and this temperature are (Table A-1 I )ρ= 1.009 kg/m 3 k = 0.0297C m W D ?/ 522.0610/m s ν?=×C kg J C pD ?=/1008 Pr = 0.706Analysis The characteristic length that is the hydraulic diameter, the mean velocity of air, and theReynolds number are,m a aa P A D c h 15.04442==== s m m s m A V V c m /4244.04/)02.0(/)60/108(233=×==??π 62(0.4244/)(0.02)Re 12,8900.65810/m hV D m s m m sν?===× which is greater than 4000. Therefore, the flow is turbulent and the entry lengths in this case are roughl y m m D L L h l h 5.1)15.0(1010==≈≈which is much shorter than the total length of the duct. Therefore, we can assume fully developedturbulent flow in the entire duct, and determine the Nusselt number from84)706.0()362,32(023.0Pr Re 023.04.08.03.08.0====khD Nu h Heat transfer coefficient isC m W mC m W NuD k h h D D ?=?==2/6.16)84(15.0/0297.0 Next we determine the exit temperature of air,26)10)(15.0(44m m m al A ======s kg m m kg V m /1009.0min)/10.0)(/009.1(33ρ(16.6)(6)/()(0.1009)(1008)()70(7085)75.7p hA mC e s s i T T T T e e C =??=??=DThen the logarithmic mean temperature difference and the rate of heat loss from the air becomesC T T T T T T T i s e s i eD 5.985706.7570ln(856.75)ln(ln ===Δ 22ln(16.6/)(6)(9.5)941Q hA T W m C m C W ?=Δ=?=D DNote that the temperature of airdrops by almost 10°C as it flows in the duct as a result of heat loss.。
传热学智慧树知到答案章节测试2023年兰州理工大学
第一章测试1.传热学是研究有温差存在时的热能传递规律。
（）A:对B:错答案:A2.傅里叶定律中，热量传递方向与温度升高方向相同。
（）A:错B:对答案:A3.在一个串联的热量传递过程中，如果通过各个环节的热流量相同,则各串联环节的总热阻等于各串联环节热阻之和。
（）A:错B:对答案:B4.热量传递过程的动力是:( )A:电压B:速度差C:温度差D:密度差答案:C5.热辐射的特点不包括下列哪一点。
( )A:辐射能与温度和波长均有关B:具有方向性C:仅能发生在流体中D:伴随能量形式的转变答案:C6.传热方程式中，传热系数的单位是:（）A:W/(m2·K)B:W/(m·K2)C:W/(m·K)D:W/(m2·K2)答案:A7.尽管各个科学技术领域中遇到的传热问题形式多样,但大致可以归纳为哪三种？（）A:温度控制B:削弱传热C:强化传热D:速度控制答案:ABC8.热能传递的三种基本方式：（）A:热传导B:热辐射C:热对流D:热膨胀答案:ABC9.下列各参数中，属于物性参数的是?（）A:密度B:传热系数C:热导率D:热扩散率答案:ACD10.下列哪几种传热方式不需要有物体的宏观运动?（）A:热对流B:热辐射C:热传导D:对流换热答案:BC第二章测试1.傅里叶导热定律数学表达式中温度梯度的方向表示温度升高的方向。
