传热学习题答桉-建工5版2要点

1、传热学习题建工版v0-14 大平板，高3m,宽2m,厚0.2m,导热系数为45w/(m.k),两侧表面温度分别为 twi =1509及tw1 =2859，试求热流密度计热流量。解：根据付立叶定律热流密度为:q 二- gradt=- t w2 - t w1x2 - x1“ 285 - 150-45 i0.2-30375(w/m负号表示传热方向与 x轴的方向相反。通过整个导热面的热流量为：:，-q a -30375(32) = 182250(w)0-15空气在一根内经 50mm,长2.5米的管子内流动并被加热，已知空气的平均温度为85 c,管壁对空气的h=73(w/m2.k),热流密度q=5110

2、w/ m2,是确定管壁温度及热流量？。解：热流量。=qa=q(二 dl)=5110(3.140.052.5)=2005.675(w)又根据牛顿冷却公式-ha t=h a(t w _ tf )= qa 管内壁温度为：q5110tw = tf 彳=85-3 = 155( c)1-1.按20c时，铜、碳钢(1.5%c )、铝和黄铜导热系数的大小，排列它们的顺序；隔热保温材料导 热系数的数值最大为多少？列举膨胀珍珠岩散料、矿渣棉和软泡沫塑料导热系数的数值。解：(1)由附录7可知，在温度为 20c的情况下，入铜=398 w/(m k),入碳钢=36w/(m k),入铝=237w/(m k),入黄铜=10

3、9w/(m k).所以，按导热系数大小排列为：入铜入铝入黄铜入钢(2)隔热保温材料定义为导热系数最大不超过0.12 w/(m k).(3)由附录8得知，当材料的平均温度为20c时的导热系数为：膨胀珍珠岩散料：入=0.0424+0.000137t w/(m k)=0.0424+0.000137 x 20=0.04514 w/(m k);矿渣棉：入=0.0674+0.000215t w/(m k)=0.0674+0.000215 x 20=0.0717 w/(m k);由附录7知聚乙烯泡沫塑料在常温下，入=0.0350. 038w/(m k)。由上可知金属是良好的导热材料,而其它三种是好的保温材料

4、。1-5厚度8为0.1m的无限大平壁，其材料的导热系数入=100w/(m k),在给定的直角坐标系中，分35别画出稳态导热时如下两种情形的温度分布并分析x方向温度梯度的分量和热流密度数值的正或负。(a)x的反方向。可见计算值的方(1)t|x=0=400k, t| x= =600k； t|x= s =600k, t| x=o=400k；解：根据付立叶定律t m .t_t 状q -，gradt -， ij - k；x ；y；zftq x 三x无限大平壁在无内热源稳态导热时温度曲线为直线，并且；tdtt2 - tl = 8 - - txj0xdxx 2 - x 1- 0(1) t|x=0=400k,

5、 t| x= =600k 时温度分布如图2-5(1)所示 根据式(a),热流密度qx0说明x方向上的热流量流向 x的正方向。可见计算值的方向也符合热流量由高温传向低温的方向6d021-6 厚度为50mm的无限大平壁，其稳态温度分布为t=a+bx(项匕式中、a=200 oc, b=-2000cc/m。若平板导热系数为 45w/(m.k),试求：(1)平壁两侧表面处的热流密度;原？为什么？如果有内热源的话，它的强度应该是多大?(2)平壁相是否然振解：方法图 2-5(2)t由题意知这是一个一维(y0)、稳态二”、常物性导热问题。导热微分方程式可简化为:d 2tdx 2(a)2因为t=a+bx ,所以

6、(1)dtdx.22bx(b)x = 2b 根据式（b）和付立叶定律5一 2bx dxqx-0(2)x=、- 2b =-2(-2000)45 0.05=9000(w/m将二阶导数代入式（a）2)d t 2- = -2b - -2 ( - 2000)45=180000w/mdx43该导热体里存在内热源，其强度为 1.8父10 w/m 。解：方法2因为t=a+bx ,所以是一维稳态导热问题dt=2bx(c)dx根据付立叶定律绝热放热叽- 2bx dx（1）qx-0 = 0,无热流量qx= = 2b =-2 (-2000) 45 0.05=9000(w/m2)x=0 ,及x=跳有热交换，由（1）的计

