《热工基础(张学学 高教》课后答案 第十章习题解答
《热工基础(张学学 高教》课后答案 第五章-第七章
传出的热量为：
Q mu u' mh h' mv(P2 P1) 816 .69kJ
5-5 某汽轮机入口蒸汽的压力 p1 1.3 MPa、 t1 350 ℃，出口蒸汽压力为 p2 0.005
MPa，假定蒸汽在汽轮机内进行理想绝热膨胀，忽略进、出口动能差，求每千克蒸汽流过汽
轮机所作的轴功及乏汽(排汽)的温度和干度。
需要媒量为：
Q G 0.9 2.876t / h
23000 5-7 蒸汽在 p 1.5MPa、 x 0.95的状态下进入过热器，被定压加热成为过热蒸汽后进
入汽轮机，理想绝热膨胀至 p 0.005MPa、x 0.90 的出口状态，求每 kg 蒸汽在过
热器中吸热的热量。 解：查表得到：
当饱和压力为 P 1.5MPa 时 h' 844.82KJ / kg ， h'' 2791.46KJ / kg
所以：
h xh''(1 x)h' 2694.13kJ / kg
查表得到：
当 P2 0.005MPa 时 s' 0.4761KJ / kg K s'' 8.393KJ / kg K
过热蒸汽在汽轮机中的理想绝热膨胀过程，熵不变，所以有：
s1 s2 xs''(1 x)s' 7.601kJ / kg K
2
k 1
2
1.31
0.546
P1 k 1 1.3 1
所以
Pcr 0.546 3.5 1.911MPa P2
查图表并插值得到：
h1 3291.73kJ / kg s1 6.94566kJ / kg.K
理想绝热过程熵不变，所以有：
《热工基础(张学学 高教》课后答案 第四章-第五章
答：不可以，因为水的临界点压力为22.12MPa，故此，当压力高于临界压力时，它的汽化不经过气液两相区，而是由液相连续的到达气相。
5. 适用于任何工质的定压过程。水蒸气定压汽化过程中dT= 0，由此得出结论，水定压汽化时 ，此结论是否正确？为什么？
答：保证其压力。
2.锅炉产生的水蒸气在定温过程中是否满足 的关系？为什么？
答：不对，因为水蒸气不能看作是理想气体，其内能不仅是温度的函数，还是压力的函数，故此定温过程内能是改变的， 不等于0。
3.有无0℃或低于0℃的蒸汽存在？有无低于0℃的水存在？为什么？
答：有0℃或低于0℃的蒸汽存在，只要压力足够低就可能，但是没有低于0℃的水存在，因为水的三相点温度为0.01℃，低于三相点温度，只可能是固态或是气态。
⑴熵增大的过程为不可逆过程；
⑵不可逆过程的熵变 无法计算；
3若工质从某一初态经可逆与不可逆途径到达同一终态，则不可逆途径的 必大于可逆途径的 ；
4工质经历不可逆循环后 ；
5自然界的过程都是朝着熵增的方向进行的，因此熵减小的过程不可能实现；
6工质被加热熵一定增大，工质放热熵一定减小。
答：（1）不正确，只有孤立系统才可以这样说；
答：不相同，因为二者对外所作的功不同，而它们从同一热源吸收了相同的热量，所以最终二者内能的变化不同，故此二者的终态不同，由于熵是状态参数，它们从同一初态出发，故终态的熵不同。
7.工质由初态经过一不可逆绝热过程膨胀到终态，问能否通过一个绝热过程使工质回到初态？
答：不能，工质由初态经过一不可逆绝热过程膨胀到终态，其熵增加，要想使其回到初态，过程的熵必须减少，而绝热过程是不能使其熵减少的，故不能通过一个绝热过程使其回到初态。
热工基础与应用课后习题答案(全)第二版
第一章思考题1.平衡状态与稳定状态有何区别？热力学中为什幺要引入平衡态的概念？答：平衡状态是在不受外界影响的条件下，系统的状态参数不随时间而变化的状态。
而稳定状态则是不论有无外界影响，系统的状态参数不随时间而变化的状态。
可见平衡必稳定，而稳定未必平衡。
热力学中引入平衡态的概念，是为了能对系统的宏观性质用状态参数来进行描述。
2.表压力或真空度能否作为状态参数进行热力计算？若工质的压力不变，问测量其压力的压力表或真空计的读数是否可能变化？答：不能，因为表压力或真空度只是一个相对压力。
若工质的压力不变，测量其压力的压力表或真空计的读数可能变化，因为测量所处的环境压力可能发生变化。
3．当真空表指示数值愈大时，表明被测对象的实际压力愈大还是愈小？答：真空表指示数值愈大时，表明被测对象的实际压力愈小。