（）A:对B:错答案:A2.按照能量守恒定律，在任-时间间隔内有以下热平衡关系(以微元体为研究对象)：导入热量+内热源生成热=导出热量。
（）A:错B:对答案:A3.在研究-维平板导热问题时，导热热阻数学表达为: δ/入, 常称作面积热阻。
（）A:错B:对答案:A4.研究等截面直肋的导热问题时，一般假设沿高度方向肋片温度不变。
（）A:对B:错答案:A5.温度场中同一瞬间相同温度各点连成的面称为（）A:等高线B:等温线C:等温面D:等势面答案:C6.在研究导热问题时需要通过边界条件来求解温度场，其中规定了边界上的温度值为:（）A:第三类边界条件B:第二类边界条件C:第一类边界条件D:第四类边界条件答案:C7.在传热过程中，系统的传热量与下面哪一个参数成反比：（）A:流体温差B:传热系数C:传热热阻D:传热面积答案:C8.在采用加肋片方法增强传热时，将肋片加装在一侧。
传热学3-7章问答题及答案
第三章 非稳态热传导一、名词解释非稳态导热：物体的温度随时间而变化的导热过程称为非稳态导热。
数Bi ：Bi 数是物体内部导热热阻λδ与表面上换热热阻h 1之比的相对值，即：λδh Bi =o F 数：傅里叶准则数2τl a Fo =，非稳态过程的无量纲时间，表征过程进行的深度。
二、解答题和分析题1、数Bi 、o F 数、时间常数c τ的公式及物理意义。
答：数Bi ：λδh Bi =，表示固体内部导热热阻与界面上换热热阻之比。
2τl a Fo =，非稳态过程的无量纲时间，表征过程进行的深度。
hA cVc ρτ=， c τ数值上等于过余温度为初始过余温度的36.8%时所经历的时间。
2、0→Bi 和∞→Bi 各代表什么样的换热条件？有人认为0→Bi 代表了绝热工况，是否正确，为什么？答：1）0→Bi 时，物体表面的换热热阻远大于物体内部导热热阻。
说明换热热阻主要在边界，物 体内部导热热阻几乎可以忽略，因而任一时刻物体内部的温度分布趋于均匀，并随时间的推移整体地下降。
可以用集总参数法进行分析求解。
2）∞→Bi 时，物体表面的换热热阻远小于物体内部导热热阻。
在这种情况下，非稳态导热过程刚开始进行的一瞬间，物体的表面温度就等于周围介质的温度。
但是，因为物体内部导热热阻较大，所以物体内部各处的温度相差较大，随着时间的推移，物体内部各点的温度逐渐下降。
在这种情况下，物体的冷却或加热过程的强度只决定于物体的性质和几何尺寸。
3）认为0→Bi 代表绝热工况是不正确的，0→Bi 的工况是指边界热阻相对于内部热阻较大，而绝热工况下边界热阻无限大。
3、厚度为δ2，导热系数为λ，初始温度均匀并为0t 的无限大平板，两侧突然暴露在温度为∞t ，表面换热系数为h 的流体中。
试从热阻的角度分析0→Bi 、∞→Bi 平板内部温度如何变化，并定性画出此时平板内部的温度随时间的变化示意曲线。
答：1）0→Bi 时，平板表面的换热热阻远大于其内部导热热阻。
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第七章思考题1.什么叫膜状凝结，什么叫珠状凝结 ? 膜状凝结时热量传递过程的主要阻力在什么地方？ 答：凝结液体在壁面上铺展成膜的凝结叫膜状凝结， 膜状凝结的主要热阻在液膜层， 凝结液 体在壁面上形成液珠的凝结叫珠状凝结。
2．在努塞尔关于膜状凝结理论分析的 8 条假定中，最主要的简化假定是哪两条 ? 答：第 3条，忽略液膜惯性力，使动量方程得以简化；第 5 条，膜内温度是线性的，即 膜内只有导热而无对流，简化了能量方程。
3．有人说，在其他条件相同的情况下．水平管外的凝结换热一定比竖直管强烈，这一说法 一定成立？答；这一说法不一定成立，要看管的长径比。
4．为什么水平管外凝结换热只介绍层流的准则式？常压下的水蒸气在t t s t w 10℃的水平管外凝结，如果要使液膜中出现湍流，试近似地估计一下水平管的直径要多大 ? 答：因为换热管径通常较小，水平管外凝结换热一般在层流范围。
9.161d 34 t s t w 34 g 2 3 14 534r 4由t s100 ℃,查表：r 2257 kJ /kg由t p 95 ℃，查表：961.85kg / m 30.6815W / m K298.7 10 6 kg/ m s3rd 976.3 1 2.07mt s t w g 2 3 3 即水平管管径达到 2.07m 时，流动状态才过渡到湍流。
5．试说明大容器沸腾的 q~ t 曲线中各部分的换热机理 。
6．对于热流密度可控及壁面温度可控的两种换热情形，分别说明控制热流密度小于临界热 流密度及温差小于临界温差的意义，并针对上述两种情形分别举出一个工程应用实例。
