传热学考试关联式计算答案

五、（9分）①定性温度f宁二30°。’以此查水的物性参数。换热量①=pu—兀d2cC—t')=995.7x2x—兀x0.022x4174x9.3=2.43x104w4 ff 4②Refud②Refudvf2x0.020.805x10-6二4.97x104Nu=0.023Re0.8Pr0.4=258.5fffXh=fNu=7988W/m2•Kdf四一套管式换热器，饱和蒸汽在内管中凝结，使内管外壁温度保持在—00。，初温为25。，质量流量为0.8kg／s的水从套管换热器的环形空间中流过，换热器外壳绝热良好。环形夹层内管外径为40mm,外管内径为60mm,试确定把水加热到55°C时所需的套管长度1。不考虑温差修正。附:1流体被加热的传热关联式Nu=0.023Re0$Pw，适用条件Ref=104~1.2Xf f f f105,Pr=0.7〜120,l/d$60,d为当量直径。fee2水的物性参数：温度导热系数W/m•K定压比热kJ/kg•K动力粘度10-6Pa•sPr200.5994.18310047.02300.6184.174801.55.42400.6354.174653.34.31500.6484.174549.43.54600.6594.179469.92.99®=1(^+^%lx(25+55)=40解：由定性温度 C,查表得水的物性参数

；!=0.635w/(m.K),"血忌；!=0.635w/(m.K),"血忌Pa.s,=4174j/(kg.K),pr=4.3i4x0.8当量直径/=d2-dY=60-40=20mm=0.02^4x0.8T}~辱咆+&J-653.3xl0-e7rx(0.06+0.04)-】⑹】二水被加热M;=O.O23B.eosPr0'4=0.023x15591.50Bx4.310'4=93.3假设换热达充分发展，6-10.02W/(0.02W/(m2・K)换热量：0.3x4174x(55-25)=100176W换热量：100176而0二曲（57鳥=曲曲（f»-如）100176.= : r=4.4y所以.曲加筑一2962.3ttx0.04x(100-40)因也=需224"，故换热己充分发展，不考虑管长修正五、（16分）已知：假设把人体简化为直径为30cm、高1.75m的等温竖柱体，其表面温度比人体体内的正常温度低2°C。不计柱体两端面的散热，人体温度37C，环境温度15C。求：该模型位于静止空气中时的自然对流换热量。附：等温竖壁面自然对流实验关联式为Nu二C（GrPr）n，特征长度取壁面高度，定性温度取壁面温度与环境温度的平均。C、n取值见下表1.空气参数见表2.竖d35圆柱与竖壁面采用同一关联式的前提是- 。不计辐射。HGr0.25表1 表2空气物性参数表

CnCn适用Gr范围0.591/41.43X104~3X1090.02920.393X1O9~2X1Oio0.111/3>2X1Oio温度入X102(W/m•K)ux106(m2/s)Pr102.5114.160.705202.5915.060.703302.67160.701402.7616.960.699解：t二37-2二35°C,t二15°Cw g定性温度为t=g= =25Cm22查表2得物性参数为入=(0.0259+0.0267)/2=0.0263W/m•Ku=(15.06+16)/2x10-6=15.53x10-6m2/sPr=(0.703+0.701)/2=0.702Gr=Gr=EH3U2=98工0掣34工(35-f)止=1.48X1Q1005.53X10-6丿查表1，C=0.0292，n=0.39Nu=0.0292(GrPr)0.39=0.0292X(1.48X1010X0.702)0.39=235.43h=Nux九/H=235.43x0.0263/1.75=3.54W/m2•KO=hdH(t-1)=3.54x3.14x0.3x1.75x(35-15)=116.7Wwg—=0.3/1.75=0.171验证：H ，满足—此题可采用竖直壁面关联式。35= 35 =01 HGr0.25Gr0.25 (1.48x1010)0.25五、一台烟气-空气预热器，烟气入口温度t1=330°C,要求出口降到

t2=170°C,烟气的体积流量qv=24240Nm3/h（标况，密度1.226kg/m3）。预计管子壁面温度t=65C,规定顺排管束排数为10排。最窄界面处W流速为16m/s，管子外径42mm，忽略烟气辐射传热。求（1）烟气表面传热系数；（2）求总传热面积。附：1）外掠顺排管束关联式（定性温度为流体进出管束平均温度，特征长度为外径。 10排排数修正系数取0.978）：1<Re<100100<Re<10001<Re<100100<Re<10001000<Re<200000

200000<Re<2000000ffffwNu=0.52Reo.5Pro.36\Pr/Pr>25ffffwNu=0.27Re0.63Pr0.36\Pr/PrJ0-25ffffwNu=0.033Re0.8Pr0.4\Pr/Pr).25ffffw2）烟气物性参数表。t(C)P(kg/m3)c(kJ/kg•K)p入(100W/m•K)v(106m2/s)Pr01.2951.0422.2812.20.721000.951.0683.1321.540.692000.7481.0974.0132.80.673000.6171.1224.8445.810.654000.5251.1515.760.380.64解(1)烟气的定性温度为：t=(t+1)/2=(330+170)/2=250Cf12查上表得物性参数为：p=0.683kg/m3,cp=1.1095kJ/kg•K,入=0.04425W/m•K,v=39.3X10-6m2/s,Pr尸0.66,Pr=0.7。fwReud=16x0.042T=39.3x10-6Re选择关联式叫=0.27Re0.63Pr选择关联式叫=0.27Re0.63Pr0.36Gr/Prw=0.27x170990.63x0.660.36x(0.66/0.7)0.25=106.36Nu九h= —0d106.36x0.044250.042=112.06W/m2半乘以排数修正系数：h=hx0.978=109.59W/m2占(2)烟气质量流量：q=qp=24240x1.226/3600=8.255kg/s

mV烟气放热量：O=qc(