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℃，冷却水进出口温度分别为28℃和34℃，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

80?28???80?34???t???t???t???48.94??C?冷却

ln??t?/?t???ln??80?28?/?80?34??水的平均温度为tf?tw??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℃时, λf＝0.6207 W/(m·K), νf=7.904×10-7m2/s, Prf=5.31, μf=7.8668×10-4N s/m2 tw=80℃时, μw=3.551×10-4N s/m2。所以 d?um0.0126?1.8Ref???28700?10000 -7vf7.904?10水在管内的流动为紊流。

用Dittus-Boelter公式，液体被加热

Nuf?0.023Re0.8Pr0.4

Nuf?0.023?287000.8?5.310.4?165.2

0.6207h?Nuf?165.2??8138.1?W/m2?K?

d0.0126用Siede-Tate公式

??f?????w?0.14?fNuf?0.027Re0.8Pr1/3

Nuf?0.027?287000.8?5.311/3?7.8668????3.551?0.14?194

0.6207h?Nuf?194??9554.7?W/m2?K?

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47℃，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47℃水的密度为

?f???989.22kg/m3

???u?r2 ?f=??V=质量流量为mm?f=989.33?0.5?3.14?0.0082?0.0994kg/s m不考虑热损失，电能全部转化为热能被水吸收

?fcp(t?f??t?f) UI?m

t?f??t?f?UI5?911.1 ?47??cpm0.0994cp水的cp随温度变化不大，近似取50℃时的值4.174kJ/kg.K计算

t?f??t?f?UI5?911.1?47??58?C 3?pmc0.0994?4.174?10常热流边界，水的平均温度

tf'?tf''47?58tf???52.5??C?

22查附录3饱和水物性表得：

vf?0.537?10?6m2/s,?f?65.1?10?2W/(m?K)

Cp?4.175KJ/(Kg?K),Prf?3.40,??986.9Kg/m3

umd0.5?0.0164Ref???1.4898?10 vf0.537?10?6采用迪图斯-贝尔特公式

Nuf?0.023Re0.8Pr0.4

Nuf?0.023(1.4898?104)0.83.40.4?81.81

0.651h1?Nuf?81.81??3328.6W/(m2?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?t?tw?tf??UI? hAh?dl5?911.1?t??10.9??C?

3328.6?3.14?0.016?2.5

6-35 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℃，壁温tw=25.2℃， 管间距s1s2??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?z=0.92 查附录3 得知，tf = 20.2℃时，水的物性参数如下： λ

-62

＝ 0.599W/(m·K), ν=1.006×10m/s, Prf =7.02, f f

而tw=25.2℃时, Prw=6.22。所以 um?d4.87?0.0195Ref???91978<2?10 vf10.06?10-7查表6-2（管束平均表面传热系数准则关联式）得：

Prf?0.36?Nuf?0.35Ref???Prw?0.25

?s1????s2?0.2?z

?7.02?Nuf?0.35?919780.36??6.22??0.25?1.25?0.2?0.92=21.25

Nuf??f21.25?0.5992? h???669.4?W/m?K????d0.019

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℃，空气进口温度为t?f?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25℃，则流体的平均温度 15?25tf?=20?C

2查物性参数

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