傳熱學第四版課后題答案第七章-資料下載頁
2025-06-27 12:42本頁面
【正文】 溫度為50℃的制冷劑冷卻，芯片的，芯片底面上的電路產生的功率在硅片的上表面上形成了一個均勻的熱流密度q＝55X104W／m2，硅片的側面及底面絕熱良好。已知制冷劑，，。，，試計算芯片底面溫度。、具有均勻內熱源的薄層。解：如圖所示： 利用式（617）計算：，℃，℃，由通過芯片的穩(wěn)態(tài)導熱確定：，℃，電路層中的導熱是有內熱原的平板導熱，據(jù)二章五節(jié)，有：，，，℃。74隨著空間飛行技術的發(fā)展，零重力下的傳熱問題研究越來越得到重視，其中零重力下的凝結與沸騰是一個重要的課題。對于管內強制對流凝結，在零重力下可以認為液膜均勻地分布在管子四周并不斷地沿流動方向增厚，直到全部凝結(見附圖)。設在6－1節(jié)的分析中，假設(1)、(3)、(4)、(5)、(6)及(8)仍成立。同時設：(1)同一截面的汽、液壓力均勻，壓力只沿軸向變化；(2)在汽—液相界面存在蔚切應力。試：(1)列出液膜中的動量守恒、質量守恒及能量守恒方程；(2)寫出y＝0及y＝處速度及溫度的邊界條件；(3)求解動量方程得出軸向流速u的分布及其平均值的計算式(式中可包含壓力梯度及界面切應力)。解：（1）液膜動量方程： （a） 質量守恒： （b） 能量守恒： （c），（2） ，；， （汽/液界面應力）。（3）對（a）積分兩次并引入邊界條件，可得速度分布： 平均流速：。74已知：有儀銅水熱管，外徑，內徑。，外壁溫度為；，外壁溫度為。設蒸發(fā)與凝結得表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)分別為、,蒸發(fā)段與冷凝段的管外表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)均為90。試計算該熱管的內部熱阻在傳熱過程總熱阻中的比例。解：如圖：。內部熱阻＝ 750、一尺寸為10mm10mm、發(fā)熱量為100W的大規(guī)模集成電路，其表面最高允許溫度不能高于75度，環(huán)境溫度為25度，試設計一能采用自然對流來冷卻該電子元件的熱管冷卻器。解：可采用下圖冷卻裝置。冷凝段壁溫近似按75℃計，㎡，10片，其散熱面積210＝㎡，按自然對流豎壁計算。輻射換熱按空腔內包物體模型估計，設翅片表面 。，考慮到輻射計算中未計算翅片間的輻射，因而上述結構可以認為能滿足在自然對流情況下散發(fā)100W熱量的要求。75一冷、熱流體的流動布置如圖所示的熱管換熱器，可以看成是一種特殊的間壁式換熱器。熱流體從被冷卻到，而冷流體從被加熱到。試分析計算冷、熱流體間平均溫差的方法。解：按逆流計算。 75有一臺煙氣空氣換熱器如圖所示。已知煙氣進口溫度，空氣進口為溫度，熱管外徑為40mm。蒸發(fā)段與冷凝段各長1m。管子采用叉排布置，，在流動方向為20排，迎風方向為15排。氣體在最窄流動截面上的流速均為10。試確定。對換熱表面上無結垢及有結垢（污垢熱阻為）的情形分別進行計算。熱管換熱器的兩端各置于截面尺寸為1000mm1200mm的方形通道內。煙、空氣壓力均可按1各物理大氣壓計算。解：先假定一個，不等則修正，直到相差小于給定值，設空氣物性：， 。設煙氣為標準煙氣，則近似的取。再取，與70℃十分接近。空氣側，略去的影響，則有： 。煙氣側：，總熱阻： 。單根根，與相差小于4%，可取其平均值作為換熱量。如果不計污垢熱阻，則：,％，故可取。小論文題目75對于如附圖所示的飽和蒸汽在豎管內的膜狀凝結問題，試從圓柱坐標的納維—斯托克斯方程式出發(fā)，對x方向的動量方程作數(shù)量級比較，并利用軸對稱的條件．導出穩(wěn)態(tài)下適合本例的動量方程： 進一步，利用兩個邊界條件，導出截面上的速度分布公式為 其中δ為液膜邊界層厚度。解：利用軸對稱的條件，x方向的動量方程可簡化為：采用類似于Nusselt分析中的假定，略去慣性力不計，則上式左端等于零，另外，＜＜，于是上式即簡化為：，把此式改寫成為：，兩邊乘以r并積分兩次得：，邊界條件為，由此得：，將這兩個表達式代入u得計算式整理之即得所證得結果。 75試據(jù)在同一鉛垂面內n排管子的平均表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的公式，導出冷凝器中不同鉛垂面內的管排數(shù)不相等時，計算平均管排數(shù)的公式為 假定每根管子的溫差都一樣。解：假設每根管子的平均壁溫都一樣，則溫差為常數(shù)，設第一個垂直排中有根管子，第二垂直排中有根，余類推，則總的平均換熱系數(shù)可表示為：，另一方面由習題16知道，同樣把平均換熱系數(shù)表示成平均排數(shù)的的函數(shù)形式，即，于是上式為：，即：。75實驗研究發(fā)現(xiàn)，沸騰換熱的臨界熱流密度與液體的汽化潛熱、蒸汽密度、表面張力及汽泡直徑參數(shù)有關。試用量綱分析法證明： 式中C為待定常數(shù)。證明：，這一關系式中共有三個基本量綱：L，M，T．試將的表達式寫成為，并將各量的量綱代入得：，整理之后得：，于是有：，由此解得：，如取則得，因而臨界熱流密度可能取得如下表達式形式：．756一個直徑為10mm的銅球，初始溫度為ti，突然被置于一大氣壓下飽和水的水浴中，試用集總參數(shù)法分析銀球(1)從ti＝600℃冷卻到270℃，(2)從ti＝600℃冷卻到130℃及(3)從ti＝600℃冷卻到140℃所需的時間。提示：利用教材中的圖6－11，并用三段折線來代替該曲線。取三段折線的4個端點的q—△t值如下：q=6105W／m2，△t＝500℃；q＝2105W／m2，△t＝170℃；q=106W／m2，△t＝32℃；q＝5104W／m2，△t＝4℃。每一段折線均可用的形式來逼近。解： （1） 利用圖611 并將其簡化為四段折線，如上圖所示，每一段均可以用來近視，C、n之間可由各段的初始值求出。，，。，。，，。利用集總參數(shù)法，取銅球的近視為常數(shù)，， ，。對于 過程： ；對于 過程： ；對于 過程： 。從℃冷卻到270℃，；從℃冷卻到130℃，；從℃冷卻到104℃，；
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