7、算结果知导热（2）无限大平壁一维导热时，导热体仅在边界 体在单位时间内获取的热量为x=0x=、. a area1 0-(-2b) 1 a areain =2b a area 。 inarea(d)负值表示导热体通过边界散发热量。如果是稳态导热,证导热体的温度不随时间变化即实现稳态导热。内热源强度：必须有二兆平衡这部分热量来保中in一 2b a area areav volumev volumea area- - 2b_ _ _3qv = 2 (2000) 45=180000w/m32-9某教室的墙壁是一层厚度为240mm的砖层和一层厚度为 20mm的灰泥构成。现在拟安装空调设备，并在内表面加一

8、层硬泡沫塑料，使导入室内的热量比原来减少80%。已知醇的导热系数入=入=0.06w/(m k)，试求加贴硬泡沫塑料层的0.7w/(m k),灰泥的入=0.58w/(m k),硬泡沫塑料的 厚度。解：未贴硬泡沫塑料时的热流密度qi tir1 r 2加硬泡沫塑料后热流密度q2 ti.rjw2ri r 12 r2(2)w2twi，/；./、.r 1 r 2 r 3又由题意得，(1一 80%)qi = q2墙壁内外表面温差不变 l = t2 ,将(1)、(2)代入(3),20%r入i+r入2r入i+r入2 + r入3)20%二 2. i .2rri7,i230.240.020.70.580.240.0

9、2330.70.580.063 =0.09056m=90.56mm加贴硬泡沫塑料的厚度为 90.56mm.2-19 外径为100mm,内径为85mm的蒸汽管道，管材的导热系数为 入=40w/(m k),其内表面温 度为180 c,若采用入=0.053w/(mk)的保温材料进行保温，并要求保温层外表面温度不高于40 c,蒸汽管允许的热损失ql =52.3 w/m 。问保温材料层厚度应为多少?解：根据给出的几何尺寸得到：管内径 di =85mm=0.085m,管外径，d2=0.1m,管保温层外径d3 = d2 2 = 0.1 2 32qitw 1 - tw 3 indiin2d3d 2三 52.3

10、tw3=40c时，保温层厚度最小，此时，180 - 401,0.11, (0.12、), in in 2 兀 400.0852兀 0.0530.1 口 396.9lth(0.4725)从附录 13 得，th(ml)=th(0.4725)=0.44:d 396.9 0.44=174.6l(w)单位宽度的肋片散热量ql = ： / l=174.6(w/m)解二1、如果肋片上各点的温度与肋基的温度相同，理想的导热量 0 = haa t=h2(l 父 l) 9 0 = 75 父 2 m 0.025(80-30)父 l：0 = 187.5l(w)2、从教材图2-17上查肋片效率l3/ 2=0.025 3

11、/22 75140 父 0.003 * 0.025 j1/ 2=0.4988f= 0. 93、每片肋片的散热量d =力 0 f = 187.5l0.9 = 168.8l(w)单位宽度上的肋片散热量为 ql = 168.8(w/m)2-27| 一肋片厚度为3mm,长度为16mm,是计算等截面直肋的效率。 (1)铝材料肋片，其导热系数 为140w/( m. k),对流换热系数 h=80w/(m2 . k); (2)钢材料肋片，其导热系数为40w/(m. k),对流换热系数 h=125w/(m2 . k)。解：180 2(10.003 ) 140 1 0.003(1)铝材料肋片=19.54mml =

12、 19.54 0.016 : 0.3127th(ml)=th(0.3127); 0.3004th( ml )0.300496.1%ml0.3127(2)钢材料肋片hu ,1252( 10.003 )，a y 401 0.003=45.91m_1例题3-1ml - 45.91 0.016 = 0.7344th(ml)=th(0.734) = 0.6255th( ml )ml0.62550.734485.2%无限大平壁厚度为0.5m,生1500kg/m3,壁内温度初始时均为一致为体与壁面之间的表面传热系数h=8.15w/已知平壁的热物性参数,=0.815w/(m k), c=0.839kj/(kg