答：对于热流密度可控的设备， 如电加热器， 控制热流密度小于临界热流密度，是为了防止 设备被烧毁，对于壁温可控的设备， 如冷凝蒸发器，控制温差小于临界温差，是为了防止设 备换热量下降。
7．试对比水平管外膜状凝结及水平管外膜态沸腾换热过程的异同。
答：稳定膜态沸腾与膜状凝结在物理上同属相变换热，前者热量必须穿过热阻较大的汽 膜，后者热量必须穿过热阻较大的液膜，前者热量由里向外，后者热量由外向里。
8 ．从换热表面的结构而言，强化凝结换热的基本思想是什么 ? 强化沸腾换热的基本思想是 什么？答：从换热表面的结构而言， 强化凝结换热的基本思想是尽量减薄粘滞在换热表面上液膜的 厚度，强化沸腾换热的基本思想是尽量增加换热表面的汽化核心数。
9．在你学习过的对流换热中．表面传热系数计算式中显含换热温差的有哪几种换热方式？ 其他换热方式中不显含温差是否意味着与温差没有任何关系 ?答：表面传热系数计算式中显含换热温差的有凝结换热和沸腾换热。
不显含温差并不意味着 与温差无关，温差的影响隐含在公式适用范围和物件计算中。
对于水平横圆管：R e4 dh t s t wrh 0.729临界雷诺数grd t s t wRe c160023rcp t，代表了相变潜热与相应的显热之比，在相变换热(凝 结、沸腾、熔化、凝固等都可以用得上)。
7-3、 t s 40 ℃的水蒸气及 t s 40 ℃的 R134a 蒸气．在等温竖壁上膜状凝结，试计算离 开 x ＝0 处为 0.1m 、0.5m 处液膜厚度。
设 t t w t s 5 ℃。
4u l l tx 4( x )gl l2r解： g l r ，近视地用 t s 计算物性，则：对水：l 0.635 ， u l 653.3 10 6， l 992.2 ， r 2407 10 J kg ； 对 R134a ： l 0.0750 ， u l 4.286 10 61146.24912.6 10 6， l 1146.2 r 163.23 103 Jkg＝(3.573 10 16) 4x 4 1.375 10 4 x 4，X=0.1 、(x) 1.357 10 4 0.562 7.728 10 5m 7.728 10 2mm .X=0.5 、 (x) 1.357 10 4 0.5 4 1.375 10 4 0.841m = 1.156 10 4mm10 ．在图 7-14 所示的沸腾曲线中，为什么稳定膜态沸腾部分的曲线会随△ 上升 ?答：因为随着壁面过热度的增加，辐射换热的作用越加明显。
t 的增加而迅速习题基本概念与分析 7-1 、 试将努塞尔于蒸气在竖壁上作层流膜状凝结的理论解式 (6 — 3)表示成特征数间的函数GuglJa形式，引入伽里略数 2 及雅各布数c p t s t w。
gr2 l 3l4h 0.725解：ld(t s t w )N u 0.725 gl2 . r. cpv c p (t s t w )0.725 G a .J a .P r 14。
7-2 、 对于压力为 0.1013MPa 的水蒸气， 试估算在 t t w t s 10 ℃的情况下雅各布数之 值，并说明此特征数的意义以及可能要用到这一特征数的那些热传递现象。
J a解：J a3 2257.1 103＝53.54220 10c p (ts t w )代表了 汽化潜热与液瞙显热降之比;进步一般化可写为对水：( x )ac p (t s t w ) ，r=c p 4220℃)，4 653.3 10 6 0.635 9.8 992.22 2407 103x14= (3.506 10 16) 4 x 4 2.433 10 4x 4，X=0.1 、 (x) 2.433 10 4 0.1 4 1.368 10 4m 1.368 10 1mm ；414 1X=0.5 、(x) 2.433 10 4 0.5 4 2.433 10 4 0.841m 2.046 10 1mm 。
7-4 、当把一杯水倒在一块赤热的铁板上时．板面立即会产生许多跳动着的小水滴，而且可 以维持相当一段时间而不被汽化掉。
试从传热学的观点来解释这一现象 ［常称为莱登佛罗斯 特(Leidenfrost) 现象 ］，并从沸腾换热曲线上找出开始形成这一状态的点。
解：此时在炽热的表面上形成了稳定的膜态沸腾， 小水滴在气膜上蒸发， 被上升的蒸汽带动， 形成跳动，在沸腾曲线上相应于 q min (见图 6-11) 的点即为开始形成现象的点。
凝结换热7-5 、 饱和水蒸气在高度l ＝ 1.5m 的竖管外表面上作层流膜状凝结。
