《传热学》课后习题答案(第四版)(2)

流态：Re

m4m4 0.857 0.55m/s 2222 A (D d)992.2 (0.06 0.04)

0.55 0.024

16692 10(湍流) 6

0.659 10

ude

(4) 各种修正系数：

管长未知，故先取C1=1；直管，Cr=1

温差 t tw tf=100-40=60℃＞30℃，故应进行温差修正

f0.11

(5) 选用公式：(液体被加热) Nu 0.023RePr[]

w

0.8

0.4

(6) Nu数与表面传热系数h计算:

Nu 0.023 166920.8 4.310.4 [h Nu

653.30.11

] 108.04 282.5

d

108.04

0.635

3430.27W/(m2 K) 0.02

(7) 由热平衡关系求管长l：

mcp(t"f t'f) 0.857 4174 (50 30) 71542.4W

热平衡关系:

mcp(t"f t'f) hA(tw tf) dlh(tw tf)

0.857 4.174 103 (50 30)

2.766m 所以：l

dh(tw tt) 0.04 3430.27 (100 40)

（8）验算管长

mcp(t"f t'f)

l2.766

138.2 60 （满足假定），所以所求管长即为l 2.766m de0.02

(9) 管子出口局部热流密度

q" h(tw tf") 3430.27 (100 50) 171513.5W/m2 171.5kW/m2

6-16 另解: (1) ～ (3) 同前, 另有Prw 1.75

(4) 选用Gnielinski公式: Nu

d2/3

[1 ()]ct 2/3

l1 12.7f/8(Pr 1)

(f/8)(Re 1000)Pr

我在大学中学习的是建筑环境与设备工程专业,期间学习了传热学的课程,自己保存了一些课后习题的答案,分享给大家

(5) Nu数与表面传热系数h计算:

f (1.82lgRe 1.64) 2 (1.82lg16692 1.64) 2 0.0274

Pr0.014.310.01 ct () () 1.009

Prw1.75

设l 2.75m，则1 (

de2/30.022/3

) 1 () 1.038 l2.75

2/3

Nu

(0.0274/8) (16692 1000) 4.311 12.7.0274/8 (4.31

1)

1.038 1.009 109.03

h Nu

d

109.03

0.635

3461.70W/(m2 K) 0.02

(6) 由热平衡关系求管长L：

mcp(t"f t'f) 0.857 4174 (50 30) 71542.4W

热平衡关系： mcp(t"f t'f) hA(tw tf) dlh(tw tf)

所以：l

71542.4

2.74m

dh(tw tt) 0.04 3461.70 (100 40)

（7）验算管长

将管长的计算值(2.74m)与假定值(2.75m)比较，两者基本相同，即满足假定。 所以所求管长即为L 2.75m (8) 管子出口局部热流密度

q" h(tw tf") 3461.70 (100 50) 173085W/m2 173.1kW/m2

6-20

解：(1) 换热类型：管内(螺旋管)强迫对流换热

(2) 定性温度：流体平均温度tf.。假设tf”=60℃，则tf =(20+60)/2=40℃ 物性参数(水):

0.635W/(m K), 992.2kg/m3,cp 4.174kJ/(kg K),Pr 4.31, 0.659 10 6m/s, 653.3 10 6kg/(m s) w 355.1 10 6kg/(m s)

2

特征长度：管子内径d=0.012m (3) 特征流速：u 0.6m/s

流态：Re

ud

(4) 各种修正系数：

0.6 0.0124

10925.6 10(湍流) 6

0.659 10

管长L=4πD=1.885m，L/d=1.885/0.012=157>60，故C1=1 螺旋管， Cr=1+10.3(d/R)3=1+10.3(0.012/0.075)3=1.0422；

我在大学中学习的是建筑环境与设备工程专业,期间学习了传热学的课程,自己保存了一些课后习题的答案,分享给大家

温差 t tw tf=80-40=40℃＞30℃，应进行温差修正；

(5) 选用公式：(液体被加热) Nu 0.023Re0.8Pr0.4[(6) Nu数与表面传热系数h计算：

f0.11

]cr w

Nu 0.023 10925.60.8 4.310.4[h Nu

653.30.11

] 1.0422 78.23W/m2 K 355.1

d

78.23

0.635

4139.67W/(m2 K) 0.012

(7) 对流换热量：

hA t h dL(tw tf) 4139.67 0.012 1.885 (80 40)

11767W 11.767kW

(8) 检验出口温度：

由热平衡关系:

mcp(t"f t'f)

d2

4

0.281(t"f 20) 11.767kW

ucp(t"f t'f)

0.0122

4

992.2 0.6 4.174(t"f 20)

tf" 61.87℃, 该值与假定值有一定差别,故重新计算。

经多次试算后可得: tf" 63℃

6-26 (1) 换热类型： 外掠平板强迫对流换热

(2) 定性温度：平均膜温tm =(20+150)/2=85℃ 物性参数(空气):

0.0309W/(m K),Pr 0.691, 21.6 10 6m/s

2

特征长度：散热片长度L=0. 12m (3) 特征流速：u u1 u2

30 1000

2 10.33m/s

3600

uL10.33 0.12

57388.9 104(层流) 流态：Re 6

21.6 10

(4) 选用公式：(外掠平板强迫对流层流)

1/3

Nu 0.664Re1/2Pr1/3 0.664 57388.91/2 0.691 140.63

(5) 表面传热系数h：

h Nu

d

140.63

0.0309

36.21W/(m2 K) 0.12

(6) 肋片的散热量：

hA t 2hbL(tw t ) 2 36.21 0.02 0.12 (150 20) 22.6W

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6-34 (1) 换热类型： 外掠单管强迫对流换热

(2) 定性温度：平均膜温tm =(31+15)/2=23℃ 物性参数(空气):

0.0261W/(m K),Pr 0.702, 15.34 10 6m/s

2

特征长度：外径d=0. 35m (3) 特征流速：平均速度u

流态：Re

41842.84

4.649m/s

2.5 3600

ud

4.649 0.354

106072 4 10

15.34 10 6

(4) 选用公式：按表(外掠平板强迫对流层流)

0.805

Nu 0.0266R0.805Pr1/3 0.0266 106072 0.7021/3 262.76

(5) 表面传热系数h：

h Nu

d

262.76

0.0261

19.59W/(m2 K) 0.35

(6) 单位时间散热量：

hA t h dL(tw t ) 19.59 0.35 1.75 (31 15) 603.13W

（7）2个半小时内共散热：

Q 603.13 2.5 3600 5.428 106J 5428kJ

6-38

(1) 换热类型：外掠管束(叉排)强迫对流换热 (2) 定性温度：流体平均温度tf =133℃ 物性参数(空气)：

0.03438W/(m K),Pr 0.6847, 26.98 10 6m/s,PrW 0.6818

2

特征长度：管子外径d=0. 04m (3) 特征流速：umax 6m/s

流态：Re

umaxd

6 0.04

8895.5,即103 Re 2 105， 6

26.98 10

又有s1/s2 1.6 2 (4) 选用公式：

根据Re与s1/s2的值及管排数n=10，由表6-8、9查得：

我在大学中学习的是建筑环境与设备工程专业,期间学习了传热学的课程,自己保存了一些课后习题的答案,分享给大家

s10.20.60.36Prf0.25

Nuf 0.35()RefPrf() n

s2Prw

0.68470.25

0.35 1.60.2 8895.50.6 0.68470.36 () 0.977 76.83

0.6818

(5) 表面传热系数h：h Nu

d

76.83

0.03438

66.04W/(m2 K)

0.04

6-48：

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