4. 准平衡过程与可逆过程有何区别？答：无耗散的准平衡过程才是可逆过程，所以可逆过程一定是准平衡过程，而准平衡过程不一定是可逆过程。
5. 不可逆过程是无法回复到初态的过程，这种说法是否正确？答：不正确。
不可逆过程是指不论用任何曲折复杂的方法都不能在外界不遗留任何变化的情况下使系统回复到初态，并不是不能回复到初态。
6. 没有盛满水的热水瓶，其瓶塞有时被自动顶开，有时被自动吸紧，这是什幺原因？答：水温较高时，水对热水瓶中的空气进行加热，空气压力升高，大于环境压力，瓶塞被自动顶开。
而水温较低时，热水瓶中的空气受冷，压力降低，小于环境压力，瓶塞被自动吸紧。
7. 用U形管压力表测定工质的压力时，压力表液柱直径的大小对读数有无影响？答：严格说来，是有影响的，因为U型管越粗，就有越多的被测工质进入U型管中，这部分工质越多，它对读数的准确性影响越大。
习题1-1 解：kPa bar p b 100.61.00610133.37555==⨯⨯=-1. kPa p p p g b 6.137********.100=+=+=2. kPa bar p p p b g 4.149494.1006.15.2==-=-=3. kPa mmHg p p p v b 3315.755700755==-=-=4. kPa bar p p p b v 6.50506.05.0006.1==-==-1-2 图1-8表示常用的斜管式微压计的工作原理。
《热工基础(张学学 高教》课后答案 第八章-第九章
第八章 习 题8-1. 一大平板，高3m ，宽2m ，厚 0.02m ，导热系数为45 W/(m ·K)，两侧表面温度分别为1001=t ℃、502=t ℃，试求该板的热阻、热流量、热流密度。
解：解：由傅立叶导热定律： 热阻 W K A R /407.7452302.0=⨯⨯=＝λδm 热流量 W t t A Q w w 67500002.050100452321=⨯⨯⨯-=－＝δλ热流密度 2/11250023675000m W S Q q ＝⨯==8-2. 空气在一根内径50mm ，长2.5m 的管子内流动并被加热，已知空气平均温度为80℃，管内对流换热的表面传热系数为70=h W/(m 2 ·K)，5000=q W/m 2，试求管壁温度及热流量。
解：由牛顿冷却公式：()f w t t h q -=得到 C t h q t f w 042.15180705000=+=+=W s q Q 53.2405.045.250002=⨯⨯⨯⨯=π＝8-3. 一单层玻璃窗，高1.2m ，宽1m ，玻璃厚0.3mm ，玻璃的导热系数为051.=λ W/(m ·K)，室内外的空气温度分别为20℃和5℃，室内外空气与玻璃窗之间对流换热的表面传热系数分别为51=h W/(m 2 ·K)和202=h W/(m 2 ·K)，试求玻璃窗的散热损失及玻璃的导热热阻、两侧的对流换热热阻。
解：对流换热计算公式： W h h t t s Q f f 9.7120105.10003.05152012.1112121=+⨯⨯++-⨯=＋－＝λδ导热热阻为：W K R /000286.005.10003.01===λδ 内侧对流换热热阻为：W K h R /2.051112===外侧对流换热热阻为：W K h R /05.0201123===8-4. 如果采用双层玻璃窗，玻璃窗的大小、玻璃的厚度及室内外的对流换热条件与1-3题相同，双层玻璃间的空气夹层厚度为5mm ，夹层中的空气完全静止，空气的导热系数为025.0=λ W/(m ·K)。
热工基础答案
热工答案3.3 题略 解：（1）泄漏的气体量为kmol541.0kg 81.23)27327(44/3.83143103.0)27347(44/3.83143108.0662*******==+⨯⨯⨯-+⨯⨯⨯=-=-=∆T R V p T R V p m m m g g （2）泄漏的气体在1bar 及17℃时占有的容积为35m 05.1310)27317(443.831481.23=+⨯⨯==pT mR V g 3.6 题略解：由题意：△U = 0 → T 2 = T 1 = 600 K 由理想气体气体状态方程， 有：MPa 2.0Pa 100.2313512112222111=⨯====p p T V p T