解：假设：1、略去动能与位能的变化；2、略去管壁阻力。由热平衡，取6℃温升， 找出质量流率：
??qmcpt'?t\?1000W,qm?Re?
??10001000??0.0687kg/s2427?6cpt'?t\
??4qm4?0.0687??5.48?d?3.14?0.02?79.9?10?2，所以流动为层流。
设流动与换热处于层流发展段，因为D/d?300/20??1，略去弯管作用不计，采用齐德-泰特公式，先假设长度，计算出h，再从传热方程予以校核。
?5.48?6780?Nu?1.86??6000/20?? 设L=6m，
1/3?79.9???20.95??0.14?1.86?4.98?1.206?11.17
2h?Nu?/d?11.17?0.286/0.02?159.7W/m?K,
?? ???dLh?t?3.14?0.02?6?159.7??47?27??1203W?1000W
由计算过程可见，对本例，?~AH~L?L?1/3?1?L1??????2/3~L，即?2?L2?2/3
L1??1???????L22??， 由此得：
1.5??2L2?L1????1故：
????1.5?1000??6????1203?1.5?6?0.7579?4.55m
所能缠绕的圈数：
N?
L4.554.55???4.53??D?d?3.14??0.3?0.02?3.14?0.32圈。
间距
s?500?110.4mm4.53
外掠平板对流换热
6-24、已知：一平板长400mm，平均壁温为40℃。常压下20℃的空气以10m/s的速度纵向流过该板表面。
求：离平板前缘50mm、100mm、200mm、300mm、400mm处的热边界层厚度、局部表面传热系数及平均传热系数。
?62????0.0267W/m.KPr?0.701;v?16.00?10m/s 解：空气物性参数为
?u?xRex??31250;St?4.53Pr3v离前缘50mm，
1vx?1.44?10?3mu?
hx?0.332?xRe1/2pr1/3?27.84W/m2.K??
hm?0.664Re1/2Pr1/3同理可得：
?x?55.7W/(m2.K)?322离前缘100mm处St?2.04?10m;hx?13.92W/m.K;hm?39.37W/m.K
?????322St?2.28?10m;h?13.92W/m.K;h?27.84W/m.K xm离前缘200mm处
?322St?3.53?10m;h?11.36W/m.K;h?22.72W/m.K xm离前缘300mm处
?322离前缘400mm处St?4.08?10m;hx?9.84W/m.K;hm?19.68W/m.K
????????????6-25、已知：冷空气温度为0℃，以6m/s的流速平行的吹过一太阳能集热器的表面。该表面尺寸为1m?1m，其中一个边与来流方向垂直。表面平均温度为20℃。 求：由于对流散热而散失的热量。
解：
tf?0?20?102℃
?6?2??14.16?10,??2.51?10,Pr?0.705 10℃空气的物性
Rex?ul??6?1.0?4.23728?105?614.16?10
1213 Nu?0.664RePr?384.68
384.68?2.51?10?2h??9.655w(m2?k)1.0
2 s?1?1?1.0m
??h?s(tw?t0)?9.655?(20?0)?193.1w
6-26、已知：一摩托车引擎的壳体上有一条高2cm、长12cm的散热片（长度方向与车身平行）。tw?150℃，如果t??20℃，车速为30km/h，而风速为2m/s，车逆风前行，风速与车速平行。
求：此时肋片的散热量。
解：按空气外掠平板的问题来处理。定性温度
tm?20?150?852℃，
?62????0.0309W/m?K,??27.6?10m/s,Pr?0.691 空气的物性数据为
Re?uL??10.33?0.12?106?57389?5?10521.6，故流动为层流。
Nu?0.664?573890.5?0.6910.333?140.6,h?140.6?0.0309/0.12?36.2W/m2?K??2hA?t?2?36.2?0.12?0.02??150?20??22.6W
6-27、已知：一个亚音速风洞实验段的最大风速可达40m/s。设来流温度为30℃，平板
5壁温为70℃，风洞的压力可取1.013?10Pa。
?? 求：为了时外掠平板的流动达到5?10的Rex数，平板需多长。如果平板温度系用低
5压水蒸气在夹层中凝结来维持，平板垂直于流动方向的宽度为20cm时。试确定水蒸气的凝结量。
解：
tm?70?30?502℃，查附录8得：
?62????0.0283W/m?K,??17.95?10m/s,Pr?0.698，
40x17.95?10?15Rex??5?10,x?0.224m?64017.95?10 ，
0.51/35 Nu?0.664RePr?0.664?5?10??0.51/3?0.698?416.5，
2h?416.5?0,0283/0.224?52.62W/m?K,
?? ??2hA?t?52.62?0.2?0.224??70?30??94.3W,
3r?2334.1?10J/?kg?， 在t?70℃时，气化潜热
?凝结水量
G?94.3?3600?0.1454kg/h32334.1?10。
