冶金传输原理例题与习题
第十章习题与参
10-1
一大气压下，20℃的空气以15m/s的流速流过平板，板面温度为60℃，求距板端0.1m，0.5m处的δ和δt，以及0.1m和0.5m前单位板宽的传热量。
已知40℃时空气的物性：ν=16.96×10−6m2/s，
λ=2.76×10−2W/m℃，Pr=0.699
答：δ0.1=1.56×10−3m,δt0.1=1.71×10−3m
δ0.5=3.49×10−3m,δt0.5=3.83×10−3m α0.1=48.3W/m2℃，α0.5=21.6W/m2℃ Q0.1=193.2W/m,Q0.5=432.0W/m
10-2 平板加热器的温度为84℃，尺寸为0.3×0.3㎡，由于其端
部安装了促使附面层扰动的线圈，而使附面层完全为紊流。已知流体为水，温度为16℃，流速为2.2m/s，试计算板与水之间的传热量。
已知50℃水的物性参数：λ=.8×10−2W/m℃
ν=0.556×10−6m2/s,Pr=3.54
（提示Nu=0.037Pr
13Re5,Q=53950W）
4
10-3 一大气压下20℃的空气以35m/s的速度流过平板。板长
0.75m宽1m，表面温度维持为60℃。求板给空气的对流传热量。
已知40℃空气的物性参数：λ=2.76×10−2W/m℃
ν=16.96×10−6m2/s,Pr=0.699
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冶金传输原理例题与习题
10-4
41⎛⎞5（提示：Nu=⎜0.037Re−850⎟Pr3,Q=2411W ）
⎝⎠
一水平管的管径d=0.02m,L=1.5m，平均水温25℃的水以
u=0.05m/s的速度在管中流动。当壁温为tw=55℃时，求对流传热系数。
已知tf=25℃的水的物性参数：λ=0.6085W/m℃，
ν=9.05×10−7m2/s,β=3.21×10−4 1/℃ ，Prf=6.22 μf=9.027×10−4kg/m⋅s
tw=55℃时，Prw=3.26,μw=5.096×10−4kg/m⋅s
0.1⎛Prf0.320.33
(提示： Nuf=0.15RefPrf(Gr⋅Pr)f⎜⎜Pr
⎝m
⎞⎟⎟⎠
0.25
εL
α=437.6W/m℃
10-5 在d=0.05m的长直管中，壁温保持50℃，试分别计算水和空气从15℃时对流传热系数。管中水流速度为0.267m/s，空气流速为4.00m/s.
已知：20℃时水的物性参数：λ=0.599W/m℃，
ν=1.006×10−6m2/s,Pr=7.02
20℃时空气的物性参数：λ=2.59×10−2W/m℃
ν=15.06×10−6m2/s,Pr=0.703
（提示：Nuf=0.023Re0f.8Prn，液体被加热n=0.4，气体被加热n=0.3）
答：对水：α=1194W/m2℃，对空气：α=21.3W/m2℃
10-6 流量为3600kg/h的水在直径为25mm的光滑直管中自15℃加热到65℃，壁温90℃，求所需管长。
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冶金传输原理例题与习题
已知tf=40℃时水的物性参数：Cρ=4174J/kg℃
λ=0.635W/m℃，ν=0.659×10−6m2/s,Pr=4.31 μf=6.54×10−4kg/m⋅s
tw=90℃时，μm=3.147kg/m⋅s
μf
0.80.4⎛⎜（提示：Nu=0.023RefPr⎜
⎝μm
⎞⎟⎟⎠
0.11
α=9240W/m2 ℃,L=5.75m)
10-7 一小型炉的炉壁高0.6m，宽2.4m，壁温38℃，周围空气
温度为22℃，求该炉壁自然对流散热量。
已知：tm=30℃时空气的物性参数：λ=0.262W/m℃
ν=16.0×10−6m2/s,Pr=0.701
（提示：Gr⋅Prp109层流，查表C=0.59,n=
1 4
α=3.41W/m℃
Q=α(tw−tf)A=78.6W）
10-8 427℃的短金属棒经加热处理后，垂直放于地面上，棒高0.9m，直径0.15m，空气温度为27℃。计算棒曲面和空气的对流传热系数。
已知：tm=227℃时空气的λ=4.357×10−2W/m℃
ν=44.34×10−6m2/s,Pr=0.680 （提示：Gr⋅Prf109紊流，查表C=0.10,n=
1 3
α=3.08W/m2℃
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冶金传输原理例题与习题
10-9 205℃的油以0.30m/s的速度流过长3.00m，宽0.9m的平板，板温为216℃，试计算距板端1m和3m处的δ,δt，再计算板油间对流传热量。油的相关物性为：λ=0.120W/m℃
ν=2.0×10−6m2/s,Pr=40
答：12.0，3.14，20.8，5.19mm,1.81kW
10-10 平均温度为60℃的水以1.0m/s的流速在d=40mm,L=10m,壁温100℃的管中流过，实测压力降为ΔP=2.06kPa，试用1）经验式；2）雷诺类比律关系，3）柯尔本类比关系式计算对流传热量。
答：1）2.70×105W，2）4.32×105W，3）2.09×105W
平均温度仍为60℃，10-11 将上题中的水改为流速10m/s的空气，
其它条件不变，用经验式计算对流传热量，并与上题结果比较。
答：2.16×103W
10-12 D=200mm的螺旋感应加热线圈，用内径d=12mm的铜管弯成，内通水冷却，平均水温50℃，流速0.5m/s，若管壁温度为100℃，求水与线圈的对流传热量。
答：7.16kW/m
10-13 试分别计算20℃的空气和20℃的水横向流过tw=60℃，d=0.05mm思丝时的对流传热通量，流体流速均为u=5m/s。
答：7.19kW/m,1.41kW/m
10-14 直径12.5mm的滚珠从热处理炉中取出后，用27℃的空气以6.1m/s的速度吹风冷却。若滚珠表面平均温度为173℃，求滚珠表面和空气间的初始平均对流传热系数。
答：122.9W/m℃ 10-15
tf=800℃的烟气横向流过四排顺排的管束，管间最小流
通截面处，uf=5m/s，若管径d=80mm,S1=160mm,S2=240mm，
tw=400℃,求烟气与管束间的对流传热系数。
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冶金传输原理例题与习题
答：38.0W/㎡℃
10-16 包扎有一层保温层的圆管散热，如忽略管壁热阻，则总热阻可写为：R∑=
d111
+ln2+当包扎层外径
a∑1πd1L2πLd1a∑2πd2L
d2小于某一数值时，R∑反而随d2增加而减小，这一数值为临界直径。试由上式导出临界直径的表达式。
答：d2λ2=
a ∑2
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