结构推理
设圆管内强制对流处于均匀壁温的条件，流动和换热达充分发展段，流体进口温度为，流体质量流量为，定压比热容为，流体与壁面间的表面传热系数为h，如图所示。试证明下列关系式成立
式中x为距进口的轴向距离，P为管横截面周长，表示流体在x截面处的平均温度。
【正确答案】解：取圆管中dx段作研究对象，列热平衡
式中q为x处的局部热流，且
故
即
可改写成
令，即
将上式从进口到x处积分，得
其中
所以
即
注意上式结论很重要，它对管内层流和湍流在恒壁温边界条件下充分发展段强制对流换热都适用。当管长为l，流体出口温度为时，有
【答案解析】