1、第十章思考题1、 所谓双侧强化管是指管内侧与管外侧均为强化换热表面得管子。设一双侧强化管用内径为 di、外径为 d0 的光管加工而成，试给出其总传热系数的表达式，并说明管内、外表面传热系数的计算面积。0101011 0010112)/ln(2)/ln(odhdhkhddht算 面 积 为管 外 表 面 传 热 系 数 得 计 算 面 积 为管 内 表 面 传 热 系 数 得 计 传 热 系 数 ：得 以 管 内 表 面 为 基 准 得答 ： 由 传 热 量 公 式 ： 2、 在圆管外敷设保温层与在圆管外侧设置肋片从热阻分析的角度有什么异同？在什么情况下加保温层反而会强化其传热而肋片反而会削弱其
2、传热？答：在圆管外敷设保温层和设置肋片都使表面换热热阻降低而导热热阻增加，而一般情况下保温使导热热阻增加较多，使换热热阻降低较少，使总热阻增加，起到削弱传热的效果；设置肋片使导热热阻增加较少，而换热热阻降低较多，使总热阻下降，起到强化传热的作用。但当外径小于临界直径时，增加保温层厚度反而会强化传热。理论上只有当肋化系数与肋面总效率的乘积小于 1 时，肋化才会削弱传热。3、 重新讨论传热壁面为平壁时第二题中提出的问题。答：传热壁面为平壁时，保温总是起削弱传热的作用，加肋是否起强化传热的作用还是取决于肋化系数与肋面总效率的乘积是否人于 1。4、推导顺流或逆流换热器的对数平均温差计算式时做了一些什么
3、假设，这些假设在推导的哪些环节中加以应用？讨论对大多数间壁式换热器这些假设的适用情形。5、对于 212121mqcq cqcmm及、 三种情形，画出顺流与逆流时冷、热流体温度沿流动方向的变化曲线，注意曲线的凹向与 相对大小的关系。6、进行传热器设计时所以据的基本方程是哪些？有人认为传热单元数法不需要用到传热方程式，你同意吗？答：换热器设计所依据的基本方程有：mmm tKAtcqtcq)()(2211传热单元法将传热方程隐含在传热单元和效能之中。7、在传热单元数法中有否用到推导对数平均温差时所做的基本假设，试以顺流换热器效能的计算式推导过程为例予以说明。答：传热单元数法中也用到了推导平均温差时的
4、基本假设，说明略 o8、什么叫换热器的设计计算，什么叫校核计算？答：已知流体及换热参数，设计一个新的换热器的过程叫做设计计算，对已有的换热器，根据流体参数计算其换热量和流体出口参数的过程叫做校核计算。9、在进行换热器的校核计算时，无论采用平均温差法还是采用传热单元数法都需要假设一种介质的出口温度，为什么此时使用传热单元数法较为方便？答：用传热单元数法计算过程中，出口温度对传热系数的影响是通过定性温度来体现的，远没有对平均温差的影响大，所以该法用于校核计算时容易得到收敛的计算结果。10、试用简明语言说明强化单相强制对流换热、核态沸腾及膜状凝结的基本思想。答：无相变强制对流换热的强化思路是努力减薄
5、边界层强化流体的扰动与混合；核态沸腾换热的强化关键在于增加汽化核心数；膜状凝结换热强化措施是使液膜减薄和顺利排出凝结液。11、在推导换热器效能的计算公式时在哪些环节引入了推导对数平均温差时提出的四个假设？习题10-1、在一气气套管式换热器中，中心圆管的内外表面都设置了肋片，试用下表所列符号导出管内流体与环形夹层中流体之间总传热系数的表达式。基管的导热系数为 。0001 000000 0001 1ln2)2()( )1(1ln21lhrAhktkAhrAhtAhrtitoitioffit frtifitiiti ffi friiti ） 两 式 得 ：） （由 （ ， 则 有 ：热 系 数对 外
6、 侧 总 面 积 而 言 的 传 外 侧 肋 面 总 效 率 ：式 中 ， 内 侧 肋 面 总 效 率管 长 传 热 量 ：解 ： 由 热 量 公 式 ， 单 位10-2、已知：一有环肋的肋片管、水蒸气再管内凝结，表面传热系数为 12200W/(*K) 空气横向掠过管外，按总外表面面积计算的表面传热系数为 72.3 W/(*K) 。肋片管基管外径为 25.4mm,壁厚 2mm，肋高 15.8mm，肋厚 0.318mm，肋片中心线间距为 2.5mm。基管与肋片均用铝做成，=169W/（m*K） 。求：当表面洁净无垢时该肋片管的总传热系数。)*/(2.50789.0,78.16./536.0)(1
