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传热12年期终试题B卷答案

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传热学期终试题 B 卷答案及评分标准 一、(10 分)如图 1 所示,一个半径为1=100rmm的实心长圆柱体,具有均匀的内热源4=10Φ3W / m ,导热系数=10W / m K()。圆柱体处于温度为ft  25 C。 的环境中,与周围环境间的表面传热系数h 为 802W / m K()。试求圆柱体外壁温度wt 及圆柱体沿半径方向的温度分布;并求圆柱体内最高温度的位置和大小? 图 1 解:单位长度圆柱体外表面的散热量为: 2=14Φ Φd =4210(2 0.1)14 =314.16 W (1) (2 分) 又由=Φ2()4wfhdtt (1 分) 则wt =2(80)4fΦ /dt=2314.16 / (80(2 0.1) )254=150 C。 (1 分) 圆柱体内的柱坐标导热微分方程为: 1()0ddtΦrr drdr(2) (2 分) 边界条件为:0r ,0dtdr ;1rr,wtt (1 分) 对(2)式两边积分得2112dtΦ rCdr,由边界条件 1 得1=0C (1 分) 再积分一次得2214ΦtrC , 由边界条件2 得22114wΦCtr (1 分)。 带入2C 可得圆柱体中的温度场为: 2211()4wΦttrr=422110150(0.1)480r=2152.5250r (1 分) 当r =0 时,温度达到最高,最高温度为152.5 C。 (1 分) 二、(10 分)一块平板宽为1m,长为1.5m,在10℃的空气中保持90℃,如果空气流过平板时,板的一面与空气的对流换热量为3.75kW ,试确定空气的流速。准则关联式:1 21 30.664RePrNu  层流;4 51 3(0.037 Re871) PrNu  湍流;(空气热物性参数见表1)。 表1 空气的热物理性质 t /℃ 610 /m2/s  / W/(m·K) Pr 40 16.96 0.0276 0.699 50 17.95 0.0283 0.698 60 18.97 0.0290 0.696 解:定性温度 10905022fwmttt℃ (1 分) 2375031.25/1 1.5 (90 10)QhWmKA t (1 分) 假定处于层流 3/12/1PrRe664.0Nu 1/21/30.664()Pru xhx 1/21/3251.531.25 1.50.664()0.6982.83 101.795 10u 94.63/um s  (2 分) 6594.63 1.5Re7.9 101.795 10u x 紊流 (2 分) 与假设不符,故处于紊流。 0.81/3(0.037 Re871) PrNu  0.81/3251.531.25 1.5(0.037()871)0.6982.83 101.795 10u 空气流速为: 14.6/um s  (2 分) 651...

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