13、.k),18cc,给定第三类边界条件：壁两侧流体温度为8 cc,流(m2k),试求6h后平壁中心及表面的温度。教材中以计算了第一项，忽略了后面的项。计算被忽略掉的的第二项，分析被省略掉的原因。 解：1 ( x,)【0j 2 sin n n 1 n sin n cos n1、例3-1中以计算出平壁的fo=0.22, bi=2.5。因为fo0.2,书中只计算了第一项，而忽略了后面的项。即口( x, )2 sin 1& %1 sin 1 cos - 12、现在保留前面二项，即忽略第二项以后的项cos 1-i2foei( x, 6h )k i(x, 6h)+ ii(x, 6h),其中ii( x, 6h

14、)3、以下计算第二项2 sin 11 sin 1 cos 1cos 1 1、-12 foe2 sin 2 cos 2x2 focos 2 - eii( x,6h)根据bi=2.5查表3-1 ,p 2 =3.7262, sin02=0.5519 ； cos3.7262 = 0.8339a)平壁中心x=0ii( 0m,6h)=2 sin 22 sin 2 cos 2cos 2 0-汴。e2 ( 0.5519)-3.72622 0.22m, 3.7262 ( 0.5519) ( 0.8239 )eii(0m,6h) = 0.0124从例3-1中知第一项i(0m,6h) =0.9 ,所以忽略第二项时“

15、和”的相对误差为：ii( 0m,6h)0.0124_ 1.4%i( 0m,6h) ii( 0m,6h) 0.9+(-0.0124)(0,6h )=%1i(0,6h) ii(0,6h) 1=(188) 0.9 一 0.0124 = 8.88 ct(0m,6h) = ? 0m,6h tf = 8.88 8 = 16.88( c )虽说计算前两项后计算精度提高了，但16.88 oc和例3-1的结果17 oc相差很小。说明计算项已经比较精确。2 sin20.5 fo0.5 eb)平壁两侧x= 5=0.5mii( 0.5m, 6h)ii( 0.5m, 6h)3.72622 0.22(0.8239 )e2

16、 ( 0.5519)3.7262 ( 0.5519) ( 0.8239)ii(0.5m,6h) = 0.01从例3-1中知第一项i(0.5m,6h)=0.38 ,所以忽略第二项时“和”的相对误差为:0.010.38+0.01=2.6%ii( 0.5m,6h)i( 0.5m, 6h) ii( 0.5m, 6h)(0.5m,6h ) = 0 ii(0.5m,6h)ii(0.5m,6h)1=(18 一 8 ) 0.38 0.01 = 3.9 ct( 0.5m,6h) = 0.5m,6htf = 3.9 8 = 11.9( c )虽说计算前两项后计算精度提高了，但11.9 0c和例3-1的结果11.8

17、 0c相差很小。说明计算一项已经比较精确。4-4 一无限大平壁，其厚度为0.3m,导热系数为=36.4 w m* k平壁两侧表面均给定为第类边界条件即 h1 = 60w/m2* k tf1 = 25 c , h2 = 300w/m2* kt=215cq =2x105w/m3f2。当平壁中具有均匀内热源qvu m时，试计算沿平壁厚度的稳态温度分布。（提示：取 ax=0.06m）tf1 = 25 ch1 = 60w m2*=215 c=300w m2* k方法一数值计算法解：这是一个一维稳态导热问题。取步长a x=0.06m ,可以将厚度分成五等份。共用六个节点6将平板划分成六个单元体（图中用阴影

18、线标出了节点 2、6所在的单元体）。用热平衡法计算每个单元的换热量, 从而得到节点方程。节点1:因为是稳态导热过程所以，从左边通过对流输入的热流量 源发出的热流量=0。即+从右边导入的热流量 +单元体内热h1a tf1tla二一1xqv = 0节点2:从左、右两侧通过导热导入的热流量+单元体内热源发出的热流量 =0。tc 一 tca -2 a x q0x节点3:从左、右两侧通过导热导入的热流量+单元体内热源发出的热流量 =0。a tat3a 4t3a x q / 0xx节点4:从左、右两侧通过导热导入的热流量+单元体内热源发出的热流量 =0。at4a 5t4a x q v = 0xx节点5:从

