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高等传热学复习题-2014

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(假设常物性,不可压缩流体,充分发展流)

33. 利用守恒定律,导出管内充分发展流局部剪切力 ? 沿管道横截面的变化规律。

34. 间距为D的平行通道,试求充分发展段速度u分布,剪切力?w和摩擦系数Cf。

35. 两无限大平板,板间距为D,上板以u0运动,下板静止,求板间流体的速度u分布。若

不计黏性力,上下板温度分别为tw1,tw2,求其内流体的温度分布。 36. 水在管径d=0.305m的长管内流动(湍流),已知水的u=0.305m/s, ??999.6kg/m3,

??0.093*10?8m2/s,求 1)

壁面上tw

2) 摩擦速度u*

3) 估计层流底层,过渡区及湍流核心区的厚度(三层模型)

37. 导出流体在平板外、定常流动时湍流区层流底层的动量方程及速度分布u+=f(y+)的表达

式。

38. 两无限大平板,间距为D,计算并画出层流及湍流(两层模型)时

uy 1)随的变化情况 ;2)摩擦速度 u*

u*b39. 两块具有均匀壁温(70℃)的竖直板,平行放置于20℃的空气中,板高为0.6m,求为不

使自然对流边界层汇合,两板间距最小是多少?

40. 有一列管式换热器,外表面积为40m2, 列管为 φ25x2.5mm 的钢管。用饱和水蒸汽将处理量为 2.5x104kg/h 的油从40℃ 加热到 80℃ 。油走管程,流动状态为湍流。蒸气走壳程,水蒸气压力为0.2MPa(绝压),冷凝传热膜系数α=1.2x104w/ m2·K, 油的平均比热容CP=2.1x103J/(kg·K)

(1)当油的处理量增加一倍时,油的出口温度为多少?若要保持油的出口温度仍为 80℃ ,换热器是否够用? (2)若不够用,可采取哪些措施?

(3)并联或串联多大的换热器才够用?要考虑哪些问题?

(4)处理量加大一倍,若将加热蒸汽提高到3大气压,能否保持油的出口温度? (5)油的处理量不变,如果油的粘度增大一倍,仍为湍流流动,其他物性不变,油的出口温度为多少?

(6)由于换热器运行时间较长,使得管壁增加了一层油垢,其厚度为1mm ,导热系数λ=0.2 w/( m2·K),此时油的出口温度为多少?

(7)大气温度为 10℃,管壁对空气的对流传热膜系数按αT=9.4+0.052(tw-t) w/ m2·K(单位

为)计算,换热器的壳直径为426x5mm,保温后壁温为30℃ ,保温层导热系数λ=0.058 w/ m2·K 。保温层厚度为多少?保温后每日可节约多少kg 蒸汽?

41. 一定量的气体在套管换热器内从90℃冷却到50℃,冷却水进出口温度分别为15℃和

30℃,两流体呈逆流流动,均为稳定湍流,污垢热阻和管壁热阻忽略不计,物性看成常数。问:

(1)若入口水温降为10℃,仍要求原冷却程度,应采取何措施?

(2)若气体流量增加20%,进口水仍为15℃,原换热器,应采取何措施?

42. 有一单程列管换热器,传热面积为4m2,由φ25x2.5mm的管子组成,用初温为25℃的水将机油由200℃冷却100℃,水走管内,油走管间。已知水和机油的质量流分别为1200kg/h和1400kg/h,其比热容分别为4.18kJ/kg·℃和2.0 kJ/kg·℃,水侧和油侧的对流传热系数分别为1800w/ m2·℃和200 w/ m2·℃,两流体呈逆流流动,忽略层壁和污垢热阻,QL=0。 ①校核该换热器是否合用?

②如不合用,采用什么措施在原换热器中完成上述传热任务?(K,CP不变)

43. 铜氨溶液在一蛇管冷却器中由38℃冷却至8℃,蛇管由φ45x3.5mm的管子四组并联组成,平均圈径约为0.57m,已知铜氨溶液流量为2.7m3/h,密 度: ρ=1200kg/m3其平均性按水的0.9取,试求铜氨溶液在蛇管中的对流传热系数。

44. 用热油将水由25℃加热到90℃,油的初温为175℃,流量为36000kg/h,比热容为2.1kJ/kg·K,水的流量为30000kg/h,今有下列两个列管式换热器,其传热面积均为80m2,

换热器为:1、单壳程,双管程,K=625w/ m2·K 2、单壳程,单管程,K=500 w/ m2·K 为保证满足所需的传热器应选用哪一个换热器?

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