7、.82417481.69 7.12)/38.057.2(46.3)05(.23)112102.5.121000kmWkArAhmldrsAhAhkffmn 故 得 ： 查 得 ：由 图参 数 ：解 ： 10-3、一卧式冷凝器采用外径为 25mm，壁厚 1.5mm 的黄铜管做成热表面。已知管外冷凝侧的平均传热系数 )/(2Kh，管内水侧平均的表面传热系数)/(342Khi 。试计算下列两种情况下冷凝器按管子外表面面积计算的总传热系数（1） 管子内外表面均是洁净的（2） 管内为海水，流速大于 1m/s，结水垢，平均温度小于 500C，蒸汽侧有油。WKmRdhmfofiii /02.191/0643
8、.2543170/ 20 蒸 汽 含 油 污 垢 系 数海 水 污 垢 系 数 查 得 ：， 表由 参 考 文 献解 ：KmWdRk KmWdhdhkiffwii 2000 244000 /1.302519211)2( /9.0163.25ln92.753.1ln1)( /传 热 系 数管 子 内 外 表 面 结 垢 后 的 时 的 导 热 系 数管 子 内 外 表 面 均 是 洁 净黄 铜 的 导 热 系 数10-4、已知：一套管式换热器长 2m，外壳内径为 6cm,内管外直径为 4m，厚 3mm。内管中流过冷却水，平均温度为 40，流量为 0.0016/s 。14 号润滑油以平均温度 70
9、流过环行空间，流量为 0.005/s 。冷却水系统处理的冷却塔水，管壁材料为黄铜。求：内外壁面均洁净及长时间运行结垢后的总传热系数值。解：水侧 h1 的计算40时， 31.4,/10659.),*/(635.026prsmvkmW流动截面积97Re /767.348.4122vud smuA采用式（5-54） ，)*/(14Pre023. 2.08. kwh油侧 0的计算流动的截面积：2321257.)(4mdA14.03/1012 262 )(Pr(Re86.1,57Re 4Pr,/,*9.,/.3wfuldhvdu svksm wl近似的取为 40，则： )*/(8.24).17.8063
10、4()2.041857()02.439(86.1 */(.3),*/7 210/6 kmwh skgusmkguf 于 是利用此值重新确定管壁温度，略去壁面热阻不计，则内侧热阻在总热阻中的比值为： )/(218)/6.51.8043.9,.403)47(. 20101 kmwkhutRlw 因 而 内 外 壁 都 干 净 时 ，重 新 计 算 得 ：油，水侧均结垢时，取 .,.则)./(73/)/1(/ 22100 dhk 10-5、已知：一种用于制冷剂凝结换热的双侧强化管用直径为 19、16.4mm 的胚管加工而成，长 1.0m。在一次试验中测得冷却水进出口温度分别为 24.6及 29.2，
11、平均水速为0.91m/s,按胚管尺寸计算的管内平均表面传热系数为 1.82104W/(m2*K),管外凝结换热表面传热系数为 1.25104 W/(m2*K),管材为铜。求：按胚管外表面计算的总传热系数值。并分析管内水侧采用强化表面后的强化效果。解： 1010ln2dhk，取 =400W/(m*k),则有：).*/(1.679408495.36. 256 kmwk 若管内不强化，则按 D-B 公式计算时： 2.ft， ,/08326sv3Re,7.),*/(1.0prkmw7.49,.12408.0hNu内侧热阻变为wk/*69492可见如不强化内侧热阻要加大 5 倍左右。平均温压计算10-6