6-28、已知：如图，为了保证微处理机的正常工作，采用一个小风机将气流平行的吹过集成电路表面。
求：（1）如果每过集成电路块的散热量相同，在气流方向上不同编号的集成电路块的表面温度是否一样，为什么？对温度要求较高的组件应当放在什么位置上？（2）哪些无量纲影响对流换热？
解：（1）不同编号的集成电路块的表面温度不一样，因为总流量较小，在吸收第一块集成电路块的热量后，自身的温度也随之上升，气流再送到下一块集成电路板所对流热量变小，两者间温差减少，未被带走热量就会加在集成电路板上，使之表面温度升高，故在气流方向上，集成电路块的表面温度逐渐在上升。对温度要求较高的组件应放在气流入口处或尽可能接近气流入口处。
（2）在充分发展对流换热阶段，除Re、Pr数以外，由三个几何参数所组成的两个无量纲参数，如S/L及H/L，影响到对流换热。
6-29、已知：飞机的机翼可近似的看成是一块置于平行气流中的长2.5m的平板，飞机
5的飞行速度为每小时400km。空气压力为0.7?10Pa，空气温度为-10℃。机翼顶部吸收2的太阳能辐射为800W/m，而其自身辐射略而不计。
求：处于稳态时机翼的温度（假设温度是均匀的）。如果考虑机翼的本身辐射，这一温度应上升还是下降？
解：不计自身辐射时，机翼得到的太阳能辐射=机翼对空气的对流换热。 需要假定机翼表面的平均温度。设tw??6.5℃，则
tm??10?6.5??8.252℃，
?62????0.0239W/m?K,??12.73?10m/s,Pr?0.706，
Re??400000/3600??25?2.18?10712.73?10?6??5?1050.8，
0.81/3Nu?0.037RePr?0.037??2.18?
?0.7061/3?24467
22h?24467?0.0239/2.5?234W/m?K,q?h?t?234?3.5?819W/m
?? 与所吸收的太阳辐射800W相差2.4%，可以认为tw??6.5℃即为所求之解。 计及机翼表面的自身辐射时，表面温度将有所下降。
6-30、已知：如图，一个空气加热器系由宽20mm的薄电阻带沿空气流动方向并行排列组成，其表面平整光滑。每条电阻带在垂直于流动方向上的长度为200mm，且各自单独通电加热。假设在稳定运行过程中每条电阻带的温度都相等。从第一条电阻带的功率表中读出功率为80W。其它热损失不计，流动为层流。
求：第10条、第20条电阻带的功率表读数各位多少。 解：按空气外掠平板层流对流换热处理。
第n条加热带与第一条带的功率之比Qn/Q1可以表示为： 其中
Qn/Q1?Q1?n?Q1??n?1?Q1
Q1?n?A1?nh1?n?t,Q1??n?1??A1??n?1?h1??n?1??t，
QnA1?nh1?n?A1??n?1?h1??n?1?nh1?n??n?1?h1??n?1???A1h1h1 故有：Q1
??uL??u?h?0.664??Pr0.333?0.664Pr0.333??L0.5L?????? ，
Qn?0.5?0/5?n?n?L???n?1???n?1??L? 代入得：Q10.50.5????L??0.5?n0.5??n?1?0.5，
n?10, 对
Q100.5?100.5??10?1??0.1623Q1，
n?20, 对
Q200.5?200.5??20?1??0.1132Q1，
?Q10?80?0.1632?12.98?13W,Q20?80?0.1132?9.06?9.1W。
6-31、已知：要把一座长1km、宽0.5km、厚0.25km的冰山托运到6000km以外的地区，平均托运速度为每小时1km。托运路上水温的平均值为10℃。可认为主要是冰块的底部与
5水之间有换热。冰的融解热为3.34?10J/kg，当Re>>5?10时，全部边界层可以认为
5已进入湍流。
求：在托运过程中冰山的自身融化量。
解：按流体外掠平板的边界层类型问题来处理，定性温度
tm?0?10?52℃，
按纯水的物性来计算，对局部Nusselt数计算式做?0,L?的积分，得： NuL?0.037ReLPr
0.81/3
0.563?1.794?108L1000??Ah?t?1000?500?188.9?10?9.445?108W h?0.037.81/3Re0?0.037?LPr???0.5?11.61/3?188.9W/m2?K?? 在6000小时托运过程中，冰的溶解量为
9.445?108?6000?3600G??6.11?1010kg53.34?10
83 冰块的原体积为1000?500?250?1.25?10m
可见大约一半左右的冰在托运过程中融化掉了。 外掠单管与管束
6-32、已知：直径为10mm的电加热置于气流中冷却，在Re=4000时每米长圆柱通过对流散热散失的热量为69W。现在把圆柱直径改为20mm，其余条件不变（包括tw）。 求：每米长圆柱散热为多少。
0.4660.618Re?4000,Nu~Re解：，直径增加一倍，Re亦增加一倍，Nu~Re，
?~??dL??h~??dL??d?1?0.618~d0.618，
?d2??2??1??d?1
????0.618?69?1.534?105.9W。
6-33、已知：直径为0.1mm的电热丝与气流方向垂直的放置，来流温度为20℃，电热丝温度为40℃，加热功率为17.8W/m。略去其它的热损失。