Pr?则 ub?cp?1840?0.4?10?3??6.11 ?0.1205w1500?ms?0.256ms π2π?di3600?830??0.052440.05?0.256?830?26539（湍流）
?0.4?10?3 流体在弯管内流动时，由于受离心力的作用，增大了流体的湍动程度，使对流传热系数较直管内的大，此时可用下式计算对流传热系数，即
d ????(1?1.77i)
R Re?diub??式中 ??—弯管中的对流传热系数，W(m2??C)； ?—直管中的对流传热系数，W(m2??C)； di—管内径，m；
R—管子的弯曲半径，m。
??0.023
?diRe0.8Pr0.40.1205?26539.30.8?6.110.4W?m2??C??395.5W?m2??C?0.05d?0.05??22 ??????1?1.77i??395.5??1?1.77??W?m??C??35.6W?m??C?
R?0.6????0.023?
15．压力为 kPa，温度为20 ℃的空气以60 m/h的流量流过直径为?57mm?3.5mm，长度为3 m的套管换热器管内而被加热至80 ℃，试求管壁对空气的对流传热系数。
解：空气的定性温度为
tb1?tb220?80??C?50?C 22由附录五查得50 C时空气的物性为
3
tf? ρ＝ kg/m，Cp＝1005 J/(kg·℃)，μ=×10则 ub?3－5
Pa·s，λ=W/(m??C)，Pr=
w60?ms?8.50ms π23.14?di3600??0.05244 Re?diub???di?0.05?8.5?1.093?23679.5（湍流） ?51.96?10??0.023
Re0.8Pr0.4?0.023?0.02830.8??23679.3??0.6980.4W?m2??C??35.6W?m2??C?0.05
16．常压空气在装有圆缺形挡板的列管换热器壳程流过。已知管子尺寸为
?38mm?3mm，正方形排列，中心距为51 mm，挡板距离为 m，换热器外壳内径为2.8 m，
空气流量为4?104m3/h，平均温度为140 ℃，试求空气的对流传热系数。
解：由附录五查得1403
C时空气的物性为
－5
ρ＝ kg/m，Cp＝1013 J/(kg·℃)，μ=×10 采用凯恩（Kern）法，即
Pa·s，λ=W/(m??C)，Pr=
Nu?0.36Re0.55Pr13?w （5-63） 或
??0.36?deu?0.5513?0.14()Pr() de??w（5-63a）
传热当量直径de?可根据管子排列情况进行计算。 管子为正方形排列，则 de?4(t2??4πdodo2)
式中 t—相邻两管的中心距，m； Do—管外径，m。 代入t和do得
π?π???4?t2?do2?4?0.0512??0.0382?4?4?m?0.049m de????πdoπ?0.038式5-63及式5-63a中的流速u可根据流体流过管间最大截面积A计算，即
do) t式中 z—两挡板间的距离，m； D—换热器的外壳内径，m。 代入z、D、t和do得
A?zD(1?d???0.038?22 A?zD?1?o??1.45?2.8??1??m?1.03m
t?0.051???V4?104 u??ms?10.74ms
A3600?1.03上述式中的?w对气体可取为。 ??0.36?deu?0.5513?0.14()Pr() de??w0.550.0349?0.049?10.74?0.854? ?0.36????0.049?2.37?10?5??0.68413W?m2??C??50.8W?m2??C?
17．将长和宽均为 m的垂直平板置于常压的饱和水蒸气中，板面温度为98 ℃，试计算
平板与蒸汽之间的传热速率及蒸汽冷凝速率。
解：水的定性温度为
tw?tsat98?100??C?99?C 22由附录六查得99 C时水的物性为
tf? ρ＝ kg/m，Cp＝4220 J/(kg·℃)，μ=×10由附录八查得100 C时饱和蒸气的物性为 r?2258kJ/kg，?v?0.597kg/m
对于此类问题，由于流型未知，故需迭代求解。首先假定冷凝液膜为层流，由式5-135得
3
－5
Pa·s，λ=W/(m?，Pr=
??????v?gr?3? ?m?1.13??
???Lt?tsatw???958.5??958.5?0.597v??9.81?2258?103?0.6833??1.13???5 ??28.41?10?0.4?100?98???1.468?104W?m2??C?核算冷凝液流型，由对流传热速率方程计算传热速率，即
Q??S?tsat?tw??1.468?104?0.4?0.4?2??100?98?W?93952W 冷凝液的质量流率为
1414W?m2??C?
Q93952?kgs?4.16?10?2kgs 3r2258?10单位长度润湿周边上的凝液质量流率为
w?w4.16?10?2 ???kgs?5.2?10?2kg?m?s?
P2?0.44?5.2?10?2??693.3?1800 则 Ref??0.3?10?34?故假定冷凝液膜为层流是正确的。
18．常压水蒸气在一?25mm?2.5mm，长为3 m，水平放置的钢管外冷凝。钢管外壁的温度为96 ℃，试计算水蒸气冷凝时的对流传热系数。若此钢管改为垂直放置，其对流传热系数又为多少？由此说明工业上的冷凝器应如何放置？ 解：由附录查得，常压水蒸气的温度为100 ℃。
t?ts100?96 定性温度tf?w??C?98?C
22由附录查得在98 ℃下，水的物性为：
??960.78kgm3；??0.6822W?m2??C?；r?2261.08kJkg;??29.03?10?5Pa?s 水平放置
?r?2g?3???0.725????L?t?14?2261.08?103?960.782?9.81?0.68223?2?0.725??W?m??C? ?529.03?10?0.025?4???17530W?m2??C?垂直放置
?r?2g?3???1.13????L?t?14?2261.08?103?960.782?9.81?0.68223?2?1.13??W?m??C? ?529.03?10?3?4???7427W?m2??C?通过上述计算可知，工业上的冷凝器应水平放置。
19．两平行的大平板，在空气中相距10 mm，一平板的黑度为，温度为400 K；另一平板的黑度为，温度为300 K。若将第一板加涂层，使其黑度为，试计算由此引起的传热通量改变的百分数。假设两板间对流传热可以忽略。 解：第一板加涂层前
因是两平行的大平板，则??1；
C1?2?于是
?1C05.67?W?m2?K4??0.196W?m2?K4?；
1110?20?1??1?2Q1?2??T1?4?T2?4???400?4?300?4?22S?C1?2?????????0.196?1????????Wm?34.22Wm??100??100?????100??100?????
第一板加涂层后
C05.67 C1??2??Wm2?K4?0.096Wm2?K4
1140?20?1??1?????1??2
?Q1?2S?
??T1?4?T2?4???400?4?300?4?22?2????C1????????0.096?1????????Wm?16.82Wm????100??100?????100??100??? 空气导热的热通量tm???0.03W?m??C?
bt1?t227?127??C?77?C，查得77?C时，空气的导热系数22m2?300Wm2
?Q1?2S?????t1?t2??0.03?400?300?W0.01