19、左、右两侧通过导热导入的热流量+单元体内热源发出的热流量 =0。a 仁& a 史1&a x q v= 0xx节点6:从左边导入的热流量 +从右边通过对流输入的热流量+单元体内热源发出的热流量=0。即h2a tf2t6a-6x, xai 2 jqv = 0将九=36.4w/m* k h1 =60w/m2* k tfi = 25 c h2 = 300w/m2* k5 _ c.f-occ、，/c5in, 3tf2 = 215 c qv=2x10w/m和a x=0.06m ,代入上述六个节点并化简得线性方程组町：t1 - 0.91t2 -11.25 = 0； u + t3 2t2 + 19.78 =

20、0 ；t2 +t4 2t3+ 19.78 = 0；t3+t5 2t4 + 19.78 = 0t4 +t6- 2t5+ 19.78 = 0；t5一1.49t6 + 8.41 = 0逐步代入并移相化简得：t1 = 0.91t2+11.25 , t2 = 0.9174t3+28.4679 ,t3 =0.9237t4+44.5667 , t4 = 0.9291t5+59.785 ,t5 =0.9338t6+74.297 , t6 = 0.6453t6+129.096则方程组的解为：t1 = 417.1895 , t2 = 446.087 , t3 = 455.22t4 = 444.575 , t5 =

21、 414.1535 , t6 = 363.95若将方程组tth写成:1 1- t1 =0.91t2+11.25 , t2 = (t1+t3 +19.78), t3 =(t2 + t4 + 19.78 ),2 21 c1ca t4 = -(t3 + t5+ 19.78), t5 = (t4 +t6+ 19.78), t6 = 0.691t5+ 77.7572 2可用迭代法求解，结果如下表所示:迭代次 数节点1t1节点2t2节点3t3节点4t4节点5t5节点6t60200.000300. 000300. 000300. 000300. 000200. 0001284.250260.000310.0

22、00310.000260.000278.4782247.85307.125294.89294.89304.129257.4173290.734310.898308.898309.400286.044281.2504294.167309.706320.039307.361305.215269.1425293.082316.993318.401322.517298.142281.9766299.714315.635329.645318.162312.137277.2447298.478324.570326.789330.781307.593286.6088306.609322.524337.566

23、327.081318.585283.5679304.747331.978334.693337.966315.214290.28510313.350329.61344.862334.844324.016288.667*从迭代的情况看，各节点的温度上升较慢，不能很快得出有效的解。可见本题用迭代法求解不好。(2)、再设定步长为0.03m (ax=0.03m),将厚度分成十等份，共需要 11个节点。和上述原理相同， 得出线性方程组组匚2 1.t1 = 0.9529t2+3.534 ； t2=-(t1+t3 + 4.945 )11& = 一2 + t4 + 4.945 )； t4 =一d3 + t5 +

24、 4.945 )2211t5 = 1(t4 + t6 + 4.945 )； t6 = -(t5 + t7 + 4.945 )221.1.t7 = (u + t8 + 4.945 )； t8 = (t7 + t9 + 4.945 )22,1 ,1匕=(tg + + 4.945 )；、=(tg + 3 + 4.945 )22t11 = 0.8018tl0 44.6054同理求得的解为：t1 = 402.9256 , t2 = 419.13 , t3 = 430.403 , t4 = 436.746 , t5 = 438.135 ,t6 = 434.6 , t7 = 426.124 ； t8 = 4

25、12.706 , t9 = 394.346 ； t10 = 371.05 ,t11 = 342.11*上述划线的节点坐标对应于步长为0.06m时的六个节点的坐标。(3)、再设定步长为0.015m ( ax=0.015m),将厚度分成20等份，共需要21个节点。和上述原理相 同，得到新的节点方程为：1 t1 = 0.9759t2+1.026 ；+ 1.2363 )1 1% = (t2+t4+ 1.2363)； t4= (t3+t5+ 1.2363)32 2442351 1t5二2-1.2363)；t6=2(t5f f2363)十 t8 + 1.2363 )；1 t8 - t7 t9 1.2363