V p T V p △U =△H = 0J/K1426.1kJ/K 101426.13ln 208.0005.0ln ln31212=⨯=⨯⨯=-==∆=∆-p pmR V V mR s m S g g3.7 题略 解：（1）混合后的质量分数：ωCO2 = 5.6 %， ωO2 =16.32 %， ωH2O =2 %， ωN2 =76.08 % （2） 折合摩尔质量： M eq = 28.856 kg/kmol （3） 折合气体常数： R eq = 288.124 J/（kg ·K ） （4） 体积分数：φCO2 = 3.67 %， φO2 =14.72 %， φH2O =3.21 %， φN2 =78.42 % （5）各组分气体分压力：p CO2 = 0.01101 MPa ， p O2 =0.04416 MPa ， p H2O =0.00963 MPa ， p N2 =0.2353 MPa3.8题略解：由题意，H 2的摩尔成分1%52%12%35%12H =---=x由教材公式（3.35），求混合气体的当量摩尔质量kg/kmol10.54251%282% 2812% 1635% 222244H H N N CO CO CH CH =⨯+⨯+⨯+⨯=+++==∑M x M x M x M x M x M i i eq混合气体的当量气体常数为)/(8.78854.103.8314eq g,K kg J M R R eq ⋅===由理想气体状态方程，求得罐内所允许的最高温度为℃.544K 317.58.78846032106.36,max max==⨯⨯⨯==eq g mR V p T 3.10题略解：（1）多变指数n 由多变过程的过程方程：nn v p v p 2211=903.010ln 8ln )/ln()/ln(ln ln ln ln 12211221===--=v v p p v v p p n（2）过程中热力学能、焓和熵的变化量 由理想气体的状态方程：222111,T R v p T R v p g g ==810121212=⋅=v v p p T T 12810T T =又 )(12T T c q n n -=11129197.041718.01903.04.1903.0)(1T T T T c n n V =⨯⨯--=---=κ K 526.459197.087.419197.01===n q TK 91.5681012==T T kJ/kg 174.8)526.4591.56(718.0=-⨯=∆=∆T c u VkJ/kg 441.11)526.4591.56(005.1=-⨯=∆=∆T c h pK)kJ/(kg 821.010ln 287.0810ln 718.0ln ln1212⋅=⨯+⨯=+=∆v v R T T c s g V （3）空气对外所作的膨胀功和技术功 由闭口系能量方程：kJ/kg 696.33174.887.41=-=∆-=u q w nkJ/kg 427.30==w n w t3.13 题略 解：（1）略（2）每一过程中工质热力学能、焓、熵的变化以及与外界交换的膨胀功求热力学能、焓、熵的变化，关键是利用理想气体的状态方程和过程方程求出各点的状态参数。
《热工基础(张学学 高教》课后答案 第八章-第九章
第八章 习 题8-1. 一大平板，高3m ，宽2m ，厚 0.02m ，导热系数为45 W/(m ·K)，两侧表面温度分别为1001=t ℃、502=t ℃，试求该板的热阻、热流量、热流密度。
解：解：由傅立叶导热定律： 热阻 W K A R /407.7452302.0=⨯⨯=＝λδm 热流量 W t t A Q w w 67500002.050100452321=⨯⨯⨯-=－＝δλ热流密度 2/11250023675000m W S Q q ＝⨯==8-2. 空气在一根内径50mm ，长2.5m 的管子内流动并被加热，已知空气平均温度为80℃，管内对流换热的表面传热系数为70=h W/(m 2 ·K)，5000=q W/m 2，试求管壁温度及热流量。