12、、已知：順流与逆流布置。求：分别按 qm1c1qm2c2 及 qm1c1qm2c2 两种情况下，用温度分布曲线说明对数平均温差总是小于相应的算术平均温度。解：10-7、已知：逆流式套管换热器，q m1c1q m2c2，满足推导对数平均温差条件的前提。求：沿换热表面的局部热流密度的变化规律。解：此时不同的截面上冷热流的总温差保持为常数，由于传热系数 K 也为常数，因而该换热面已进入均匀热流密度的状态。10-8、已知：一加热器中用过热水蒸气来加热给水（电厂中把送到锅炉中去的水称为给水） 。过热蒸汽在加热器中先被冷却到饱和温度，再凝结成水，最后被冷却成过冷水，冷热流体的总流向为逆流，热流体单相介质部
13、分的 qm1c1qm2c2.求：画出冷、热流体的温度变化曲线。解：10-9、已知 CttCtt 2010230211 ，试计算下列流动布置时换热器的对数平均温差：（1） 逆流布置；（2） 一次交叉，两种流体均不混合；（3） 12 型壳管式，热流体在壳侧；（4） 24 型壳管式，热流体在壳侧；（5） 顺流布置。CtttRtPCttttmrmr 2.895.0145.0)3( .6.9.79.01235.012)2( 9.104)/ln()/ln(23012121211 查 得， 图由 参 考 文 献 查 得， 图由 参 考 文 献）解 ： （ Cttttrmr 4.63)10/2ln()/l(3
14、)5( .97.07.64121 查 得， 图由 参 考 文 献10-10、已知：一定的布置方式及冷、热流体一定的进出口温度。求： 热流体在管内侧及在壳侧的两种安排对数平均温差值有无差别？以上题中（3）（4）中情形为例，设热流体在管侧，重新计算其对数平均温差。从这一计算中例可得出怎样的推断。解：（1）1-2 型1.3021,45.0312Rp查图 9-15， .89,85.0mt（2）2-4 型， ,.4由图 9-16， 8.1097.4,7mt10-11、已知：初始温度为 t1 的流体流入壁温为 t0常数的平行板通道，通道长为 l 流体质量为 qm,比热容为 cp,流体与平板间对流换热的表面
15、传热系数 h 为常数。求证：流经该通道后流体与平板间的换热量为 =q mcp(t0-t1)(1-e-2h/(q)证明：如图示，对长为 dx 的微元段，可以列出以下热平衡式： ,)(2)( 000 tdxthtdpm令则有pmpm cqhxlicqhxpm etCecqhdx 202 ,0,2 得时由 此 得流体经过长为 L 的一段通道后的总换热量等于出口截面上的焓减进口处的焓，故有： 11210211 pmpm cqhlcqhlpmpl etecq。在本题中主流方向的坐标与一维非稳态导热总参数分析中的时间坐标相类似。10-12、已知：在已順流式换热器中传热系数 k=a+bt 其中 a、b 为常
16、数，t 为任一截面上的周期误差。求证；该换热器的总传热量为，其中 k、k ,分别为入口段与出口段的传热系数。证明：由 , tbaktbak，联立解得 ,tk，将.,325xudAtbaPdAu得 ：见 教 材代 人将此式从 A=0 到 x做积分，得：tbat,ln1即xtt,/ln1将此式应用于换热器流体出口处，即 x=A 处并将 a 的表达式代入，得：uAtktk,ln，另一方面按 u 的定义有： ,2,1,2,1,2,1,21 )()( tttttcqm将此式代入上式，整理之，即得： )/(ln,tktA。换热器设计计算10-13、一台 12 型壳管式换热用来冷却 11 号润滑油。冷却水在
17、管内流动，Ctt502，流量为 3kg/s；热油入口温度为 600C， )/(352KmWk。试计算：（1） 油的流量；（2） 所传騠递热量；（3） 所需的传热面积。232121121211 216405167.9.89.75.0/5.03 3.10637.8.4)/ln(50)/l(6)3( 6.375)20(473/48 /417,8)( mtkACt RPRtt Ctttt KWcq skgt CkgJcCJcmrmrm 查 得， 图由 参 考 文 献则 分 别 为查 得 润 滑 油 及 水 的 比 热解 ： 10-14、一个壳侧为一程的壳管式换热器用来冷凝 7 355Pa 的饱和水蒸气