26、.1 , ,1 ,t9 =二8 + t10 + 1.2363 )； 3。=二(tg + 如 + 1.2363 )22.1 ,加= (1f +1.2363)；21 t20119 t21 1.2363 ；t21 = 0.89t20 24.20532移相化简为:t1 = 0.9759t2+1.026 , t2 = 0.9765t3+2.2091t3 = 0.977t4+3.3663 , t4 = 0.9775t5+4.499t5 = 0.978t4+5.6091 , t6 = 0.9785t7 +6.698 ,t7 = 0.9789t8+7.767 , t8 = 0.9793t9+8.8173t9

27、= 0.9797t10+9.8497 , t10 = 0.9801tli+10.8654t11 =0.9805tl2+11.8656 , t12 = 0.9809tl3+12.8512t13 = 0.9813tl4+13.8234 , t14 = 0.9816tl5+15.0597t15 = 0.9819tl6+16.0016 , t16 = 0.9822t17+16.9314t17 = 0.9825tl8+17.8504 , t18 = 0.9828tl9+18.7529t19 = 0.9831t 20+19.6512 , t20 = 0.9834t 21+20.8875t21 = 0.89

28、t20+24.2053=0.89(0.9834t 21 20.8875 ) 24.2053 求得的解为：t1 = 401.6 ,t2 =410.5 *c ,t3= 418.1 七,t4= 424.5 t5 = 429.7 ,t6 =433.6 ,t7= 436.3 ,t8= 437.8 t9 = 438.0 , t10 = 437.0 0c , t11 = 434.8 , t12 = 431.4ti3 = 426.7 *c , l = 420.7 *c , q413.3 ct16 = 404.6 cti7 = 394.7 ,ti8 = 383.5 *c , ti9371.2 ct20 = 35

29、7.6 ,t21 = 342.4 c方法二：分析法（参看教材第一章第四节）微分方程式为:d2tdx2%=0(1)边界条件:dtdxxr由（i）式积分得dtdx再积分得 t =代入边界条件（=-hi ti - tfidtqv2-x 2时，ti时，t6(2)=+2 tf2qvx ccx+d二d 一 dxx=0(4)=.j 2 +cd ；包2）、（3）式，并整理得(3)dxx4c=tf2 d 2/ h1d=tfic将 hi h2 tfif2 6 qv儿的值分别代入式得c=619.89 /m、d=401.07c将 c、d、qv值代入式（4）得2747.25x2 619.89x+401.07的节点对应的

30、坐标分别为 x1 = 0 m x2 = 0.06 m x3 = 0.12 m x4 = 0.18、x5 =0.24 m x6 0 0.3m相应的温度分别为匕=401.1 9、t2 = 428.4*c、 t3 = 435.9*c、 t4 = 423.69、t5 = 391.6 t6 = 339.8 不同方法计算温度的结果比较0cx(m)00.060.120.180.240.3分析法401.1428.4435.9423.6391.6339.8数值法版m0.06417.2446.1455.2444.6414.2364.00.03402.9430.4438.1426.1394.3342.10.0154

31、01.6429.7438.0426.7394.7342.2可见：第一次步长取0.06m,结算结果的误差大一些。 步长为0.03m时计算的结果已经相当准确。 再取步长0.015m计算，对结果的改进并不大。必须提醒大家的是数值什算是和讦制机的发展密切相 连的。人们不需要手工计算庞大的节点线性方程组！第五章5-13由微分方程解求外掠平板，离前缘150mm处的流动边界层及热边界层度，已知边界平均温度为60 c,速度为 u“=0.9m/s。解：1、 以干空气为例平均温度为60c,查附录2干空气的热物性参数 y =18.97 x 10-6m2/s=1.897x 10-5m2/s,pr=0.696rex x

