例 4-3 一套管换热器,管套为 times 3.5mm 钢管,内管为 times 2.5mm 钢-|||-管,管长为2m,环隙中为 p=100kPa 的饱和水蒸气冷凝,冷却水在内管中流过,进口温-|||-度为15℃,出口温度为35℃。冷却水流速为 .4mcdot (s)^-1 ,试求管壁对水的对流传热-|||-系数。

本题主要考察套管换热器中管壁对水的对流传热系数的计算，涉及流体流动类型判断、物性数据查询、特征数（雷诺数、普朗特数）计算及对流传热系数公式应用等知识，具体步骤如下：

1. 确定定性温度与流体流动类型

冷却水在内管流动，取进出口温度平均值作为定性温度：
$t = \frac{15^\circ\text{C} + 35^\circ\text{C}}{2} = 25^\circ\text{C}$

关键参数：内管内径 $d = 25\,\text{mm} - 2\times2.5\,\text{mm} = 20\,\text{mm} = 0.02\,\text{m}$，流速 $u = 0.4\,\text{m/s}$。

雷诺数计算（判断流型）：
$Re = \frac{du\rho}{\mu}$
查附录得 $25^\circ\text{C}$ 下水的物性：$\rho = 997\,\text{kg/m}^3$，$\mu = 90.277\times10^{-5}\,\text{Pa·s}$，代入：
$Re = \frac{0.02 \times 0.4 \times 997}{90.27\times10^{-5}} = 8836$
$2000 < Re < 10000$，为过渡流。

2. 计算普朗特数与管长直径比

普朗特数 $Pr$ 反映流体物性对传热的影响：
$Pr = \frac{c_p\mu}{\lambda}$
查得 $c_p=4179 J/(kg·K)，\( \lambda=0.608\,\text{W/(m·K)}$，代入：
$Pr = \frac{4179 \times 90.27\times10^{-5}}{0.608}}{} = 6.2$

管长与直径比：
$\frac{l}{d} = \frac{2}{0.02} = 100 \gg 60$ ，满足湍流时的管长要求。

3. 过渡流的对流传热系数计算

过渡流需用湍流公式（式4-9a）并乘以校正系数 \( f： $\alpha = 0.023\frac{\lambda}{d}Re^{0.8}Pr^{0.4}f \cdot f$ **校正系数 f**（水被加热，n=0.4）： $f = 1 - 6\times 10^5}{Re^{1.8}}$ 代入 $Re=8836$：
$f = 1 - \frac{6\times10^5}{8836^{1.8}} \approx 0.953$

4. 最终公式

将各参数代入得：
$\alpha = 0.023\frac{\lambda}{d}Re^{0.8}Pr^{0.4}f$