在内径10毫米、壁厚3毫米的铜管内流动低温氮气，将质量为50g的3000摄氏度碳块接触铜管，回答：1.铜管的冷却功率要达到多少才可以在1秒内将碳块降温到零下100摄氏度，并给出氮气的温度和质量流速

要在1秒内将碳块降温到零下100摄氏度，需要计算出碳块所散发的热量。假设在这1秒钟内，碳块的散热量为20000瓦，则其散热的总热量为20000焦耳。

假设氮气的温度为-196摄氏度，质量流速为0.1kg/s，铜管的热传导系数为400W/mK，铜管表面积为0.03×π×(10-2×2)×1=0.565m^2，则可以通过以下公式计算铜管的冷却功率：

Q = k×A×(T1-T2)/d

其中，Q为冷却功率，k为热传导系数，A为铜管表面积，T1为碳块表面温度，T2为氮气温度，d为铜管壁厚。

假设要将碳块降温至零下100摄氏度，则T1-T2=3000+100=3100K。代入上式，可得：

Q = 400×0.565×3100/0.003 = 3.7MW

因此，铜管的冷却功率要达到3.7MW才能在1秒内将碳块降温到零下100摄氏度。

因此，氮气的温度为-196摄氏度，质量流速为0.1kg/s。

相关问题

在内径10毫米、壁厚3毫米的铜管内流动低温氮气，将质量为50g，发热功率为20000瓦的3000摄氏度碳块接触铜管，回答：1.铜管会融化吗？2.铜管的冷却功率要达到多少才可以将碳块降温，并给出氮气的温度和质量流速

首先需要计算出碳块的体积，假设其密度为2.2g/cm^3，则其体积为50/2.2=22.7cm^3。由于碳块的形状未知，我们无法确定其表面积，因此无法精确计算其散热量。但是可以通过一些估算来得到答案。

假设碳块表面积为100cm^2，散热系数为10W/m^2K，则碳块的散热功率为100×10=1000W，远小于其发热功率。因此，铜管不会融化。

为了将碳块降温，需要通过铜管将其散热出去。假设铜管内流动的低温氮气温度为-196摄氏度，质量流速为0.1kg/s，铜管的热传导系数为400W/mK，铜管表面积为0.03×π×(10-2×2)×1=0.565m^2，则可以通过以下公式计算铜管的冷却功率：

Q = k×A×(T1-T2)/d

其中，Q为冷却功率，k为热传导系数，A为铜管表面积，T1为碳块表面温度，T2为氮气温度，d为铜管壁厚。

假设要将碳块降温至100摄氏度，则T1-T2=3000-100=2900K。代入上式，可得：

Q = 400×0.565×2900/0.003 = 1.3MW

因此，铜管的冷却功率要达到1.3MW才能将碳块降温至100摄氏度。