m2
, Pr 2.99


1.3 0.014 38075.3 0.478 106
f w
0.14
采用紊流换热关系式：
Nu f 0.027 Re f
0.8
Pr f
1
3
195.3
所以， Nu

d
9192
校核： Q1 Ftm 9192 0.014 2.5 49.33 49829.44W


2 0.45 3 0 . 022 331 0.8 0.4 0.0214 4103.2 100 0.6964 1 2.25 363 12.578
查附录水的物性表有:
983.1 kg
m3
, c p 4.179 kJ
2
kg0 C
, 0.659W
m 0 C
0.478 106 m s , f 469.9 106 N s 2 , m
w 259.0 106 N s
Re um d
当 x 0.2m 时， x 422.63 0.2 当 x 0.3m 时， x 422.63 0.3

1 2 1 2 1 2
945.032W 771.615W 668.239W
m 2 0 C m 2 0 C m 2 0 C

当 x 0.4m 时， x 422.63 0.4
f w
0.14
采用紊流换热关系式：
Nu f 0.027 Re f
0.8
Pr f
1
3
211.94
所以， Nu

d
10218.7
校核： Q1 Ftm 31338.9W
Q2 Gc p t f ' 't f '
d 2
4
c p t f ' 't f ' 31331.8W
Re u x


1 x 0.659 106
1 2 1 3 1 1 1
0.0276 1 x 2 x 0.332 Re Pr 0.332 0.699 3 1.975 x 2 6 x x 16.96 10

当 x 0.4m 时， x 1.975 0.4
1.13355 kg
m3
, c p 1.005 kJ
2
kg0 C
, 0.027465W
m 0 C
16.816 106 m s , f 19.025 106 N s 2 , Pr 0.6993 m
t w 580 C ， w 20 106 N s
c p 1.005 kJ kg0 C
, 0.02886W
m 0 C
18.766 106 m s , f 20 106 N s 2 , Pr 0.6964 m
2
t w 900C ， w 21.5 106 N s
m2
,
Re
um d
t ' 110 50 60 0 C ，
t m
t ' 't ' 10 60 27.90C t ' ' 10 ln ln t ' 60
t f t w tm 110 27.9 82.10 C
查附录水的物性表有:
970.4 kg
m3
, c p 4.197 kJ
tw t f 2 60 20 400 C 查附录 3 水的物性表得到： 2
2
63.5 102 W m K ， 0.659 106 m s ， Pr 4.31
Re u x


1 x 0.659 106
1
当 x=0.4 时，为旺盛湍流，不应再用那个公式。
10-1 水和空气都以速度 u 1 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 tm 500 C 查附录 3 水的物性表得到：
64.8 102 W m K ， 0.556 106 m s ， Pr 3.54
t Pr
1 3
x 5 0.05571 105
1 3



1 2
0.1 0.006699m 6.699mm
0.006699 0.698
0.007552m 7.552mm
10-2 试求水平行流过长度为 0.4 m 的平板时沿程 x 0.1 、 0.2 、 0.3 、 0.4 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 u 1 m/s，平板 的壁面温度 t w 60 C。 解：由 t m
所以， Nu

d
10218.7
校核： Q1 Ftm 31338.9W
Q2 Gc p t f ' 't f '
d 2
4
c p t f ' 't f ' 31331.8W
可见 Q1 和 Q2 相差很小，所以 t f ' ' 1000C 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：
可见 Q1 和 Q2 相差很小，所以 t f ' ' 1000C
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： t f 38.50 C 查附录空气的物性表有:
w 259.0 106 N s
Re um d
m2
, Pr 2.155


1.3 0.014 50980.4 0.357 106
f Pr f 3 w
1 0.14
采用紊流换热关系式：
Nu f 0.027 Re f
0.8
211.94
t f t w tm 110 27.9 82.10 C
查附录水的物性表有:
970.4 kg
m3
, c p 4.197 kJ
2
kg0 C
, 0.675W
m 0 C
0.357 106 m s , f 347 106 N s 2 , m

10-3 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 t m
tw t f 2 60 20 400 C 查附录 2 空气的物性表得到： 2
2
2.76 102 W m K ， 16.96 106 m s ， Pr 0.699


3.5 0.022 4103.2 2300 为过渡流， 18.766 106
采用过渡流换热关系式：
2 0.45 3 Tf d 0.8 0.4 Nu f 0.0214 Re f 100 Pr f 1 L Tw
2.59 102 W m K ， 15.06 106 m s
当空气温度为 2000C 时，
2
2
3.93 102 W m K ， 34.85 106 m s
(1)由相似原理： Re Re' ，
u ' L' ' u L ' 6 5 15.06 所以有 u ' 12.964m / s L' 34.85
Q2 Gc p t f ' 't f '
d 2
4
c p t f ' 't f ' 12642.3W
重新假定出口温度为 1000C，则有：
t ' 110 50 600C ， t ' ' 110 100 100C
t m t ' 't ' 10 60 27.90C t ' ' 10 ln ln t ' 60
t ' 110 50 600C ， t ' ' 110 70 400C
t m t ' 't ' 40 60 49.330 C t ' ' 40 ln ln t ' 60
t f t w tm 110 49.33 60.670C
0.635 1 x 2 x 0.332 Re Pr 0.332 4.313 422.63x 2 6 x x 0.659 10

1 2
1 3
1
1
当 x 0.1m 时， x 422.63 0.1

1 2
1336.447 W
m 2 0 C
2
kg0 C
, 0.675W
m 0 C
0.357 106 m s , f 347 106 N s 2 , m