9.空气以 4m/s 的流速通过 .5mmtimes 3.75mm 的钢管,管长5m。空气入口温度为32℃,出口温度-|||-为68℃。试计算:(1)空气与管壁间的对流传热系数;(2)如空气流速增加一倍,其他条件不变,对-|||-流传热系数又为多少;(3)若空气从管壁得到的热量为578W,钢管内壁的平均温度为多少。

步骤 1：计算空气与管壁间的对流传热系数
空气的对流传热系数 $h$ 可以通过努塞尔数 $Nu$ 来计算，努塞尔数 $Nu$ 可以通过雷诺数 $Re$ 和普朗特数 $Pr$ 来确定。首先，我们需要计算雷诺数 $Re$ 和普朗特数 $Pr$。
步骤 2：计算雷诺数 $Re$
雷诺数 $Re$ 可以通过以下公式计算：
$$
Re = \frac{\rho u D}{\mu}
$$
其中，$\rho$ 是空气的密度，$u$ 是空气的流速，$D$ 是管子的直径，$\mu$ 是空气的动力粘度。
步骤 3：计算普朗特数 $Pr$
普朗特数 $Pr$ 可以通过以下公式计算：
$$
Pr = \frac{\mu C_p}{k}
$$
其中，$C_p$ 是空气的比热容，$k$ 是空气的导热系数。
步骤 4：计算努塞尔数 $Nu$
努塞尔数 $Nu$ 可以通过以下公式计算：
$$
Nu = 0.023 Re^{0.8} Pr^{0.4}
$$
步骤 5：计算对流传热系数 $h$
对流传热系数 $h$ 可以通过以下公式计算：
$$
h = \frac{Nu k}{D}
$$
步骤 6：计算空气流速增加一倍后的对流传热系数
当空气流速增加一倍时，雷诺数 $Re$ 也会增加一倍，因此需要重新计算努塞尔数 $Nu$ 和对流传热系数 $h$。
步骤 7：计算钢管内壁的平均温度
钢管内壁的平均温度可以通过以下公式计算：
$$
T_{avg} = T_{out} + \frac{Q}{h A}
$$
其中，$T_{out}$ 是空气出口温度，$Q$ 是空气从管壁得到的热量，$A$ 是管子的表面积。