18、，要求每小时内冷凝 18kg 蒸汽。进入换热器的冷却水的温度为 250C，离开时为 350C。设传热系数为)/(842KWk，问所需的传热面积是多少？87.1425.395.2036/018 /3.4921 3tt Wrq kgKJrtsms，查 得 ：解 ： 由 水 的 饱 和 压 力 表21274.096.85396.8)/ln(.)/l(.mtKAttmrsr 10-15、已知：在一台 1-2 型管壳式换热器中，管内冷却水从 16升高到 35，管外空气从 119下降到 45，空气流量为 19.6kg/min，换热器的总传热系数 K=84 )*/(2kmw求：所需的传热面积式多少。解：逆流
19、温度差为72.519/84lnafmt，184.06935p，9.31654R故查图 9-15， .0，故对数平均温差720.mt空气平均温差为824519， kgJcp*/109空气的换热量W24360. ，故需传热面积1.845.7239mA。10-16、已知：某工厂为了利用废气来加热生活用水，自制了一台简易的壳管换热器，烟气内径为 30mm 的钢管内流动，流速为 30m/s，入口温度为 200，出口温度取为100。冷水在管束与外壳之间的空间内与烟气逆向的流动，要求把它从入口处的20加热到 50.烟气物可按附录中标准烟气的物性值查取。水侧的表面传热系数远大于与烟气侧的表面传热系数，烟气的辐
20、射换热可略而不及。求：估算所需的直管长度。解：因为水侧换热系数远大于烟气侧之值，因而管壁的平均温度可取为水的平均温度，即3520对于烟气：1502ft， kmwsmv */0357.,/107.22637.Re,68.0Pr 6vud，采用式（5-54）来估算，则 .84PrRe.3.08.Nukmwh*/.103.54，Wtud9472由对流换热公式： 35107.dLtAh所以 L784.1350.16.3。10-17、已知：在一逆流式水- 水换热器中，管内为热水，进口温度 10,t出口温度为 80,t，管外流过冷水，进口温度 2,t，出口温度 7,2t，总换热量KW35，共有 53 根内
21、径为 16mm、壁厚为 1mm 的管子。管壁导热系数kmw*/4，管外流体的表面传热系数 kmwh*/150，管内流体为一个流程。管子内、外表面都是洁净的。求：所需的管子长度。解：计算管内平均换热系数。 90812ft 95.1Pr,*/68.0,*/109.346 kwsKgustcqcpmp /5,419830.34016.4.35/9Re 6duqmkmwh*/27Pr028.dhka /9651208.43/6ln708mt， ,38.,2dLnAm.2dAL本题中冷热流体总温差为 43.3，管外冷流体侧占 68，管内侧约占32，故不必考虑温差的修正。10-18、压力为 1.5105P
22、a 的无油饱和水蒸气在卧式壳管式冷凝器的壳侧凝结。经过处理的循环水在外径为 20mm、壁厚为 1mm 的黄铜管内流过，流速为 1.4m/s，其温度由进口处的560C 升高到出口的 940C。黄铜管成叉排布置，在每一竖直排上平均布置 9 根。冷却水在管内的流动为两个流程，管内已积水垢。试确定所需的管长、管子数及冷却水量。传热量 W712.。 61211 024.08.064.08.1 26 24/163334/132063 8)/ln()/(/32. .94 )/(5).(.67023.PrRe. 38.Pr/139.)/(67.075295)3( )/(809)05.(.01. 62987.)
