Rex?u∞x?5
0.8?0.455??4.47?10
0.805?10?6该值小于临界Rec=5×10, 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
h?0.664?0.618x?Rex?35.42?0.72Rexx
1） x=0.1m时
Rex?u∞x??0.8?0.10.805?10?6?99400
h?0.72Rexx?0.72994000.1?2270?W/m2?K?
局部换热系数h2x?1135?W/m?K? 2） x=0.2m时
Rex?u∞x?0.8?0.25?0.805?10?6?1.9875?10
h?0.72Rexx?0.721987500.2?1604.9?W/m2?K?hx?802.5?W/m2?K?
3） x=0.3m时
Rexx?u∞?0.8?0.35?0.805?10?6?2.9814?10
h?0.72Rexx?0.722981400.3?1310.4?W/m2?K?hx?655.2?W/m2?K?
4） x=0.45m时
16
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：
-72
tf=31℃时, λf＝0.6207 W/(m·K), νf=7.904×10m/s,
-4 2
Prf=5.31, μf=7.8668×10Ns/m
-4 2
tw=80℃时, μw=3.551×10Ns/m。所以
Ref?d?um0.0126?1.8??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
17
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
质量流量为mf=??V=??um?r2
mf=989.33?0.5?3.14?0.0082?0.0994kg/s
不考虑热损失，电能全部转化为热能被水吸收
UI?mfcp(t?f??t?f)
t?f??t?f?UI5?911.1 ?47?mcp0.0994cpUI5?911.1?47??58?C
3mcp0.0994?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：
18
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tw=
s1s2??1.25， d = 19 mm, 求水的表面传热系数。 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：
-62
λf ＝ 0.599W/(m·K), νf =1.006×10m/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?10-70.36查表6-2（管束平均表面传热系数准则关联式）得：
Nuf?0.35Ref?Prf????Prw?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
19
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
273+25Vmax=V0??5000??5457m3/h?1.516m3/s
T0273Tf????空气在最小流通截面积
Fmin??s1?d?lN?(0.05?0.025)?1.5?20=0.75m2??Vmax1.516u???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 z又 表6-2
??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
20
传热学第五版课后习题答案(1)(DOC)