水蒸气压力为5p 2.5 10 Pa ，管子表面温度为 123 ℃。
试利用努塞尔分析解计算离开管顶为 0.1m 、 0.2m 、0.4m 、 0.6m 及 1.0 m 处的液膜厚度和局部表面传热系数。
解：水蒸气 p 2.5 105Pa 对应的饱和参数： t s 127.2℃ r 2181.8kJ / kg定性温度：t m t s t w/2 127.2 123 /2 125℃ 查表得68.6 10 2W / mK 227.6 10 6kg /(ms)939kg / m 3 4t s t w x 4 g 2r4 227.6 10 6 68.6 10 2 127.2 123 x 49.8 939 2 2181.8 105＝1.3913 10 16 x 4 0.00013913x 14 10 3m9.8 2181.8 103 9392 68.63 10 6 4 227.610 6 127.2 123 x 1.5917 1015 4x解得x0.1 0.2 0.4 0.6 1.0 δ (㎜)0.061 0.0730.0860.0960.109h x112329445 7942 7177 63167-6 、饱和温度为 50℃的纯净水蒸汽在外径为 25.4mm 的竖直管束外凝结，蒸汽与管壁的 温差为 11℃ , 每根管于长 1.5m ，共 50 根管子。
试计算该冷凝器管束的热负荷。
对 R134a ：(x )4u l l txg l 2r4 4912.6 10 6 0.07505 4 9.8 1146.2 2 163.23 103h xgr 2 3144 t s t w xL 4代入 L 的计算式，得： L= 3.14160.05 5 5370 .33.293m 1，h= 5370.3 3.293 4 =3986.6W/（m 2.k ），4 3986.6 3.2935 3 4 1086<1600R e = 1145.8 103 2.11 10 4 ，故为层流。
7-8 、水蒸汽在水平管外凝结。
设管径为 25.4mm ，壁温低于饱和温度 5℃，试计算在冷凝5压力为 5 103Pa 、5 104Pa 、10 Pa 及106 Pa 下的凝结换热表面传热系数。
解：按式（ 6-4 ）计P c /（105Pa ） 0.05 0.5 1.0 10.0 t c /（℃） 32.4 81.5 99.8 179.8 t m /（℃）34.9 84 102.3 182.3 ρt /（℃）993.98969.2 956.7 884.4 λt /[W/ （m.k ）] 0.626 0.6764 0.6835 0.6730 u l ×106[/ kg/（ m.s ）] 728.8379.02 277.1 151.0 r/（KJ/kg ）2425230522602015t m50 （50 11）44.5990.3 kg0.641W解：t m 2 44.5 ℃， l990.3m 3， l0.641W （m.k ） ，u l 606.5 10 6，r ＝2382.7 10， r ＝23 l r l 1.13L g （l） ｈ＝u l L（t f - t w ）＝1.139.8 2383 106 990.32 0.6413606.5 10 6 1.5 114954.8W（m2.k ）4hL tR eru l整个冷凝器的7-7 、立式氨冷凝器由外径为 要求每根管子的氨凝结量为25 30 27.5 4 4954.8 1.5 11 662.383 10 606.5 10 ＝226.3 <1600 ，故为层流。
热负荷 Q=50 ×4954.8 × 3.1416 ×0.0254 × 1.5 ×11=326.2kW 。
50mm 的钢管制成。
钢管外表面温度为 25℃，冷凝温度为 30 ℃。
0.009kg/s ，试确定每根管子的长度。
解： t m = 2 ℃，4u l 2.11 10 4 kg /（ m.s ） ，3l600.2kg /m 3，l 0.5105W /（m.℃） ，3r ＝1145.8 103J/ kg ，G.r L由 hA t G.r ，得： dh t 。
设流动为层流，则有：23g lr l1.13ｈ＝u l L（t f - t w ）＝1.139.8 1145.8 103 600.22 0.65105 3 45370.3L142.11 10 4 5L30.009 1145.8 10313129.9 所以 L= 5370.3 ，设流动为层流，7-9 、饱和温度为 30℃的氨蒸汽在立式冷凝器中凝结。