解：由牛顿冷却公式：()f w t t h q -=得到 C t h q t f w 042.15180705000=+=+=W s q Q 53.2405.045.250002=⨯⨯⨯⨯=π＝8-3. 一单层玻璃窗，高1.2m ，宽1m ，玻璃厚0.3mm ，玻璃的导热系数为051.=λ W/(m ·K)，室内外的空气温度分别为20℃和5℃，室内外空气与玻璃窗之间对流换热的表面传热系数分别为51=h W/(m 2 ·K)和202=h W/(m 2 ·K)，试求玻璃窗的散热损失及玻璃的导热热阻、两侧的对流换热热阻。
解：对流换热计算公式： W h h t t s Q f f 9.7120105.10003.05152012.1112121=+⨯⨯++-⨯=＋－＝λδ导热热阻为：W K R /000286.005.10003.01===λδ 内侧对流换热热阻为：W K h R /2.051112===外侧对流换热热阻为：W K h R /05.0201123===8-4. 如果采用双层玻璃窗，玻璃窗的大小、玻璃的厚度及室内外的对流换热条件与1-3题相同，双层玻璃间的空气夹层厚度为5mm ，夹层中的空气完全静止，空气的导热系数为025.0=λ W/(m ·K)。
人教版高中物理选修3-3课后习题 第十章 热力学定律 1~2 功和内能 热和内能
第十章DISHIZHANG热力学定律1~2 功和内能热和内能课后篇巩固提升基础巩固1.(多选)关于热传递的下列说法正确的是( )A.热量总是从内能大的物体传给内能小的物体B.热量总是从分子平均动能大的物体传给分子平均动能小的物体C.热传递的实质是物体之间内能的转移而能的形式不发生变化D.只有通过热传递的方式,才能使物体的温度发生变化,改变内能的方式有两种:热传递和做功,热传递是能的转移,做功是能的转化,热传递是从高温物体向低温物体传递,而温度是分子平均动能的标志。
2.(多选)下列关于系统的内能的说法正确的是( )A.系统的内能是由系统的状态决定的B.分子动理论中引入的系统内能和热力学中引入的系统内能是一致的C.做功可以改变系统的内能,但单纯地对系统传热不能改变系统的内能D.气体在大气中做绝热膨胀时做了功,但气体的内能不变,所以是由系统的状态决定的,选项A正确。
正因为内能是由于系统的状态决定的,所以分子动理论中引入的内能和热力学中引入的内能是一致的,选项B正确。
做功和热传递都可以改变系统的内能,选项C错误。
气体做绝热膨胀时对外界做了功,又因为与外界没有热交换,所以系统的内能要减小,故选项D错误。
3.(多选)下列所述现象中属于利用热传导的方式来传热的是( )A.冬天,用手去拿室外的铁块,手感到冷B.夏天,开空调后一段时间整个房间内温度降低C.冬天搓手取暖D.冬天,用暖水袋暖手,室外的铁块温度低,手温度高,用手拿铁块时,手上的内能直接通过热传导的方式传到铁块上。
用暖水袋暖手,道理同上。
开空调后整间房间内温度降低,是空气通过对流的方式使热空气降温。
冬天搓手取暖是利用做功改变物体内能,所以正确答案为AD。
4.在一个完全真空的绝热容器中放入两个物体,它们之间没有发生热传递,这是因为( )A.两物体没有接触B.两物体的温度相同C.真空容器不能发生热对流D.两物体具有相同的内能,而与物体内能的多少、是否接触、周围的环境(是否真空)无关,若温度不同,也可以通过热辐射发生热传递,故只有两物体温度相同,故选项B正确,A、C、D错误。
热工基础课后题答案(作业)
1-1 解：kPa bar p b 100.61.00610133.37555==⨯⨯=-1. k P a p p p g b 6.13700136006.100=+=+= 2. k P a bar p p p b g 4.149494.1006.15.2==-=-= 3. k P a m m H g p p p v b 3315.755700755==-=-= 4. k P a bar p p p b v 6.50506.05.0006.1==-==-2-1解：kJ U Q W 308050Δ-=-=-= ，所以是压缩过程3-2解：设气体的初态参数为1111m T V p 和、、，阀门开启时气体的参数为2222m T V p 和、、，阀门重新关闭时气体的参数为3333m T V p 和、、，考虑到刚性容器有：321V V V ==，且21m m =。
