在沿程0.45m处的Re数为

Rex?u∞x?0.8?0.455??4.47?10

0.805?10?6该值小于临界Rec=5×105, 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为

h?2hx?0.664??x?Rex?3Pr

0.618Rex3h?0.664??Rex?5.42?0.72xx1） x=0.1m时

Rex?u∞x?0.8?0.1??99400

?60.805?10Rex99400h?0.72?0.72?2270?W/m2?K?

x0.12h?1135W/m?K? ?局部换热系数x2） x=0.2m时

Rex?u∞x?0.8?0.25??1.9875?10 ?60.805?10Rex198750h?0.72?0.72?1604.9?W/m2?K?

x0.2hx?802.5?W/m2?K?

3） x=0.3m时

Rex?u∞x?0.8?0.35??2.9814?10

0.805?10?6Rex298140h?0.72?0.72?1310.4?W/m2?K?

x0.3hx?655.2?W/m2?K?

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4） x=0.45m时

Rex?u∞x?0.8?0.455??4.472?10

0.805?10?6Rex447200h?0.72?0.72?1070.1?W/m2?K?

x0.45hx?535.1?W/m2?K?

1200100080060040020000

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

对流换热系数随板长的变化0.10.20.30.40.5

80?28???80?34???t???t???t???48.94??C?ln??t?/?t???ln??80?28?/?80?34??却水的平均温度为tf冷

?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

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

d0.0126用Siede-Tate公式

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

0.81/3?7.8668?Nuf?0.027?28700?5.31??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

&f质量流量为m&??u?r2 =??V=m

&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?mt?f??t?f?UI5?911.1 ?47?&pmc0.0994cpUI5?911.1?47??58?C

3&pmc0.0994?4.174?10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?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：

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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

?6vf0.537?10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?dl

5?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

s1s2??1.25， d = 19 mm, 求水的表面传热系数。 tw=25.2℃， 管间距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： λf ＝ 0.599W/(m·K), νf =1.006×10-6m2/s, Prf =7.02, 而tw=25.2℃时, Prw=6.22。所以

Ref?um?d4.87?0.0195??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：

Nuf?0.35Ref0.36?Prf???Pr?w?0.25?s1????z ?s2?0.250.20.36?7.02?Nuf?0.35?91978??6.22???1.25?0.2?0.92=21.25

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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

?=0.0259W/(m?K);??15.06?10?6;cp?1005J/(kg?K)

空气的最大体积流量为

&=V&?Vmax0Tf??273+25?5000??5457m3/h?1.516m3/s T0273??空气在最小流通截面积

Fmin??s1?d?lN?(0.05?0.025)?1.5?20=0.75m2&??V1.516maxu???2.02m/s

Fmin0.75Ref?umaxd??

处达到最大速度

?2.02?0.025??3353

?615.06?10表6-3 z = 5排时，修正系数 又 表6-2

?z?0.92

S150??1.33?2 S237.5Nuf?0.31Re0.6f

?S1????z ?S2?0.2Nuf?0.31?33530.6?1.330.2?0.92=39.37

对流换热系数

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