23、(9. /235/1.268.095 2.108/).1(05)2(72.394.16ln53.11 ddKmWr rKmWdh sCmWt KmWntdgrh kgJrsmkKmWCtCttff wslll mwm ）管 壁 热 阻 （ 黄 铜水 侧 污 垢 热 阻 ， 蒸 汽 侧 污 垢 热 阻， 表查 参 考 文 献热 阻 ：）（ 传 热 系 数对 管 内 对 流 换 热 ， 表 面 ， 查 得 水 的 物 性 参 数由 管 内 换 热 系 数 表 面 传 热 系 数对 水 平 管 外 凝 结 换 热 ， ：查 得 凝 结 水 物 性 参 数 为 则，设 管 外 壁 温 度管 外 凝 结
24、 换 热 系 数 则 ：汽 温 度 为由 冷 凝 压 力 查 得 饱 和 蒸平 均 传 热 温 差）解 ： （mdnAluqAmkgskgtckJtkAq mWthkKmWrhdrhkmppm7.02.143248.10521052.4.973/8.)8( /35.7)69(102.)(/4)7( )7.31/(02.)/(6 /563)02.(89/73174)/(1743)02.81(208.809)(ln211521 2322 2721202 226120 管 子 长 度 根两 个 流 程 共 需 管单 程 管 数 水 的 密 度流 动 截 面 ： 水 的 比 热 ：冷 却 水 量传 热
25、 面 积 ：）（ ， 上 述 计 算 有 效 。相 差与由 凝 结 换 热由 传 热 方 程传 热 系 数）（10-19、已知：要设计一台卧式冷凝器去凝结 50的饱和水蒸气，以获得 800kg/h 的凝结量，可供给大的冷却水量为 20kg/s，初温为 20.已知有一些外径为 20mm、壁厚 2mm 的黄铜管，每根长为 2m。假设管壁的热阻可以不计，冷却水在管内流动，总的污垢热阻取为0.0003 WKm/2（按黄铜管内表面积计算） ，冷却水侧为一程，估算凝结换热的表面传热系数时可假定黄铜管按正方行排列。求：所需的黄铜管数。解：为确定传热系数要假定管子根数 n,设 n=140。传热量可由凝结侧确定
26、： KW5.29360/1280。为计算冷却水出口温度，需先假定其平均温度，设为 23，则 kmw/60.，,/4,5.6Pr,/104.936 skgJcsmkgup冷却水进口温差：.22cqtm，即平均温度为 23.17，与假定值十分接近。水侧换热系数 1h。 ,054Reud 7.8954.61023.Pr23. .08.4.8. N)/(392016.5791 KmWh水蒸气凝结系数 h。取 4mt，则 smkgukmkg /104.6,642.0,/.0 63 ，将 qt/的关系式代入（6-4）整理之，得 03/2,5. Aqdgrh，,59.1720.146.302A故20/019
27、.7Wq)/(683 4.895. 3/16 Kmh 140 根管子按正方形排列， 52,80h按内表面计算的传热系数： kmwdhhka /14ln1021mtAkA,107.46mt， W5372063, 与热平衡热量 59相差仅 21，上述计算有效，另外从热阻分析可知，凝结侧的温度降为 6，故液膜平均温度为 47，与假设值 45仅差 2，由此而引起的物性变化对 0h的影响液可忽略。如不考虑管壁热阻，则 kwk/461597.27.416, 与热平衡热量 W0相差仅 3.6，仍在工程计算允许的误差范围内。换热器校核计算10-20、已知：一台 1-2 型壳管式换热器用 30的水来冷却 120
28、的热油kgc20，冷却水流量为 1.2kg/s，油流量为 2kg/s 总传热系数mk2/75，传热面积为 20mA。求：水与油各自的出口温度。解：设平均温度为 40，835.04172.,/417maxincqkgjcp利用习题 24 中提供的公式得.6.305.18.26.7953.01,537.012, tt。835.0712,t6.4.8., t，.52mt，pc值与 4174 十分接近，故不必重算。10-21、在一台逆流式水水换热器中， Ct5.871，流量为每小时9000kg， Ct32，流量为每小时 13 500kg，总传热系数 )/(74012KmWk，传热面积 A=3.75m2