⑴当阀门开启时，贮气筒内压力达到51075.8⨯Pa ，所以此时筒内温度和气体质量分别为：K 25366.78.752931212=⨯==p p T Tkg T R V p m m 0.2252932870.02710751g 1121=⨯⨯⨯===⑵阀门重新关闭时，筒内气体压力降为 5104.8⨯Pa ，且筒内空气温度在排气过程中保持不变，所以此时筒内气体质量为： kg T R V p T R V p m g g 216.025.366287027.0104.852333333=⨯⨯⨯==所以，因加热失掉的空气质量为：3-7解：⑴ 定温：K T T 30321==，由理想气体的状态方程可得到初终态的体积：3611g 173922.1100.33032876m p T mR V =⨯⨯⨯==3622g 221766.51010.3032876mp T mR V =⨯⨯⨯==所以气体对外所作的功和吸收的热量分别为：kJ V V T mR V p W g V V 22573.73922.121766.5ln3032876lnd 12121=⨯⨯⨯===⎰kJ W Q 22573.-=-=⑵ 定熵：相当于可逆绝热过程，气体对外所作的功和热量分别为：kg m 0.0090.2160.225m m Δ32=-=-=kJp p V p k k V p W kk V V 135])31(1[30310287.0611.44.1])(1[1d 4.114.131121121=-⨯⨯⨯⨯⨯-=--==--⎰0=Q 终温为： K p p T T kk 41221.)0.30.1(303)(1.411.411212=⨯==--⑶ n =1.2：为多方过程，根据过程方程可得到气体的终温为：K p p T T nn 3.252)0.30.1(303)(21./20.11212=⨯==-气体对外所作的功和热量分别为： kJ p p n T mR W nn g 5.436])31(1[121.3032876])(1[12.112.11121=--⨯⨯=--=--kJn k n T T mc Q V 11.21812.14.12.1)3033.252(717.061)(12=--⨯-⨯⨯=---=3-17 解：混合后各成分的质量分数为：0.0567550500.1421122=+⨯=+=m m m co co ωω20.1637550750.232500.062122,11,222=+⨯+⨯=++=m m m m o o o ωωω0.027550500.0521122=+⨯+=m m m OHOHωω折合分子量为：28.85280.761180.02320.163440.05611ii =+++==∑M M ω)./(2288.28.858314K kg J MR R g ===4－1 解: 由热量守恒J W Q Q 550450100012=-=-= 由克劳休斯不等式：00185.030055054010002211>=-=+K J T Q T Q 0.7617550750.768500.75ω2N =+⨯+⨯=它的设计是不合理的4－2 解：采用电炉取暖时， KW P ef 56.536001024=⨯=-当采用电动机带动卡诺热泵时， kW TT T Q P pump 474.029352056.51211=⎪⎭⎫⎝⎛+⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-= %53.8%10056.5474.0=⨯==efpump P P η6-1 解：①1点：P 1=4MPa , t 1=400︒C查表得：h 1=3215.71kJ/kg , s 1=6.773kJ/(kg.K ) 2点：s 2=s 1=6.773kJ /(kg.K ), P 2=4KPa 查表得：h 2=2040.13kJ/kg , x =0.789 3(4)点：由P 3=P 2=4KPa 查表得：h 3=121.29kJ/kg吸热量：q 1=h 1-h 3=3215.71－121.29=3094.42kJ/kg 净功量：w net =h 1-h 2=3215.71－2040.13=1175.58kJ/kg 热效率：η=1q w net =42.309458.1175=37.99%干度：x =0.789②1点：由P 1=4MPa , t 1=550︒C查表得：h 1=3558.58kJ/kg , s 