32、ux离前缘150mm处re数应该为0.9 0.15-7116.518.97 10”re小于临街re,c( 510),流动处在层流状态6_1/-2=5.0rexx八 1=5.0 re x1x = 5 (、7116.50.15=0.00889(m) = 8.9mm所以，热边界层厚度：t = pr1/3 = 0.0089 0.693 1/3 = 0.01(m)=10mm2、 以水为例平均温度为60 c,查附录3饱和水的热物性参数 72y =4.78 x 10 m /spr=2.99rexxux0.9 0。50.478 10*= 2.82427 105离前缘150mm处re数应该为5re小于临街re,

33、c( 510),流动处在层流状态61/-2=5.0rexxc 1=5.0 7 re xx 5 ( 7 282427)0.15=0.00141(m) = 1.41mm所以，热边界层厚度：t = pr 1/3 = 0.00141 2.99 1/3 = 0.00098(m)=0.98mm5-14 已知 tf=40c, tw=20c, u =0.8m/s,板长 450mm,求水掠过平板时沿程 x=0.1、0.2、0.3、0.45m 的局部表面传热系数，并绘制在以为纵坐标，为横坐标的图上。确定各点的平均表面传热系数。解：以边界层平均温度确定物性参数1 ,1 一一一一、tm = (tw + tf )= (

34、 20+40 ) = 30( c ),查附表 3水的物性为：2 20 =0.618w / m k , y =0.805 x 10-6m2/s, pr=5.42在沿程0.45m处的re数为re xu0.8 0.450.80510 6=4.47 105该值小于临界rec=5x 105,可见流动还处于层流状态。那么从前沿到x坐标处的平均对流换热系数应=2hx0.664-re x 3 p=0.6640.618xjrex 3 5.42 = 0.721)x=0.1m 时re x2)3)u0.8 0.10.80510一6=99400rex 八 ” 994002h = 0.72= 0.72= 2270 w/m

35、 k局部换热系数hxx=0.2m 时re xu0.11135 w/m2 k0.8 0.20.80510=1.9875105h = 0.72-re = 0.72hx = 802.5 w/m2 k xx=0.3m 时re xu0 = 1604.9 w/m2k0.8 0.30.805 10 一6=2.9814105h = 0.72-re = 0.7220,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t t 80 2880 34t = - = 48.94( )冷ln t / t ln 180 281/ 80 341却水的平均温度为tf = tw - t=80-48.94

36、=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), 丫 f=7.904x 10-7m2/s,prf=5.31,pf=7.8668 x 10-4n s/m2tw=80 c 时,pw=3.551 x 10-4n s/m2。所以ref 二dumvf0.0126 1.87.904 10-728700 10000水在管内的流动为紊流。用dittus-boelter公式，液体被加热nuf = 0.023 re0.8 pr0.4nuf = 0.023 287000.8 5.310.4 = 165.2f0.62072h=nuf= 165.

37、2 8138.1 w/m2 kf d0.0126用 siede-tate 公式nuf = 0.027 re0.8 pr1/3 .w0.14nuf = 0.027081/3 7.8668287000.8 父 5.311/31 =194i 3.551 )f0.62072h = nuf,=194= 9554.7 w/m2 kf d0.01266-21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47c,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4

38、7c水的密度为=989.22kg/m3质量流量为mf= v= um r2mf =989.33 0.5 3.14 0.0082 = 0.0994kg/s不考虑热损失，电能全部转化为热能被水吸收t _ul f mcpui =mfcp(tf tf)5 911.1=470.09947 p水的cp随温度变化不大，近似取 p50 c时的值 4.174kj/kg.k计算t _ul f mcp二 475 911.10.0994 4.174 103=58 c常热流边界，水的平均温度tftf tf475852.5 c查附录3饱和水物性表得:一6 2-2vf = 0.537 10 6m / s,= 65.1 10

39、w/(m k)cp = 4.175kj /(kg k), prf = 3.40, ： = 986.9kg/m3refumd0.5 0.0160.537 10一6=1.4898 104采用迪图斯-贝尔特公式nuf = 0.023 re0.8 pr0.4nuf = 0.023(1.4898 104 )0.8 3.40.4 = 81.81h1 = nu f d81 .810.6510.0163328.6 w / (m2 k )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9hauidl5911 .13328.63.140.0162.510.9 c6-35水横向掠过 5排叉排管束，管束中最