29、,试确定热水的出口温度。409.1)(exp1623./975.31)(9403540)( /419,75min22 BNTUBcqkABkgJcgJc Cpp 为 ：法 ， 逆 流 换 热 器 的 效 能由 则 可 查 得 ：和别 为设 冷 、 热 水 平 均 温 度 分解 ： 有 效 。定 相 差 很 小 ， 计 算 结 果冷 热 流 体 平 均 温 度 与 设平 均 温 度 验 算 ：又 60.192/ 20.15)8.647(.)(2/)8457(/ .6)325.87(409587)(2211 21121 tt CtBcqtttttmm10-22、欲采用套管式换热器使热水与冷水进行热
30、交换，并给出 skgqCtskgqCt mm /023.,35,/4.,0211 。取总传热系数为20),/(98AKWk，试确定采用顺流与逆流两种布置时换热器所交换的热量、冷却水出口温度及换热器的效能。WtcqCtt CBtt tttBNTUcqkABkgJcgJc Cmmmpp6248)4.920(310.7/)( 935).(6.7142/)90(2/)( .9)3520(6120)(61.1)(exp945.34.02.986713.)( /41,5012211 121in22 计 算 有 效与 假 设 值 相 符 合 ， 所 以平 均 温 度 验 算 ：又 为 ：法 ， 顺 流 换
31、热 器 的 效 能由 则 可 查 得 ：和别 为设 冷 、 热 水 平 均 温 度 分） 顺 流 换 热解 ： （ WtcqCttt CtBcqtttttBNTUBcqkABkgJcgJc Cmmmmpp 913.415023.89./ 3.9)5.120(68.)(/)5120(/ .)3520(9)(.012)(exp19.3458.2.9)(60103.)( /45/4258,28)(222211 221in211 有 效 。定 相 差 很 小 ， 计 算 结 果冷 热 流 体 平 均 温 度 与 设平 均 温 度 验 算 ：又 为 ：法 ， 逆 流 换 热 器 的 效 能由 则 可 查
32、 得 ：和别 为设 冷 、 热 水 平 均 温 度 分逆 流 换 热 10-23、已知：为利用燃气轮机的排气来加热高压水，采用 1-2 型肋片管换热器。在一此测定中得出：燃气的质量流量为 2kg/s,进口温度 ,t325，冷却水质量流量为 0.5kg/s, 25,t， 1,t，按气体侧基管直径的换热面积为 3.8 2m.燃气物性可近似按附录中标准烟气的值查取。求：该条件下的总传热系数。解5.8720,2,2 ttm kgjcp4205换热量 Wcqp61。为确定烟气的平均比热需假设其出口温度，设 ,t52031mt， kgjp3.1，故 26813.325, t由此得207.68,，与假设值十
33、分接近，不必重复计算。51/75lncpmt，0.27351,9.02537RkmWtAkt m46.8.,4.16.89.0,.。10-24、已知：在习题 10-15 中，如果冷却水流量增加 50，但冷却水和空气的进口温度、空气流量及传热面积均不变，传热系数也认为不变，问传热量可增加多少？为比较准确地获得 值，1-2 型换热器可按下式计算； ,1exp112 12/2/ WNTUW式中maxincq，从传热过程的机理来说，此时假定传热系数不变是否合理？传热量的增加主要是通过什么途径实现的？如果空气流量增加 50，还可以假定 K 不变吗？解；设冷却水流量增加后其平均比热的变化可以不计，原有的2
