查表得 ?m?2.83?10 Re?Vd?2w.m.?C?3?1?1 vm?17.95?104?6m.s2?1， Pr?0.698
c?0.171n?0.618v?10?50?1017.95?10?6?2.79?10， 4000?Re?40000，?
Nu?cRen?0.171?(2.79?104)0.618?95.49
?d2.90?1050?10?2 ??Nu?95.49??3?55.38wm.?C
2 ???A(Tw?Tf)，即：1560?55.38?3.14?50?10?3?3?(Tw?20)?Tw?79.80?C
与假设温度误差小于5%，是可取的。即壁面温度为79.80℃.
10. 压力为1.013*105Pa的空气在内径为76mm的直管内强制流动，入口温度为65℃，入口体积流量为0.022m3/s，管壁平均温度为180℃，试问将空气加热到115℃所需管长为多少？ 解：强制对流定性温度为流体平均温度流体平均温度Tf?得
65?11523?90C，查查附录F
0?f?22.10?10?6m.s,?f?3.13?102?1?2w/m.C,Cp1.009?10J/Kg.C?600Prf?0.69,?f?21.5?10qvA?0.076?0.0223.14?0.0382Pa.S
?Ref?vdvfd?vf?22.10?10?6?1.67?104?10为旺盛湍流。
4由于流体温差较大应考虑不均匀物性的影响，应采用实验准则式（10-23或24）计算Nuf 即 Tw?180C,Prw?0.618,?w?25.3?10 Nuf?0.027Ref =56.397
??Nu?fd?56.397?3.13?100.076?20.80?6Pa.S
40.80.3Prf0.3(?f?w)0.14?0.027?(1.67?10)?0.69(21.5?1025.3?10?6?6)0.14
?23.23w/m.C
20质量流量qm?qv.??0.022?0.972?0.0214Kg/s
散热量 Q?qm.Cp(T2?T1)?0.0214?1.009?10?(115?65)?1079.63J Q??A(Tw?Tf)???dl(Tw?Tf)
3
l?ld1079.6323.23?(180?90)?3.14?0.076?2.14(m)
因为?2.140.076?28.16?60，所以需要进行入口段修正。
0.7d??入口段修正系数为?1??1??L??0.076????1??2.14??0.76?1.1
2????1??1.1?23.24?25.48w/m?C
L?1079.6325.48??180?90??3.14?0.076?1.97m
所需管长：
11. 解：tf?30C时，Pr水?5.42，Pr空?0.701，??Nu?水?61.8?10?20?l,Nuf?0.023Re0.8Pr0.4
wm?1?C,?空?2.67?100.40?2wm?1?C
0?水?空?Pr水Pr空0.40.4??水??空?(5.420.701)?(61.8?102.67?10?2?2)?5.25
12．管内强制对流湍流时的换热，若Re相同，在tf=30℃条件下水的表面传热系数比空气的高多少倍？
解：定性温度tf?30℃ 查附录D得到: Prf水?5.42 ?水?61.8?10附录F得到：
Prf空气?0.701 ?空气?2.67?10?2?2w.m?1。C 查
w.m?1。C 为湍流，故Ref相同
0.8 Nuf水?0.023?Re0.8fPrf水0.4 Nu?水?空气f空气?0.023?Re61.8?102.67?10fPrf空气0.4
??水?空气?（Prf水Prf空气）0.4?（5.420.701）?0.4?2?2?52.46
在该条件下，水的表面传热系数比空气高52.46倍。
第十一章 辐射换热
100W灯泡中钨丝温度为2800K，发射率为0.30。（1）若96%的热量依靠辐射方式散出，试计算钨丝所需要最小面积；（2）计算钨丝单色辐射率最大时的波长
解：（1） 钨丝加热发光, 按黑体辐射发出连续光谱
2????0.3，Cb?5.67W/?m?K?
?1,2?2800???1CbA1???100*96%
100??44?2800?-5
将数据代入为：0.3*5.67A1???96?A1=9.2*10㎡
?100?（2）由维恩位移定律知，单色辐射力的峰值波长与热力学温度的关系 ?mT?2.8976*10?3m.k，当T=2800k时，?m=1.034*10-6m
3. 一电炉的电功率为1KW，炉丝温度为847℃，直径为1mm，电炉的效率（辐射功率与电功率之比）为0.96，炉丝发射率为0.95，试确定炉丝应多长？
解：由黑度得到实际物体辐射力的计算公式知：
??A1E?A1?1Eb??1CbA1(0.95*5.67*3.14*10-3T100100847?27343*l*()?0.96*10?l?3.607m
100)?10*0.96??1Cb(?Dl)(43T)
44. 试确定图11-28中两种几何结构的角系数X12
解：①由角系数的分解性得：X1,2?X1,(2?B)?X1,B 由角系数的相对性得：
X1,B?XABB,1A1?X(1.5)B,121.5?32XB,1
XB,1?XB,(1?A)?XB,A
2.5*1.5(2?B),1X1,(2?B)?XA2?B(2?B),1A1?X1.5?52X(2?B),1
X(2?B),1?X(2?B),A?X(2?B),(1?A) 所以X(2?B),1?X(2?B),(1?A)?X(2?B),A
对于表面B和（1+A），X=1.5、Y=1.5、Z=2时，
XYX?1,ZX?1.333,查表得 YX?1,ZX?0.667,
B,(1?A)?0.211，对于表面B和A，X=1.5，Y=1.5，Z=1，
查表得X
B,A?0.172，所以XB,1?XB,(1?A)?XB,A?0.211?0.172?0.039，
X1,B?YXYX32XB,1?32，X=1.5，Y=2.5，Z=2，*0.039?0.0585。对表面（2+B）和（1+A）
?1.667,?1.667,ZXZX对于表面(2+B),A,X=1.5,Y=2.5,Z=1, ?1.333,查表得X(2?B),(1?A)?0.15。
?0.667,查表得X(2?B),A?0.115,
所以X(2?B),1?X(2?B),(1?A)?X(2?B),A?0.15?0.115?0.035，
X1,(2?B)?52X(2?B),1?2.5*0.035?0.0875
?X1,2?X1,(2?B)?X1,B?0.0875?0.0585?0.029
②由角系数的分解性
X1,2?XA22,1A1?X1.52,11.5?X2,1, X2,1?X2,(1?A)?X2,A，
YXZX对表面2和A，X=1.5，Y=1，Z=1，?0.67,?0.67,
查表得X2,A?0.23。对面2和（1+A），X=1.5，Y=1，Z=2，
YX?0.67,ZX?1.33 ，
查表得X2,(1?A)?0.27?X2,1?X2,(1?A)?X2,A，代入数据得X2,1?0.04，所以
X1,2?X2,1?0.04
5．两块平行放置的大平板的表面发射率均为0.8，温度分别为t1=527℃和t2=27℃，板的间
距远小于板的宽与高。试计算（1）板1的本身辐射（2）对板1的投入辐射（3）板1的反射辐射（4）板1的有效辐射（5）板2的有效辐射（6）板1与2的辐射换热量
解：由于两板间距极小，可视为两无限大平壁间的辐 射换热，辐射热阻网络如图，包括空间热阻和两个表 面辐射热阻。 ε=α=0.8，辐射换热量计算公式为 （11-29）
??800?4?300?4?5.67???????100100?????(Eb1?Eb2)??2????15176.7W/m 1111??1??1?1?20.80.8?(Eb1?J1)1??1,同理q1,2?J2?Eb21??2q1,2??12A1?q1,2??1A1
?1?2