ll西電電子設(shè)熱控制技6級作業(yè)二答案作業(yè)答案1.放置在溫度20℃的室內(nèi)的水平管道直徑為，表面溫度240℃，壓力為一個大氣壓。試求每米管道的自然對流熱損失是多少？解：⑴定性溫度t

t240fw℃2特征尺寸：管道外徑d＝⑵由定性溫度t查空氣的物性參數(shù)Pr＝ν＝26.625×10m/s，λ＝W/(m·℃，

11/℃T273.15130⑶判斷空氣流動狀態(tài)Gr

9.813(24020)403.15

3.186

6Gr

0.6852.182

∴流態(tài)為層流，＝0.53，n＝1/4。⑷Nu0.53Ra63.415hW/(d⑸由牛頓冷卻公式hAwfwf∴每米管長的自然對流熱損失0.075220l[W/m]2.直徑為.5cm的垂直圓柱，其高度溫度保持93℃，周圍環(huán)境溫度為30。試計算其自然對流熱損失。解：⑴定性溫度tm

tf2

932

℃特征尺寸：圓柱高H

＝⑵由定性溫度t查空氣的物性參數(shù)1/22西電電子設(shè)熱控制技6級作業(yè)二答案Pr＝ν＝19.128×10，λ＝2.911×10W/(m·℃，

1111/KT273.1561.5334.65⑶判斷空氣流動狀態(tài)Gr

gH

3

334.65

2.94410Gr

0.69610

∴流態(tài)為紊流，＝0.10，n＝1/3。⑷Nu0.11/30.1273.69h

d

[/(m2⑸圓柱的自然對流熱損失fw

4.4[W]3.一個表面積50mm×50mm的電子器件豎直安裝在印制電路板上。空氣溫度為25℃，該器件的散熱量W。假設(shè)所有的熱量均通過該器件的殼體耗散，計算殼體與周圍環(huán)境間的熱阻。解由于器件殼體的溫度未知，無法計算特征溫度。可先假設(shè)殼體溫度t℃，w則：(1)定性溫度tm

tf2

1252575℃2特征尺寸：器件豎直尺寸L

＝⑵由定性溫度t查空氣的物性參數(shù)mPr＝λ＝2.995×10W/(m·℃)，＝m/s

11K273.1575348.15m

⑶判斷空氣流動狀態(tài)Gr

0.053(125

8.336

5Gr8.336

2/0.030940.03094西電電子設(shè)熱控制技6級作業(yè)二答案∴流態(tài)為層流，＝0.59，n＝1/4。⑷NuRa2.995hL

[/(

(5)該器件殼體與周圍環(huán)境間的熱阻及殼體的溫度為19.74

2

℃/W]t41.1[]waca注意到計算得到的殼體溫度與假設(shè)的初始溫度不同，因此以新殼溫148.3℃做為初始條件重復(fù)上述計算，此時定性溫度為：tm

tf2

148.3252

86.7℃(6)該定性溫度下空氣的物性參數(shù)為：Pr＝λ＝3.094×10W/(m·℃)，＝m/s

1KT273.1586.7m

RaGr

3

0.053

9流動為層流Ra1/410.21[W/(LL(7)該器件殼體與周圍環(huán)境間的熱阻及殼體的溫度為

2

110.21

2

[/W]t39.2[]waca(8)重復(fù)(～步，可得39.7[℃，器件殼℃此時殼體溫度與假設(shè)值42.6很接近，因此無需下次迭代計算。3/62fefe362fefe3西電電子設(shè)熱控制技6級作業(yè)二答案4.原子能反應(yīng)堆的棒束被縱向水流所冷卻（如圖）。已知元件外＝9mm，相鄰元件的中心距，被冷卻表面的平均熱流密度W/m，冷卻水的平均溫度t＝

d200，平均速度＝8m/s。試求元件被冷卻表面的平均換熱系數(shù)及平均壁面溫度。

解：⑴定性溫度t℃f特征尺寸：

s題圖取AU

當(dāng)

/

量

直4.

徑

3⑵由定性溫度t查水的物性參數(shù)fPr＝0.93，ν＝0.158×10/s，λ＝66.3×10W/(m·℃)⑶判斷水的流動狀態(tài)80.158

7.59

10

∴流態(tài)為紊流。⑷Nu

f

Pr

0.023

5

0.4

1130.61被冷卻表面的平均換熱系數(shù)：Nu⑸由牛頓冷卻公式wf

=4.997

[/(m

可得平均壁面溫度f

/h200

1.764.997

℃5.平均溫度＝300的熱空氣在矩形斷面a×b＝0.4×0.8mf

2

、長l＝40m風(fēng)道內(nèi)流過（空氣溫度高于風(fēng)道壁溫度），流量G。試求空氣對風(fēng)道內(nèi)壁的對流換熱系數(shù)。解：⑴定性溫度tf特征尺寸：取當(dāng)量直de

4ab0.4U0.4⑵由定性溫度t查空氣的物性參數(shù)fPr＝ν＝48.33×10/s，λ＝4.6×10℃)，ρ＝0.615m⑶判斷空氣的流動狀態(tài)4/3ftc3ftc西電電子設(shè)熱控制技6級作業(yè)二答案GG4.8風(fēng)道內(nèi)空氣的平均流速24.390.4Ref

ude48.33

2.67104∴流態(tài)為紊流。⑷Nu

f

Pr

0.023

5

故風(fēng)道內(nèi)壁的空氣對流換熱系數(shù)為：Nu

448.264.6

[W/(m6.電子元器件布置在20cm×的印制電路板上，總散熱量為。這些熱量通過板的底部傳到空氣中。空氣流速為2m/s，溫度℃。板子由兩0.035mm厚的銅層（＝390W/(m·℃，夾在三0厚的環(huán)氧玻璃λ＝0.35W/(m·℃)）之間組成，如圖所示。確定板子頂部和底部的溫度。解：⑴定性溫度t，特征尺寸取板長l=0.2mf⑵由定性溫度t查空氣的物性參數(shù)fPr＝ν＝15.53×10/s，λ＝W/(m·℃，ρ＝1.185m⑶判斷空氣的流動狀態(tài)ul15.53

4

5∴流態(tài)為層流。⑷Nu

f

0.66

4

106.01故印制板底部與空氣之間的對流換熱系數(shù)為：2.63hl

=13.9W/(

(5)器件底面至空氣的總熱阻由印制板導(dǎo)熱熱R和印制板與空氣間的對流換熱熱t(yī)阻R串聯(lián)組成。c印制板導(dǎo)熱熱阻：20.0353