1=7.233kJ/(kg.K )2点：由s 2=s 1=7.233kJ /(kg.K ), P 2=4kPa 查表得：h 2=2179.11kJ/kg , x =0.846 3(4)点：由P 3=4kPa, 查表得: h 3=121.29kJ/kg吸热量：q 1=h 1－h 3=3558.58－121.29=3437.29kJ/kg 净功量：w net =h 1－h 2=3558.58-2179.11=1379.47kJ/kg 热效率：η=1q w net =29.343747.1379=40.13%干度：x =0.8466-6 解: (1)k =1.4 循环热效率为： 55.33%5.7111114.11=-=-=--k εη压缩过程为可逆绝热过程，所以有：K T v v T T k k 6385.728514.11112112＝＝－⨯=⎪⎪⎭⎫⎝⎛=--εkPa P v v P P k k16455.7984.112112=⨯==⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=ε (2)k =1.3循环热效率为：%36.545.7111113.11=-=-=--k εη压缩过程为可逆绝热过程，所以有：K T v v T T k k 5225.728513.11112112＝＝－⨯=⎪⎪⎭⎫⎝⎛=--εkPa P v v P P k k13455.7983.112112=⨯==⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=ε9-3 有一炉墙，厚度为20 cm ，墙体材料的热导率为1.3 W/(m ⋅K)，为使散热损失不超过1500 W/m 2 ,紧贴墙外壁面加一层热导率为0.1 W/(m ⋅K)的保温层。
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10-1水和空气都以速度1=∞u m/s 分别平行流过平板，边界层的平均温度都为50 ︒C ，试求距平板前沿100 mm 处流动边界层及热边界层的厚度。
解：对水：由C t m 050=查附录3水的物性表得到： Km W ⋅⨯=-2108.64λ，sm2610556.0-⨯=ν，54.3Pr =56108.110556.01.01Re ⨯=⨯⨯==-∞νxu()mm m x 179.1001179.01.0108.15Re 0.521521==⨯⨯⨯=⨯=--δ()mm m t 77.000077.054.300179.0Pr3131==⨯==--δδ对空气：由C t m 050=查附录2空气的物性表得到： Km W ⋅⨯=-21083.2λ，sm261095.17-⨯=ν，698.0Pr =561005571.01095.171.01Re ⨯=⨯⨯==-∞νxu ()mm m x 699.6006699.01.01005571.05Re 0.521521==⨯⨯⨯=⨯=--δ()mm m t 552.7007552.0698.0006699.0Pr3131==⨯==--δδ10-2 试求水平行流过长度为0.4 m 的平板时沿程4.03.02.01.0、、、=x m 处的局部表面传热系数。
己知水的来流温度为=∞t 20 ︒C ，速度为1=∞u m/s ，平板的壁面温度60w =t ︒C 。
解：由C t t t fw m 040220602=+=+=查附录3水的物性表得到： Km W ⋅⨯=-2105.63λ，sm2610659.0-⨯=ν，31.4Pr =610659.01Re -∞⨯⨯==xxu ν当x=0.4时，为旺盛湍流，不应再用那个公式。
2131216312163.42231.410659.01635.0332.0Pr Re 332.0--=⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯==x x x x x λα 当m x 1.0=时，()Cm Wx 0221447.13361.063.422⋅=⨯=-α当m x 2.0=时，()C m W x 0221032.9452.063.422⋅=⨯=-α 当m x 3.0=时，()C m W x 0221615.7713.063.422⋅=⨯=-α 当m x 4.0=时，()Cm Wx 0221239.6684.063.422⋅=⨯=-α10-3如果将上题中的水改为空气，其它参数保持不变，试计算整个平板的平均表面传热系数以及单位宽度平板的换热量，并对比这两种情况的计算结果。
