传热学章熙民

1、第六章6-仃 黄铜管式冷凝器内径 12.6mm，管内水流速1.8m/s,壁 温维持80C，冷却水进出口温度分别为 28C和34C，管长 l/d>20,请用不同的关联式计算表面传热系数。解：常壁温边界条件，流体与壁面的平均温差为48.94 C冷却80 - 28 - 80 - 34ln2t / 吐）In 80 28/ 80 341水的平均温度为 tf - t t =80-48.94=31.06 C由附录3查物性，水在tf及tw下的物性参数为：tf=31 C 时，入 f= 0.6207 W/(m K), v f=7.904 X 10-7m2/s,Prf=5.31,pf=7.8668 X 10-

2、4N s/m2tw=80 C 时， 心=3.551 X 10-4N s/m2。所以ReUm0.0126 1.87.904 10-7二 28700 10000水在管内的流动为紊流。用Dittus-Boelter公式，液体被加热Nuf= 0.023 287000.8 5.310.4 = 165.2h 二 Nuf 丄=165.2 0.6207 二 8138.1 W/m2 K f d0.0126用 Siede-Tate 公式v0.14Nuf 二 0.027 Re0.8 Pr1/3NUf/、0.14仃.8668、= 0.027287000.85.311/3I 3.551二 194h 二 NUf= 194

3、 O'620? = 9554.7 W/m2 K 0.01266-21管式实验台，管内径0.016m ,长为2.5m,为不锈钢管，通以直流电加热管内水流，电压为5V，电流为911.1A，进口水温为47 C,水流速0.5m/s，试求它的表面传热系数及换热温度差。（管子外绝热保温，可不考虑热损失） 解：查附录3,进口处47C水的密度为二 989.22kg/m3质量流量为 mf =，V=，um： r2mf =989.33 0.5 3.14 0.008 00994kg/s不考虑热损失，电能全部转化为热能被水吸收UI FfCp(tf J )UImcp5 911.10.0994Cp水的cp随温度变化

4、不大，近似取 50C时的值 4.174kJ/kg.K计算tf = tfUImcp5 沢 911.10.0994 4.174 103常热流边界，水的平均温度丄tf '+ tf ''47 + 58tf2 252.5 C查附录3饱和水物性表得:vf = 0.537 106m2/s,厂 65.1 102W/(m K)Cp = 4.175KJ/(Kg K), Prf - 3.40/ - 986.9Kg/m3Ref 二UmdVf0.5 0.0160.537 10 6二 1.4898 104采用迪图斯-贝尔特公式NUf 二 0.023 Re0'8 Pr0.4Nuf = 0.0

5、23(1.4898 104 )0'8 340.4 二 81.81m = Nu f 81.810.651 二 3328.6 W / (m 2 K )d0.016壁面常热流时，管壁温度和水的温度都随管长发生变化，平均温差人t二tw - tfhAUIh 二 dl5911 .1t 3328.63.140.0162.5C6-35水横向掠过 5排叉排管束，管束中最窄截面处流速u=4.87m/s, 平均温度tf=20.2C,壁温 如=25.2C, 管间距 旦= =1.25 , d = 19 mm,求水的表面传热系数。d d解：由表6-3得知叉排5排时管排修正系数z=0.92查附录3得知，tf = 2

6、0.2C时，水的物性参数如下:入 f = 0.599W/(m K), v f =1.006 X 10-6m2/s, Prf =7.02,而 tw=25.2 C 时，Prw=6.22。所以Reu=4L8L0i= 91978<2 忖v10.06F0-7查表6-2 （管束平均表面传热系数准则关联式）得:Nuf0.36二 0.35 RefPrf 0.250.2S2NufNu f fd21.25 0.5990.019二 669.4 W / m20.250 36 7.020.20.35 汇 91978 (1.25)沉 0.92=21.25£22丿6-6tf15 252=20 C空气横掠叉排

7、管束，管外经d = 25mm,管长I = 1.5m , 每排有20根管子，共有5排，管间距为S1 =50mm、管排距 为S = 37mm。已知管壁温度为 tw=110 C,空气进口温度为 tf = 15 C，求空气与壁面间的对流换热系数。解：对流换热的结果是使空气得到热量温度升高，对流换热系数一定时出口温度就被确定了。目前不知空气的出口温度，可以采用假设试算的方法。 先假定出口温度为 25C,则 流体的平均温度九=0.0259W/(m K); ” = 15.06 江10；c= 1005J/(kg K)p空气的最大体积流量为Tf273+2533Vmax=V0匚=50005457 m3 / h =

8、 1.516m3 / sT°273空气在最小流通截面积F伽二 s, d IN =(0.05 0.025) 1.5 20=0.75 m2处达到最大速度Vmaxmin1.5160.75二 2.02m / sRef二 3353umaxd2.02 0.025v15.06 汇 10表6-3 z = 5排时，修正系数厂0.92又§1 二总=1.33 2S237.5表6-20.206 SNuf=0 31Re0.61 zS2Nuf = 0.31 33530.6 1.330.2 0.92=39.37对流换热系数二 40.79 W/ m2 K.Nu39.37 0.0259h=d0.025这样大

9、的对流换热系数应该是空气出口温度达到tf 1hA tw tf 二 mcp tf； tftf厂 tf +hA twtf叫tf +h dlNz tw - tf'0%1.293 5000/3600 1005tf十 15+40.793.140.025 仁520511020tf厂 15+24 二 39 C计算的出口温度与初步设定的值 tf = 25 C有差异。再设出口温度为 tf = 39 C，重复上叙计算过程。tf1539=27 C九=0.0265W/(m K); ” = 15.72 沢 10；c= 1005J/(kg K)p空气的最大体积流量为Vmax=V0 匚=鯉 牛= 1.587m3/s0 T03600273最大速度瞥需=2.12m/Ref二 3365umaxd2.12 0.025v15.72 汇 10表6-2Nuf二 0.31Re0.6Nuf = 0.31 33650.6 1.330.2 0.92=39.46对流换热系数二 41.82 W / m2 K.Nu39.46 0.0265h=d0.025这样大的对流换热系数应该是空气出口温度达到tf 1hA tw tf 二 mcp tfi tftf itf ihA