题目
7,表示流体物性对对流传热系数的影响的准数是()A. 努塞尔准数NuB. 雷诺准数ReC. 普朗特准数PrD. 格拉斯霍夫准数Gr
7,表示流体物性对对流传热系数的影响的准数是()
A. 努塞尔准数Nu
B. 雷诺准数Re
C. 普朗特准数Pr
D. 格拉斯霍夫准数Gr
题目解答
答案
C. 普朗特准数Pr
解析
考查要点:本题主要考查学生对流体物性参数与对流传热准数关系的理解,需明确各无量纲准数的物理意义及应用场景。
解题核心思路:
- 准数定义回顾:需回忆各准数的定义式及其代表的物理量对比关系。
- 关键区分点:
- 普朗特准数(Pr):反映流体的动量扩散与热量扩散能力对比,直接关联流体的导热系数、比热容和粘度。
- 其他准数(如Re、Gr、Nu)主要涉及流动状态、浮升力或整体传热强度,与流体物性参数的直接关联性较弱。
破题关键:明确流体物性(导热系数、比热容、粘度)如何通过准数体现对对流传热系数的影响,锁定与物性参数直接相关的准数。
选项分析
A. 努塞尔准数(Nu)
- 定义:$Nu = \frac{hL}{k}$,其中$h$为对流传热系数,$L$为特征长度,$k$为导热系数。
- 物理意义:表征对流传热的强度,与流动状态和边界条件相关,不直接反映流体物性。
B. 雷诺准数(Re)
- 定义:$Re = \frac{\rho v L}{\mu}$,其中$\rho$为密度,$v$为流速,$\mu$为动力粘度。
- 物理意义:表征惯性力与粘性力的比值,用于判断流动状态(层流/湍流),与流体物性中的粘性相关,但不直接关联传热系数。
C. 普朗特准数(Pr)
- 定义:$Pr = \frac{\mu c_p}{k}$,其中$c_p$为比热容,$k$为导热系数,$\mu$为动力粘度。
- 物理意义:动量扩散率与热量扩散率的比值,直接反映流体物性(粘度、比热容、导热系数)对对流传热的影响,是本题的正确答案。
D. 格拉斯霍夫准数(Gr)
- 定义:$Gr = \frac{g \beta (T_s - T_\infty) L^3}{\nu^2}$,其中$g$为重力加速度,$\beta$为体积膨胀系数,$\nu$为运动粘度。
- 物理意义:表征浮升力与粘性力的比值,用于自然对流,与流体物性中的膨胀特性相关,但非直接关联传热系数。