第5章 对流传热例题

1、1关于对流传热问题的计算关于对流传热问题的计算2关于对流传热问题的计算关于对流传热问题的计算3关于对流传热问题的计算关于对流传热问题的计算4例题例题2 2 关于对流传热问题的计算关于对流传热问题的计算5 冷却水以冷却水以2m/s的速度流过内直径为的速度流过内直径为20mm、内壁面平、内壁面平均温度为均温度为90的长铜管，水的进口温度为的长铜管，水的进口温度为20.试求将其试求将其加热到加热到60 时所需的管长。时所需的管长。分析：分析： 1 1）首先要判断问题的性质）首先要判断问题的性质铜管管壁导热铜管管壁导热流体与管壁对流传热流体与管壁对流传热水的温度为什么会变化？水的温度为什么会变化？来自

2、高温管壁对其的加热作用对流传热过程来自高温管壁对其的加热作用对流传热过程6 冷却水以冷却水以2m/s的速度流过内直径为的速度流过内直径为20mm、内壁面平、内壁面平均温度为均温度为90的长铜管，水的进口温度为的长铜管，水的进口温度为20.试求将其试求将其加热到加热到60 时所需的管长。时所需的管长。分析：分析： 流体流动通道（固体壁面的形状）圆管管内流体流动通道（固体壁面的形状）圆管管内给定了流体速度强迫对流给定了流体速度强迫对流物理模型：物理模型：流体在管内的强迫对流传热过程流体在管内的强迫对流传热过程7如何计算管长？如何计算管长？管长体现的是什么？管长体现的是什么？换热面积的差异换热面积的

3、差异 壁面温度、管径、流体温度已知，但换热量，表面传热壁面温度、管径、流体温度已知，但换热量，表面传热系数系数 h 和管长未知？和管长未知？h可由实验关联式确定，管长待求，那么换热量呢？可由实验关联式确定，管长待求，那么换热量呢？8fffmpmq ctth dl t2fff4fpmductth dl t9101112ffmwfwflnttttttt602047.29020ln9060fff4fpmducttlh t2fff4fpmductth dl t13fff4fpmducttlh t999.2 0.02 2.0 4178.460204 9515 47.2= 3.72 m143.723.51

4、100%5.65%3.7290600.439020wfwftttt15v一水平放置的架空输油管道，保温层外径一水平放置的架空输油管道，保温层外径do=400mm，壁温壁温tw=50，周围空气温度，周围空气温度t=20。试计算输油管道。试计算输油管道外壁面的在无风时的对流散热量。外壁面的在无风时的对流散热量。v分析：分析：v（1）所求：输油管外表面的对流散热量对流传热问）所求：输油管外表面的对流散热量对流传热问题题v（2）无风：自然对流传热）无风：自然对流传热 v物理模型：物理模型：大空间的自然对流传热问题大空间的自然对流传热问题16v一水平放置的架空输油管道，保温层外径一水平放置的架空输油管道

5、，保温层外径do=400mm，壁温壁温tw=50，周围空气温度，周围空气温度t=20。试计算输油管道。试计算输油管道外壁面的在无风时的对流散热量。外壁面的在无风时的对流散热量。v物理模型：大空间的自然对流传热问题物理模型：大空间的自然对流传热问题v计算依据：麦克亚当（计算依据：麦克亚当（McAdams）实验关联式）实验关联式 mmmmnnNuC Gr PrCRa17v计算依据：麦克亚当（计算依据：麦克亚当（McAdams）实验关联式）实验关联式mmmmnnNuC Gr PrCRa换热面形状和位置换热面形状和位置适用范围适用范围Cn定型尺寸定型尺寸竖平板和竖圆柱竖平板和竖圆柱（管）（管）1.43

6、104Gr31090.591/4高高 l3109Gr210100.111/3高高 l水平圆柱（管）水平圆柱（管）1.43104Gr5.761080.481/4直径直径 d5.76108Gr4.651090.111/3直径直径 d18解：定性温度：解：定性温度：mw11()(5020)3522ttt查得空气的物性参数：查得空气的物性参数： m=0.0272W/(m K)，m=16.5810-6m2/s，Prm=0.7将空气看作是理想气体：将空气看作是理想气体：3m113.25 1027335VT K-1193m2mVgtdGr根据根据Grm得：得： C=0.48，n=1/4338269.8 3.

7、25 1050200.42.2245 1016.58 10于是：于是：1 4mmm0.48NuGr Pr1 480.482.2245 100.753.62201 4mmm0.48NuGr Pr1 480.482.2245 100.753.62mm0.027253.623.650.4hNud W/(m2 K) 表面传热系数为：表面传热系数为：3.650.45020137.46wlqh dtt单位管长的对流传热量为：单位管长的对流传热量为： W/m21空气以空气以2.5m/s的速度在内径为的速度在内径为22mm、长、长2.5m的管内的管内流动，空气的平均温度为流动，空气的平均温度为39，管壁温度为

8、，管壁温度为58，试，试求管内对流传热的表面传热系数。求管内对流传热的表面传热系数。已知：已知：管内强迫对流传热问题管内强迫对流传热问题 u=2.5m/s，d=0.022m，l=2.5m，tf=39，tw=58求求 h22已知：管内强迫对流传热问题已知：管内强迫对流传热问题 u=2.5m/s，d=0.022m，l=2.5m，tf=39，tw=58求求 h解解: (1) 以以 tf=39 为定性温度，查得为定性温度，查得 6216.86 10 m /sfPr0.699f0.0275W/ m Kf619.05 10 kg/(m K)f，23620.0 10 kg/(m s)w以以 tw=58 查得：查得： Reffud62.5 0.0223262.1616.86 10（2）空气在管内流动的雷诺数为：）空气在管内流动的雷诺数为： 2300 Re 10000，处于过渡流状态，处于过渡流状态240.142 32 31 30.116 Re125 Pr1