傳熱學第四版課后題答案第七章(編輯修改稿)
2025-07-24 12:42 本頁面
【文章內容簡介】 數(shù)值。解 ：(1)。這樣低的熱流密度仍處于自然對流階段。此時溫差一般小于4℃。由于計算自然對流的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)需要知道其壁面溫度，故本題具有迭代性質。先假定溫差℃定性溫度℃物性參數(shù) 故 所以 ％，故需重新假定△t。考慮到自然對流 即在物性基本不變時．正確的溫差按下式計算：℃而 即(2)當時，假定進入核態(tài)沸騰區(qū)，根據(jù)公式＝＝驗證此時的過熱度℃確實在核態(tài)沸騰區(qū)。72式(717)可以進—步簡化成，其中系數(shù)C取決于沸騰液體的種類、壓力及液體與固體表面的組合。對于水在拋光的銅、鉑及化學蝕腐與機械拋光的不銹鋼表面上的沸騰換熱，式(717)。試針對、下的大容器沸騰、計算上述情形中的系數(shù)C，且進—步把系數(shù)C擬合成壓力的冪函數(shù)形式，并與式(6－16)比較。解：把式（617）寫成的形式，可得： ，P/（bar）Cpl/［KJ/（）］prlμl106/［kg/（）］r103/（J/kg）ρl/（kg/m3）ρvl/（kg/m3）σ104/（N/m）C用最小二乘法擬合得，p的單位為bar。72在所有的對流換熱計算式中．沸騰換熱的實驗關聯(lián)式大概是分歧最大的。就式(6—17)而言、用它來估計q時最大誤差可達100％。另外，系數(shù)的確定也是引起誤差的一個方面。今設在給定的溫差下，由于的取值偏高了20％，試估算熱流密度的計算值會引起的偏差。如果規(guī)定了熱流密度，則溫差的估計又會引起多大的偏差？通過具體的計算來說明。解：（1）由于其它條件不變，給出么計算時，應有，即％，％。（2）當給定q，由式（617）確定時，Cwl的誤差與的誤差成線性關系。72用直徑為1mm、電阻率的導線通過盛水容器作為加熱元件。試確定，在ts=100℃時為使水的沸騰處于核態(tài)沸騰區(qū)，該導線所能允許的最大電流。解：按下題的計算，達到臨界熱流密度時，每米長導線上總換熱量 ＝106＝3456W，每米長導線的電阻：，按Ohm定律，,。7采用大電流通過小直徑不銹鋼管的方法加熱。為了能在電壓不高于220v的情形下演示整個核態(tài)沸騰區(qū)域，試估算所需的不銹鋼管的每米長電阻應為多少，設選定的不銹鋼管的直徑為3mm，長為l00mm。解：，。達到臨界熱流密度時，換熱總量：按照ohm定律，故該件的電阻，即每米長電阻應為。73 試計算當水在月球上并在105Pa及10X105Pa下作大容器飽和沸騰時，核態(tài)沸騰的最大熱流密度(月球上的重力加速度為地球的1／6)比地球上的相應數(shù)值小多少？解：按式（620），～，地球上時，故月球上該壓力下；在壓力為時，。兩種情形下月球的均為地球上相應情形下的倍。73在一氨蒸發(fā)器中，氨液在—組水平管外沸騰，沸騰溫度為20℃。假設可以把這—沸騰過程近似地作為大容器沸騰看待，試估計每平方米蒸發(fā)器外表面所能承擔的最大制冷量。20℃時氨從液體變成氣體的相變熱(潛熱)，表面張力密度。解：℃時。由式（620）得：。 73—直徑為5cm、長10cm的鋼柱體從溫度為1100℃的加熱爐中取出后，(水濕已近飽和)。試估算剛放入時工件表面與水之間的換熱量及工件的平均溫度下降率。鋼的密度，比熱容，發(fā)射率。解：工件置于水容器得瞬間形成了穩(wěn)定得瞙態(tài)沸騰，由式（621），得輻射換熱系數(shù)按式（816）計算：故?？倱Q熱量：。工作得熱容量。故平均的溫度下降率為5048/＝℃/s。734如附圖所示，在軋制鋼板的過程中，當鋼板離開最后一副軋滾后，用水(冷卻介質)沖射到鋼板上進行冷卻，然后再卷板。由于鋼板溫度很高，水膜離開噴嘴不遠即在其下形成汽膜。不考慮運動的影響。試估計每平方米鋼板與水的貼壁射流間的換熱量。鋼板表面的溫度900K。解：用瞙態(tài)沸騰換熱的公式， 取℃，℃，℃，73，加熱面附近水的過熱度各為多少?(利用克拉貝龍方程導出最小汽泡半徑算式的過程，可見本書第一版4－4節(jié)。)解：氣泡內介質與周圍流體達到熱平衡時，有，即，要使氣泡長大，應使，100℃時，有：，因而：當R＝1mm，．綜合分析73—種冷卻大規(guī)模集成電路塊的方法的示意圖如附圖所示。集成電路塊被浸入一種低沸點的非電介質中，該介質受熱沸騰后所產(chǎn)生的蒸汽在其上部空間的豎直表面上凝結。這些表面的溫度tc維持在低于飽和溫度的溫度上。今有若干塊面積為25mm2的集成電路塊浸入一種制冷刑中。已知ts＝50℃，制冷劑物性為，，，，，集成電路塊的表面溫度tw＝70℃。冷凝表面的溫度t0=15℃(采用其他冷卻劑對其進行冷卻而得以維持)，每個冷凝表面高45mm。試確定：(1)每個集成電路塊的發(fā)熱量；(2)冷卻200個集成電路塊總的所需要的冷凝表面面積(m2)。解：（1）按Rohsenow公式，把物性和代入得： ，假設200塊芯片相互不干擾，則： 。（2） ， ，所需面積為：。73平均溫度為15℃、／s的冷卻水，流經(jīng)外徑為32mm、內徑為28mm的水平放置的銅管。試計算每小時的凝結水量(銅管的熱阻可不考虜)。解：本題需要假設壁溫，正確的壁溫值應使管內與管外的對流換熱量相等。管內對流換熱系數(shù)按式（554）計算，15℃的水物性為：，，；設℃，℃，， ，。與之差大于3％；改設=℃，則物性變化甚微，與可以認為不變，于是：與之差小于2％，取，冷凝水量：。73熱虹吸管(又稱重力熱管)是一種封閉、豎直放置的容器，其沸騰段吸收的熱量在其冷凝段放出，如附圖所示。今用拋光的不銹鋼制成一熱虹吸管，d＝20mm、。．熱流密度q是臨界熱流值的30％。試計算：(])沸騰段的平均壁溫twb；(2)凝結段的平均壁溫twc；(3)冷凝液的質量流量(kg／s)。解：設冷凝段液膜為層流，且按平壁公式計算，計算溫度取為100℃，熱虹吸管頂管絕熱，，，。（1）沸騰段熱負荷取的30％：。應用
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