40、窄截面处流速u=4.87m/s,平均温度tf=20.2 c ,壁温s1stw=25.2c,管间距 = =1.25 , d = 19 mm,求水的表面传热系数。 dd解：由表6-3得知叉排5排时管排修正系数卷=0.92查附录3得知，tf = 20.2 c时，水的物性参数如下：入 f = 0.599w/(m k), 丫 f =1.006 x 10-6m2/s, prf=7.02,而 tw=25.2 c 时,prw=6.22。所以ref 二um dvf4.87 0.01910.06 10-7919782 105查表6-2 (管束平均表面传热系数准则关联式)得:nuf=0.35 ref0.36nu f

41、=0.35 919780.360.257.02、0.2(1.25)父 0.92=21.256.22 ),nuf f 21.25 0.599hfl = = 669.4d0.019w / m2 k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si =50mm、管排距为s2 = 37mm。已知管壁温度为tw=110c,空气进口温度为 tf = 15c ,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25 c,

42、则流体的平均温度查物性参数15 25 =20 c=0.0259w/(m k);= 15.06 10、 cp = 1005j/(kg k)空气的最大体积流量为vmax=v。tf =5000 t0273+253,，-35457 m / h 1 = 1.516m 273空气在最小流通截面积fmin -s1处达到最大速度d in= (0.05 0.025) 1.5 20=0.75 m2表6-3maxu -1.516fmin 0.75=2.02m / srefz = 5排时,u d 2.02 0.025 max .15.06 10=3353修正系数；z = 0.92s1 二s2nuf=0.31re0.6

43、s2501.33 237.5表6-20.2nuf= 0.31 33530.6 1.330.2 0.92=39.37对流换热系数nufh=d39.37 0.0259 、人”40.790.025/ m2 k这样大的对流换热系数应该是空气出口温度达到tf1ha tw tf = mcp tfitf itf +ha twmcp匚二 tf +h dlnz tw tf,00cp15+40.79 3.14 0.025 1.5 20 5 110 201.293 5000/3600 100515+24 = 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 t； 1 = 39 口c ,

44、重复上叙计算过程。15 39 =27 c查物性参数=0.0265w/(m k);空气的最大体积流量为15.72 10 2 cp = 1005j/(kg k)vmax=m。tf5000k273+39t036002731.587m3 / s最大速度表6-2refmaxfmin业=2.12m/s 0.75umaxd2.12 0.02515.72 10飞=3365nuf=0.31re0.60.2nuf= 0.31 33650.6 1.330.2 0.92=39.46对流换热系数nuf h= 一 d39.46 0.0265. 41.820.025/ m2 k这样大的对流换热系数应该是空气出口温度达到tf

45、 iha tw tf = mcp tfitf iha tw tf=t+wl = t +ffmcph dlnz tw tf：00cp1.293 5000/3600 100541.82 3.14 0.025 1.5 20 5 110 2715+ =15+22.7 = 37.7 c这个值与假定值很接近， 所以出口温度就是37.7oc,对流换热系数为 h=41.82w / ( m2 k )。第七章7-3水平冷凝器内，干饱和水蒸气绝对压强为1.99x 105pa,管外径16mm,长为2.5m,已知第一排每根管的换热量为 3.05x 104j/s,试确定第一排管的凝结表面传热系数及管壁温度。解：干饱和蒸汽在水平管外凝结。每根管的凝结热流量=haa t = ha( tw ts)(i)由课本附录查得，压强1.99父105 pa对应的饱和温度t= 120 c 、潜热 r=2202.3kj/kg 。计算壁温需要首先计算对流换热系数ho而h又与壁温有关。先设定壁温为 tw =100 c ,则凝液的平均温度为ts+ tw 120 100= 110c查水的物性参数r = 2.59x 10 4 n s/m2 p = 951.0kg/m3=