34、57.041963水空 气cqm，增加冷却水量后此值为 0.1711，代入 计算式得： .增加水流量前的效能18.6,。由式（9-17）可知，因为 ,mintcq及保持不变，025.1784.36, ，故传热量增加了 2.5，引起传热量增加的一个主要原因是冷却水量增加后对数平均温差有所上升。如果空气流量增加 50，就不能假定 K 不变，因为此时空气侧换热系数有显著增加，而空气侧热阻为主要热阻。10-25、已知：有一台逆流套管式冷油器，冷却水流量为 0.0639kg/s，进水温度 35,1t热油进口温度为 120，油的比热容为 2.1kj/(kg*k)，传热面积为 1.4 2m，总传热系数为 2
35、80kmW2.如果油的出口温度不得低于 60，冷却水的出口温度不得高于 85.求：该冷油器所能冷却的最大油流量。解：最大的油流量相应于 85,t时的情形。现以 85,2t计算，最后检验,2t是否能满足要求。Wtcqm130)(,2,248.5kAt，因而得3458120ln,t即701203ln4,1, tt，解此方程得 6,1t60，故满足要求。由此得hKgstCqpm /40/2.1油油。热阻的分析与分离10-26、已知：有一台液-液换热器，甲、乙两种介质分别在管内、外作强制对流换热。试验测得的传热系数与两种液体流速的变化情况如附图所示。求：试分析该换热器的主要热阻在哪一侧？解：主要热阻在
36、介质乙这一侧，因为增加介质甲的流速对传热系数的影响并不大，而增加介质乙的流速则使传热系数明显上升，这说明介质乙对总热阻有举足轻重的影响。10-27、已知：一台逆流式换热器刚投入工作时在下列参数下运行： 360,1t，30,1t， 30,2t， 20,t ， 1cqm=2500W/K,K=800 kmW2.运行一年后发现，在 1cqm、 、及,1、,保持不变的情形下，冷流体只能被加热到 162，而热流体的出口温度则高于 300。求：此情况下的污垢热阻及热流体的出口温度。解：不结垢时，2.106/27ln0mt ,289.02.180365mtkAmKWcq/4.276531.结垢后， tm673
37、.82。又 4.3106283.10,8.24036,1,1,221 tttcqm.89/4.8lnt，kmWk*54.9.167，Rk 2, 0202.5,。10-28、已知：为了查明汽轮机凝汽器在运行过程中结垢所引起的热阻，分别用洁净的铜管及经过运行已经结垢的铜管进行了水蒸气在管外凝结的试验，测得了以下数据。 （数据见书上习题）求：已使用过的管子的水垢热阻（按管外表面积计算）解：（1）对清洁管，3.1245.0mt kgJcp/4189换热量 Wcqp9.27.1.450ln.2mtkmtAkmn 2358.9.（2） 结垢时，7.20t， kgJcp/4190W1.6、3cqp8520l
38、n.3.1mtkmtAkmn 23497.91.76污垢热阻wk /1053.8240 。10-29、已知：在一台洁净水冷式冷凝器中，保持换热量及冷凝温度不变而改变水速，测得数据如下（见书上习题）求：试用威尔逊图解法决定蒸汽凝结时表面传热系数。解：设凝结换热系数为 0h，水侧换热系数8.0uChll，则有：8.010101udCRhdRhkww，这是形如 bxay的直线方程， 8.001,xRhakyw。WKmWKmxa /10.12e,/1832.)( 253242 Rhw/065.10 ，24/32.。10-30、已知：在附图所示的立式氨冷凝器的换热过程中，冷却水膜与壁面间的换热规律可近似
39、地表示为 mlnqch1其中 l,为单位圆周长度的质量流量，而氨侧凝结换热的表面传热系数可表示为3/20对于直径为 51mm，厚 3mm 的光滑洁净的钢管，试验测得下表所列数据。 （表见课本习题）求：试用图解法确定系数及指数 n（参阅本章参考文献【26】 ） 。解：按题意可列出：mlnqch1 （1） ，3/20(2),10AhRkw（3） ，为壁面热阻。上式可改写为：3/101100 qAcqkmlnw（4） 。此式是形如 bxay的直线方程，取定一个 n 值，记为 1，可由此而得 1c及 0，记为 1c及 0；利用所得的 01c，油式（2）可算出各工况下的 0h，记为 0，于是可利用（3）
