单选题
计算管内强制对流传热系数,其定性温度和特性尺寸分别为()
A
壁温和管内径
B
流体进出口平均温度和管内径
C
膜温和管长
D
流体进出口平均温度和管长
答案解析
正确答案:B
解析:
在计算管内强制对流传热系数时,我们需要确定两个关键参数:定性温度(用于查取流体的物性参数,如密度、粘度、导热系数等)和特性尺寸(用于计算雷诺数 $Re$ 和努塞尔数 $Nu$ 等无量纲准则数)。
**1. 定性温度的选择:**
对于管内强制对流换热,工程上通常采用**流体进出口的算术平均温度**作为定性温度。这是因为流体在流动过程中温度会发生变化,使用进出口平均温度能够较好地代表整个换热过程中流体的平均热状态,从而准确获取物性参数。
* **壁温**通常用于自然对流或某些特定修正情况,不是管内强制对流的标准定性温度。
* **膜温**(壁面温度与流体主流温度的平均值)常用于外部流动(如流过平板或圆柱),在管内流动中较少作为首选定性温度,除非有特定的高精度要求或关联式指定。
**2. 特性尺寸的选择:**
对于圆形管道内的流动,特性尺寸通常取**管内径** ($d$)。这是因为管径直接决定了流动的截面大小和水力直径,是影响流速分布和边界层发展的主要几何因素。
* **管长** ($L$) 虽然会影响入口段效应和总换热量,但在计算局部或平均传热系数的准则数关系式(如 Dittus-Boelter 公式)中,特征长度是直径而非管长。管长通常通过 $L/d$ 比值来考虑入口效应的影响,而不是直接作为特性尺寸。
**综上所述:**
* 定性温度:流体进出口平均温度
* 特性尺寸:管内径
对比选项:
A. 壁温和管内径 —— 定性温度错误。
B. 流体进出口平均温度和管内径 —— **正确**。
C. 膜温和管长 —— 定性温度和特性尺寸均不符合常规标准。
D. 流体进出口平均温度和管长 —— 特性尺寸错误。
因此,正确答案是 **B**。
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