解：由C t t t fw m 040220602=+=+=查附录2空气的物性表得到： Km W ⋅⨯=-21076.2λ，sm261096.16-⨯=ν，699.0Pr =610659.01Re -∞⨯⨯==xxu ν21312163121975.1699.01096.1610276.0332.0Pr Re 332.0--=⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯==x x x x x λα 当m x 4.0=时，()Cm Wx 0221122.34.0975.1⋅=⨯=-α平均表面换热系数为Cm W x 02244.6122.322⋅=⨯===-αα单位平板宽度的换热量为：()mW A t t Q w 9.994.040244.6=⨯⨯=-⨯=-∞α10-4 如果用特征长度为原型1／5的模型来模拟原型中速度为6 m/s 、温度为200 ︒C 的空气强迫对流换热，模型中空气的温度为20 ︒C 。
试问模型中空气的速度应为多少？如果测得模型中对流换热的平均表面传热系数为200 W/(m 2⋅K)，求原型中的平均表面传热系数值。
解：由附录2得到： 当空气温度为200C 时， Km W⋅⨯=-21059.2λ，sm261006.15-⨯=ν当空气温度为2000C 时， K m W⋅⨯=-21093.3λ，sm 261085.34-⨯=ν(1)由相似原理：Re'Re =，'''ννL u Lu ∞∞=所以有s m L L u u /964.1285.3406.1556'''=⨯⨯==∞∞νν (2)由相似原理：'Nu Nu =，'''λαλαL L = 所以有s m L L /695.6059.2593.3200'''=⨯⨯==λλαα10-5 水在换热器管内被加热，管内径为 14 mm ，管长为 2.5 m ，管壁温度保持为110 ︒C ，水的进口温度为50 ︒C ，流速为1.3 m/s ，试求水通过换热器后的温度。
解：假定出口温度为700C ，则有：C t 06050110'=-=∆，C t 04070110''=-=∆ C t t t t t m 033.496040ln 6040'''ln '''=-=∆∆∆-∆=∆ C t t t m w f 067.6033.49110=-=∆-= 查附录水的物性表有: 31.983mkg=ρ,Ckg kJc p 0179.4⋅=,Cm W0659.0⋅=λsm2610478.0-⨯=ν,26109.469m sN f ⋅⨯=-μ,26100.259m s N w ⋅⨯=-μ,99.2Pr =3.3807510478.0014.03.1Re 6=⨯⨯==-νdu m采用紊流换热关系式：3.195Pr Re 027.014.0318.0=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=w f f f f Nu μμ所以，9192==dNuλα校核：W t F Q m 44.4982933.495.2014.091921=⨯⨯⨯⨯=∆=πα ()()W t t c d t t Gc Q f f p f f p 3.12642'''4'''22=-=-=πρ重新假定出口温度为1000C ，则有：C t 06050110'=-=∆，C t 010100110''=-=∆ C t t t t t m 09.276010ln 6010'''ln '''=-=∆∆∆-∆=∆ C t t t m w f 01.829.27110=-=∆-= 查附录水的物性表有: 34.970mkg=ρ,Ckg kJc p 0197.4⋅=,Cm W0675.0⋅=λsm 2610357.0-⨯=ν,2610347m sN f ⋅⨯=-μ,26100.259m s N w ⋅⨯=-μ,155.2Pr =4.5098010357.0014.03.1Re 6=⨯⨯==-νdu m 采用紊流换热关系式： 