40、式分离出各工况下的 h，记为 1，对（1）取对数得 lmqnc,1glg，此式又可看成是以 lmq,g为自变量， lg为因变量的直线方程，于是利用最小二乘法方法可得出1C及 n 的值，分别记为 12c及 n，如果 2与 1n的偏差及 12及 的偏差小于允许值，则计算即可终止，此题宜用计算机求解，答案见教材。终止迭代时， 405,2.0c，K 的计算值与实测值间的最大相对偏差小于 3.3.59.,.41 。10-31、已知：对氟利昂 22 在单根水平放置的双侧强化管外的凝结换热测得了以下实验数据，冷却水进、出口温度分别为 26.4及 30.7，平均水速为 1.05m/s（按管直径计算）R22 的
41、饱和温度为 40：管直径为 19/16.4mm；基于管内表面积的水侧表面传热系数为 025.4kmW2.。管子材料为铜，表面清洁无污垢。求：基于管外表面积的凝结换热的表面传热系数。解6.287.30426,2fpttAcu， 1.96,/4175kgjcpW310965.1.7.42ln.mtkmWtLdkmn 2330 10876.5.09.36kwhdha /1ln2100135,045.7495.368.978. 460 hkmw/传热的强化与削弱10-32、已知：一球状物体中， 为绝缘材料的导热系数，h 为球外表面的表面传热系数，假定为常数。求证：球状物体的临界表面绝缘半径为 hr/2
42、证明：设周围介质的温度为 t则该球状物体的热量为 hrrt2144，1r为球状物体的一内半径，该处的壁温为 ,1tr是外半径，此处视为变量，达到临界半径时，0d这导致04142hrdr即02432rh由此得2hr。于是得球状物体的临界表面绝缘半径为 r/。10-33、已知：一外径为 400mm 的细长壳管式换热器水平地搁置于 20的房间内，壳侧的平均壁温为 200.由于投产仓促，外壳尚未包保温材料，但涂有一层祝红漆。求：估算在此条件下每平方米外壳上的散热量。解：壳侧流体与壳间的传热系数一般远较壳外空气的自然对流要强烈，故可近似的取为外壳温度为 200，则102mt。,687.Pr,/9.4,/
43、0328. 26svkW1964Gr。kmWdrdNuh 225.00 /37.P.64.4Twr2/2/34018.,0.18.2357. mWthqkhrc 。10-34、已知：在上题中，估算当外壳包了一层 50mm 的绝缘材料时每平方米面积上的散热损失。绝缘层导热系数 4.m/，其余条件不变。求：此时的保温效率是多少？解：设此时绝缘层外表面温度为 60，则4026t。空气物性 0276.kmW/， 69.0Pr,/1096.2smv，814.5Gr。kdrdNuh 225.00 /7.3P.64.4Twr2/2/41027.1,7.105.70.3 mWthqkmWhrc 。从绝缘层导热
44、可以得出， 2* /8.46/lndtq。q与 *相差大于 5，已为一般工程计算所不允许，重设外表面温度为 64，则mt仅变化 2，故物性可仍取原值。 81067.Gr。kmWdrdNuh 225.00 /74.3P4.6Twr2/ 2/459.10,107.3 mWthqkc 。212* /.45/lndtq与 相差 2，故此次计算有效。散热损失可取为2/9mW，保温效率%4.8610345。10-35、已知：在室温为 20 oC 的房间内，横穿过一根高温管道。管道外径为 90mm，外包两层绝热材料。第一次为厚 90mm 的 B 级硅藻土制品，第二层为厚 30mm 的粉煤灰泡沫转，外面再用很薄的石棉纸包裹。设石棉纸外壁温度为 60 oC。求：第二层绝热材料的最高温度是否在允许的范围以内?解：为了确定界面温度需要计算单位长度上的散热量。外表面上的散热由自然对流以及辐射两种方式组成，6024otw。空气物性=0.0276W/(mK),v=16.9610 -6m2/s,Pr=0.699,38210.25 0.25244 409.8().616Nu. (97)9.87/()7(.)./()()636.4crGrrPWmKhT。（ 22/().15.10.7/()cr K单位长度
