传热学章熙民

第六章6-17黄铜管式冷凝器内径12.6mm，管内水流速1.8m/s,壁温维持80°C，冷却水进出口温度分别为28°C和34°C，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At==48.94(°C)冷却Atf-At”—(80-28^-(80-34)

ln(AtVAt0-ln(^80-At==48.94(°C)冷却水的平均温度为)=t-At=80-48.94=31.06(°C)由附录3查物性，水在t及t下的物性参数为:fwtf=31C时,入f=0.6207W/(m-K),vf=7.904X10-7m2/s,Prf=5.31,pf=7.8668X10-4Ns/m2tw=80C时,pw=3.551X10-4Ns/m2。所以=性=。.°126、L8=28700>质哂f vf 7.904X10-7水在管内的流动为紊流。用Dittus-Boelter公式，液体被加热Nu=0.023Reo.8Pro.4Nuf=0.023x2870008x5.3104=165.2h=NuL=165.2x0.6207=8138.1(w/m2.K)/d 0.0126用Siede-Tate公式Nu=0.027Re08Pru3［匕丫"f 3*JNu=0.027x2870008x5.311/3("啊68Y4=194f I3.551Jh=NuLl=194x0.6207=9554.7(W/m2.K)f~d 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p'=989.22kg/m3质量流量为m=pV=p'u丸r2f m碗=989.33x0.5x3.14x0.0082=0.0994kg/s不考虑热损失，电能全部转化为热能被水吸收UI=mc(t"—t，)fpf/UI 5x911.1t=t+ =47+_ffmc 0.0994c水的c随温度变化不大，近似取50°C时的值4.174kJ/kg.K计算t〃=t，+U!=47+ 5x911.1 =58Cffrnc 0.0994x4.174x103p常热流边界，水的平均温度t=ff+\=47+58=52.5(°C)f -22查附录3饱和水物性表得:v=0.537x10-6m2/s,人=65.1x10-2W/(m-K)C=4.175KJ/(Kg-K),Prf=3.40,p=986.9Kg/m3Re=umd=0.5x0.016=1.4898x104ff0.537x10-6采用迪图斯-贝尔特公式Nu=0.023Reo.8Pro.4Nu,=0.023(1.4898x104)0.83.4o.4=81.81h=NuL=81.81x0.651=3328.6W/(m2•K)1fd 0.016壁面常热流时，管壁温度和水的温度都随管长发生变化，平中UI均温差△七=tw-tf=氐=5△t=5x911」=10.9(。C)3328.6x3.14x0.016x2.56-35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=20.2°C，壁温tw=25.2°C,管间距\=\=1.25,d=19mm,求水的表面传热系数。dd解：由表6-3得知叉排5排时管排修正系数8尸0・92查附录3得知，tf=20.2C时，水的物性参数如下:入f=0.599W/(m・K),vf=1.006X10-6m2/s,Prf=7.02,而tw=25.2C时,Prw=6.22。所以=y=4"x°.°19=91978<2x105f vf 10.06x10-7查表6-2（管束平均表面传热系数准则关联式）得:Nu=0.35Re036Nu=0.35Re036、0.25fq、0.2IW叫=0.35x919780.36^6.22)(1.25kx0.92=21.25h=叫x人^=21.25x0.599=669.4「W/(^.K土d 0.019 L 」例6-6空气横掠叉排管束，管外经d=25mm,管长l=1.5m,每排有20根管子，共有5排，管间距为S1=50mm、管排距为S2=37mm。已知管壁温度为tw=110°C,空气进口温度为t'=15C，求空气与壁面间的对流换热系数。f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15+2515+252―=20°CX=0.0259W/(m-K);v=15.06x10-6；c=1005J/(kg-K)空气的最大体积流量为V=V/xLl=5000x风+^=5457(^3/h)=1.516m3/smax0T 273空气在最小流通截面积F =(si-d)IN=(0.05—0.025)x1.5x20=0.75(m2)处达到最大速度V〃U=V〃U=maxFmin15'6=2.02m/s0.75d2.02x0.025-==3353Re=maxfv 15.06x10-6表6-3z=5排时，修正系数£广0.92pS50又1= =1.33<2S37.52表6-2

Nu=0.31Reo.6\0.2ez叫=0.31x3353Nu=0.31Reo.6\0.2ez对流换热系数0.025h=Nf_=3937x°庄59=4079W/d0025 L0.025这样大的对流换热系数应该是空气出口温度达到七hA(t-1)=mc(t〃-1，)wf pf1f〃 ，hA(t-1),hGdlNz)(t-1)fifmfpvcp 00p“ 40.79x(3.14x0.025x1.5x20x5)(110-20)t"=15+1.293x5000/3600x1.293x5000/3600x1005t"fi=15+24=39°C计算的出口温度与初步设定的值tf25C有差异。再设出口温度为提39°C,重复上叙计算过程。tf^^=27°C人=0.0265W/(m-K);v—15.72x10—6；c—1005J/(kg-K)空气的最大体积流量为T3600 273V=VxLl—5°°°x273+39—1.587m3/sT3600 273最大速度V〃V〃U—maxFminL58=2.12m/s0.75表6-2Re表6-2Ref—2.12x0.025_3365~^V^~15.72x10-6—NuNu=0.31Re06\0.2ezNu,=0.31x33650.6x1.330.2x0.92=39.46对流换热系数h=叫人—39"x。・°265—"成r^/(m2•Kd0.025 L这样大的对流换热系数应该是空气出口温度达到七砧(-t)_mc(〜，)wf pf1f〃 ，hA(t-1),hGdlNz)(f-1)/1 / mc