94.211Pr Re 027.014.0318.0=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=w f f f f Nu μμ所以，7.10218==dNuλα校核：W t F Q m 9.313381=∆=α ()()W t t c d t t Gc Q f f p f f p 8.31331'''4'''22=-=-=πρ可见Q 1和Q 2相差很小，所以C t f 0100''=10-6 用内径为0.016 m 、长为2.5 m 的不锈钢管进行管内对流换热实验，实验时直接对不锈钢管通以直流电加热，电压为5V ，电流为900A ，水的进口温度为20 ︒C ，流速为0.5 m/s ，管外用保温材料保温，忽略热损失。
试求管内对流换热的表面传热系数及换热温差。
解：假定出口温度为400C ，则有： C t 06050110'=-=∆，C t t t t t m 09.276010ln 6010'''ln '''=-=∆∆∆-∆=∆ C t t t m w f 01.829.27110=-=∆-= 查附录水的物性表有: 34.970mkg=ρ,Ckg kJc p 0197.4⋅=,Cm W0675.0⋅=λsm2610357.0-⨯=ν,2610347m sN f ⋅⨯=-μ,26100.259m s N w ⋅⨯=-μ,155.2Pr =4.5098010357.0014.03.1Re 6=⨯⨯==-νdu m采用紊流换热关系式：94.211Pr Re 027.014.0318.0=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=w f f f f Nu μμ所以，7.10218==dNuλα校核：W t F Q m 9.313381=∆=α ()()W t t c d t t Gc Q f f p f f p 8.31331'''4'''22=-=-=πρ可见Q 1和Q 2相差很小，所以C t f 0100''=10-7 空气以1.3 m/s 速度在内径为22 mm 、长为2.25m 的管内流动，空气的平均温度为38.5 ︒C ，管壁温度为58 ︒C ，试求管内对流换热的表面传热系数。
解：C t f 05.38=查附录空气的物性表有: 313355.1mkg=ρ,Ckg kJc p 0005.1⋅=,Cm W 0027465.0⋅=λsm2610816.16-⨯=ν,2610025.19m sN f ⋅⨯=-μ,6993.0Pr =C t w 058=， 261020m s N w ⋅⨯=-μ,23007.170010816.16022.03.1Re 6<=⨯⨯==-νdu m 为层流，采用常壁温层流换热关系式： 66.3=f Nu 所以，Cm WdNu02569.4⋅==λα10-8 如果上题中空气的流速增加到3.5 m/s ，空气的平均温度为58 ︒C ，管壁温度为90 ︒C ，试求管内对流换热的表面传热系数。
解：C t f 058=查附录空气的物性表有: Ckg kJc p 0005.1⋅=,Cm W 002886.0⋅=λsm2610766.18-⨯=ν,261020m sN f ⋅⨯=-μ,6964.0Pr =C t w 090=， 26105.21m s N w ⋅⨯=-μ,23002.410310766.18022.05.3Re 6>=⨯⨯==-νdu m 为过渡流，采用过渡流换热关系式：()()578.1236333125.2022.016964.01002.41030214.01Pr 100Re 0214.045.0324.08.045.0324.08.0=⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛+⨯⨯-⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛+-=w f f f f T T L d Nu所以，Cm WdNu 025.16⋅==λα10-9 水以2 m/s 的速度流过长度为5 m 、内径为20 mm 、壁面温度均匀的直管，水温从25 ︒C 被加热到35 ︒C ，试求管内对流换热的表面传热系数。