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1、3-15一种火焰报警器采用低熔点的金属丝作为传热元件，当该导线受火焰或高温烟气的作用而熔断时报警系统即被触发，一报警系统的熔点为500C,=21W/(m*)，3=720/口，c=42J/(kgK)，初始温度为25C。问当它突然受到65C烟气加热后，为在1min内发生报警讯号，导线的直径应限在多少以下？设复合换热器的表面换热系数为12W/(m2K)。解：采用集总参数法得：日/hA、exp()厲:cv，要使元件报警则-500七500-650/hA、exp()25-650;?cv，代入数据得D=0.669mm验证Bi数：Bih(V/A)hD4-0.009510：0.05故可采用集总参数法。(1)Fo
2、=讦0.769210.43605S30-1750|n气+sin卩20$气|3*902sin叫cos巴-0.99933-31一火箭发动机喷管，壁厚为9mm出世温度为300C。在进行静推力试验时，温度为127500C的高温燃气送于该喷管，燃气与壁面间的表面传热系数为1950W/(mK)。喷管材22J.2心2FoFo=15.5sa丸1-Pmax二j._m_丁_厲二.(1)cosF1.:t.X=(1000-1750)(1)=293.9Ccos0.76921hx：,一X-594510C/m.:tmax-CX1-1dx(x)0.x:.；x:.0m（cos叫-1）-无限长圆管0mCOS(叫)1000-293
3、.9-1750,(cosO.76921-1)=32655C/m0.0096-1、在一台缩小成为实物1/8的模型中，用200C的空气来模拟实物中平均温度为200C空气的加热过程。实物中空气的平均流速为6.03m/s，问模型中的流速应为若干？若模型中的平均表面传热系数为195W/（m2K），求相应实物中的值。在这一实物中，模型与实物中流体的Pr数并不严格相等，你认为这样的模化试验有无实用价值？解：根据相似理论，模型与实物中的Re应相等空气在20C和200C时的物性参数为：62220C：1=15.0610m/s,十2.5910W/mK,Pn=0.703200C:2=348510“m2/s2=3.93
4、10W/mK,Pr2=0.680U*|U2I212=Y)(右需86=20B5m/s又NU|二Nu2得:Il入2h2和2)(：)=19513.9382.59-36.99W/(m2K)上述模化试验，虽然模型与流体的Pr数并不严格相等，但十分相近这样的模化试验是有实用价值的。6-&已知：一常物性的流体同时流过温度与之不同的两根直管1与2，且d1=2d2，流动与换热已处于湍流充分发展区域。求：下列两种情形下两管内平均表面传热系数的相对大小：（1）流体以同样流速流过两管：（2）流体以同样的质量流量流过两管。.4h02cP4ru0.4解：设流体是被加热的，则以式（5-54）为基础来分析时，有:对一种情形，
5、Ul-U2，di=2d2，故:hi0.8.0.2u1d1u2d2“P2U2丿(di丿2)=28.7%o若流体被冷却，因Pr数不进入h之比的表达式，上述分析仍有效。6-19、已知：水以1.2m/s平均速度流入内径为20mm的长直管。（1）管子壁温为75C,水从20C加热到70C;（2）管子壁温为15C，水从70C冷却到20C。求：两种情形下的表面传热系数，并讨论造成差别的原因。解：w=1.2m/sd=0.020m(1)tf(2070)=45C(2)因为加热,RefNufhmNuhmud12巴=39506.170.67510v=0.023Ref0.8Pr0.4=0.02339506.170.83.
6、952.4=189.05Nu_219.0564.15102=6063.77W/(mk)0.02=0.023Re.8R0.3=0.02339506.17.83.925“=164.8960.80.3_2J64*896641510=5289.05W/(m2k)0.02近壁处温度高，流体粘度减小，对传热有强化作用，冷却时，近壁处温度低,流体粘度增加，对传热有减弱作用。6-70、已知：对燃气轮机叶片冷却的模拟实验表明，当温度X=35C的气流以u1Om/s的速度吹过特征长度h=0.15m、壁温tw1=300c的叶片时，换热量为1500W现在有第二种工况：t2-35C、u2=40m/s、I2=0.225m、
7、tw2=340C。两种情况下叶片均可作为二维问题处理，计算可对单位长度叶片进行。求：第二种工况下叶片与气流间所交换的热量。解:：2_h2h|AA-：t1Re1600.15,Re2400.225V2ReRe2,即=Nu2,0.225340-35不-0.66671.151：2=1.1511500=1726W0.1530035O0.15二0.6667h1l2打0.225o对二维问题换热面积正比于线形尺度（即以单位长度叶片作比较），因而有:8-1、电炉的电功率为1KW，炉丝温度为847C，直径为1mm。电炉的效率为0.96。试确定所需炉丝的最短长度。273+847丫ccc“3IndL=0.96x10解
8、：5.67X100丿得L=3.61m9-6、试用简捷方法确定本题附图中的角系数X1,2。解：(1)因为X2,产1X=AL=1,2A2二R3/4=0.4244(2)因为X2,讦12R2Xi2=免=上冷=0.5，Ai2二R2(3参考()2，具有对称性，X1，亍0.5/40.125(4)假设在球得顶面有另一块无限大平板存在，由对称性知X1，亍0.59-35设有如附图所示的几何体，讣|在垂K于处匡万同无凰氏(b)半詡内边面匀联面(亡)半球内汞面V+S#两部分。表面1为灰体，T1表面2为黑体，T2=330K。及表面3的温度。解：网络图如下:2Xi2,3=1=X3,122Xi2,3=0.52兀R二X3,i
9、=X32=0.5/2=0.25X1,3=X2,3=111212A=汉兀D2=汉3.14汉0.22=0.0157248A=2二R2=0.062855042Eb1=5.67()4=5188.4W/m210073042Eb2=5.67()=6272W/m1001A11A3X3,1PLeJ=118.3m，1-0.350.350.01571A3X3,2=63.7m表面1的净辐射损失:(p_Eb1_Eb25188.4-672.4118.3-63.72=18.38WEb1-Eb35188.4-Eb3_118.3-63.7Eb3=1843.24W/m2又：Eb3T3=424.6Ko1,2表面间的辐射换热量是由
10、于绝热表面3的存在而引起的。10-9、已知t1=300C，t1=210C，t2=100C，t2=200C，试计算下列流动布置时换热器的对数平均温差：（1）逆流布置；（2）一次交叉，两种流体均不混合；（3）1-2型壳管式，热流体在壳侧；（4）24型壳管式，热流体在壳侧；（5）顺流布置。解：（1)11=t1-t2=210-100=110trrr=X-t2=300-200二100t1tr110-100-：tm104.9CIn(t1/tr)In(110/100)t2t2P二一-t1-t2200-1000.5300-100300-210=0.9200-100由参考文献1，图917查得=0.92(3) ：
11、tm=10490.92=96.5C由参考文献1，图915查得=0.85：tm-104.90.85=89.2C由参考文献1，图916查得=0.97.-：tm-104.90.97=101.8CFF=4-12-300一100=200tr=t1-12=210-200=10：tmXtrIn(t1/tr)200-10In(200/10)=63.4C3料的密度P=8400kg/m，导热系数为几=24.6W/(mk),c=560J/(kgK)。假设喷管因直径与厚度之比较大而可视为平壁，且外侧可作绝热处理，试确定：(1) 为使喷管的最高温度不超过材料允许的温度而能允许的运行时间;(2) 在所允许的时间的终了时刻，壁面中的最大温差；(3) 在上述时刻壁面中的平均温度梯度与最大温度梯度。hR解:Bi二=0.7134
