30. 已知：da?16mm，db?30mm，Ga?2Gb，ta?tb
求：（1）是否相似（2）如何相似
解：（1）?ta?tb，且为同类流体 ?va?vb，pa?pb 再：uGm?G?F?
???4d2Ga??a?d2a 有：uma?4d2u?2bmbGbd2
??a2b?4dbumada得：Re2avauma?dadbddRe???2?ambdbu2??2b?1
bumb?dbdadbdavb即：Rea?Reb 知：两者流态不相似
（2）若要相似，需Rea?Reb 即：
ReaRe?1?umadad?1 bumbbu2而：maGu?adb2，带入上式有：GaG?d2bda2??1 mbGbdabdadb?GadG?ad?16?8 bb3015即：要使两者相似，两者的质量流量之比应为815
31. 略 32. 略 33. 略 34.
略
第六章 单相流体对流换热及准则关联式
26
1、（1）、不同。夏季——热面朝下，冬季——冷面朝下（相当于热面朝上）。 （2）、不同。流动情况及物性不同。 （3）、有影响，高度为其定型尺寸。 （4）、在相同流速下，d大→Re大→?大 （Re? 在相同流量下，d大→Re小→?小 （u?ud?V）
）
?4d2（5）、略 2、略
3、不可以，其不满足边界层类型换热问题所具备的4个特征。 4-15、略
16.已知：tf1?10C,G?0.045kg/s,d?51mm,l?2m,tw?200C 求：?,tf2
解：l/d?10，满足管长条件 设： tf2?110C 则：?tm????ttwt'tf1x?2?t??t190?90??133.8?C '190?tlnln''90?t?'''tf2t'' ?tf?tw??tm?200?133.8?66.2C 按tf查表有：
?f?19.62?10m/s,Prf?0.695,?f?2.937?10W/(m?K)
?62Cpf?1.007k5J/k?(gK?f)?,
31.0k4g1?mf/??6 s,?20.?41N120m/?m?G?4d2?f,Ref?umd??G?4?0.045d?f?4?5.5?104
?51?10?3?20.41?10?6 ????fd0.4?0.023Re0.8Pr ff2.937?10?240.80.42?0.023?(5.5?10)?(0.695)?71W/(m?K) ??351?10 Q?GCpf(tf2?tf1)???dl(tw?tf) tf2?tf1?
'??dlGCpf(tw?tf)
27
71?51?10?3?2?(200?133.8)?43.22?C ?10?30.045?1.0075?10 相比较知：tf2?t'f2，故原假设不合理，重新假设：tf?70?C，重复上述步骤，
直至tf2?t'f2，符合计算精度要求，结果略。(tf?85?C)
17.已知：d?12.6mm,um?1.8m/s,tw?80?C,tf1?28?C,tf2?34?C,l/d?20 求：?
?t'80?28?1.13?2 解：''??t80?34 ?tf?1(tf1?tf2)?31?C 2? 按tf?31C查表得：
?f?0.62W/(m?K),?f?7.9?10?7m2/s,Prf?5.31
umd Ref??f1.8?12.6?10?344 ??2.87?10?1?10?77.9?10 ∴管内流动处于旺盛紊流 （1）按迪图斯-贝尔特公式计算
Nuf?0.023RefPrf,tw?tf,l/d?10 ??0.80.4?fdNuf?0.023?(2.87?104)0.8?(5.31)0.4?0.622?8130W/(m?K) ?312.6?10 （2）按西得-塔特公式计算：
??f?0.8 Nuf?0.027RefPrf3????w?10.14
0.14?7.87?10?4?0.6240.83Nuf?0.027?(2.87?10)?(5.31)??? ????d12.6?10?3?3.55?10?4?1?f
?9545W/(m?K)
18.已知：tw?250C,tf1?160C,tf2?240C,um?1m/s,q?3.84?10W/m 求：d,l
解： 由q?coust知：tf????5221(tf1?tf2)?200?C 228
按tf查表得：
?f?0.158?10?6m2/s,?f?1.36?10?4N?s/m2,Prf?0.93
?f?66.3?10?2W/(m?K),?w?1.09?10?4N?s/m2
umd 假设管内流动为紊流，Ref??fq
而 q??(tw?tf) → ??1(tw?tf)
0.14??f?0.8 另：Nuf?0.027RefPrf3????w???f?3Re0.8Pr → ??0.027?ff?d??w?1?f0.14
0.80.14???um??f1??f?3 得：d??0.027?Prf?(tw?tf)? ????q????w???f???5
0.8?40.14??1??11.36?100.663??3??0.027????(250?200)??0.93???6??4?53.84?10?0.158?10????1.09?10????0.114m
5 而：Ref?umdi?f?0.114?154 原假设成立 ?7.2?10?10?60.158?10 再由： Q??dlq?GCpf(tf2?tf1) G? 得： l??4d2?fum
di?fCpf(tf2?tf1)4q0.114?863?4.505?103?(240?160)??23.1m 54?3.84?10 且有：l/d?23.1/0.114?10，满足Nuf计算关联式的要求。 19.已知：d?12mm,D?180mm,n?4,tf1?20C,um?1.7m,tw?90C 求：tf2 解：设tf2??1?t'90?20?2，即tf?(tf1?tf2)?30?C ?40C有：''?2?t90?40?? 按tf?30C查表有：
?f?995.7kg/m3,Cpf?4.174kJ/(kg?K),?f?0.618W/(m?K)
29
?f?0.805?10?6m2/s,Prf?5.42
得：Ref?umd?f12?10?3?1.744 ??2.53?10?1?10?60.805?103?d? tw?tf，取：Nuf?0.023RePr?R ?R?1?10.?3?
?R?0.8f0.4f30.628??12??Nuf?0.023?(2.53?10)?(5.42)???1?10.3???? 有：??d0.012??90?????f40.80.4 ?777W42/m(?K )再由：Q??dl?(tw?tf)?GCpf(tf2?tf1) 得： tf2?tf1?''?dl?GCpf(tw?tf)
?tf1?
44?4?180?7774?10?3?(90?30)?20??70?C3?3995.7?4.174?10?1.7?12?10?fum?dCpf?d?n?D??4n?D??(tw?tf)?tf1?(t?t)?2?fCpfumdwf
t'f2?tf2，与假设不符，重新假设tf2的值，重复上述的步骤，直至计算得满足要求的
值。结果略！(tf?65C) 20.略
21.已知：d?0.16m,l?2.5m,U?5V,I?911.1A,tf1?47C,um?0.5m/s，qw?0 求：?,?t?tw?tf
解：Q?IU?5?911.1?4555.5W
??Q??F?t?GCpf(tf2?tf1)
取Cpf?4.18?10J/(kg?K),?f?980kg/m
33tf2?tf1?QQ ?tf1??GCpfd2?fumCpf4 30