产生污垢后,总传热系数为=dfrac (1)(dfrac {d)({d)_(1)(d)_(1)}+(R)_(5)dfrac ({d)_(1)}({d)_(1)}+dfrac (b{d)_(0)}(lambda {d)_(m)}+(R)_(30)+dfrac (1)({d)_(0)}-|||-= __-|||-1-|||-0.004295+0.00025×-|||-=209.23W/((m)^2cdot (C)_(2))热阻增加的百分数为=dfrac (1)(dfrac {d)({d)_(1)(d)_(1)}+(R)_(5)dfrac ({d)_(1)}({d)_(1)}+dfrac (b{d)_(0)}(lambda {d)_(m)}+(R)_(30)+dfrac (1)({d)_(0)}-|||-= __-|||-1-|||-0.004295+0.00025×-|||-=209.23W/((m)^2cdot (C)_(2))例-4 在一套管换热器中,用冷却水将热流体由 90℃冷却至65℃,冷却水进口温度为 25℃,出口温度为60℃,试分别计算两流体作逆流和并流时的平均温度差。

解:

逆流时热流体温度 T: 90→65

冷流体温度 t: 60←25

分别为 30、40

所以

并流时热流体温度 T: 90→65

冷流体温度 t: 25→60

分别为 65、5

所以

比较可知,在冷、热流体的初、终温度相同的条件下,逆流的平均温差较并流的为大。因此,在换热器的传热量Q及总传热系数K值相同的条件下,采用逆流操作时,若换热介质流量一定可以节省传热面积,减少设备费;若传热面积一定,可减少换热介质的流量,降低操作费,因而工业上多采用逆流操作。

⏺例-5 常压空气在内径为20mm的管内由20℃加热到100℃,空气的平均流速为20 m/s,试求管壁对空气的对流传热系数。

解:

定性温度

由书中附录查得60℃时空气的物性如下:

(湍流)

据Re和Pr值选择对流传热系数的计算式,由于管长未知,无法确定l/d,计算具有近似性。

取管内强制对流时对流传热系数关联式:

气体被加热,取n=0.4,于是得:

⏺例-6 某炼油厂用海水冷却常压塔引出的柴油馏分。冷却器为钢管组成的排管,水平浸没于一很大的海水槽中。海水由槽下引入,上部溢出,通过槽时的流速很小。设海水的平均温度为42.5℃,钢管外壁温度为58℃,试求海水的流传热系数。

解:

由于海水在槽内流速很小,海水和冷却排管的传热可按海水在大空间内自然对流处理。

定性温度取膜温:

海水的物性近似按水求取。

取大容积内自然对流传热系数关联式

查图表属第三段

⏺例-7常压甲醇蒸汽在一卧式冷凝器中于饱和温度下全部冷凝成液体。冷凝器从上到下平均有四排的钢管,管内通冷却水,甲醇蒸汽在管外冷凝。蒸汽饱和温度为65℃,汽化潜热为,管壁的平均温度为45℃。试求:

(1)第一排水平管上的蒸汽冷凝传热系数。

(2)水平管束的平均对流传热系数。

解:

该题为水平圆管外蒸汽冷凝,取定性温度t

在此温度下液体甲醇的物性如下:

甲醇饱和蒸汽的密度为:

(1)第一排管外的蒸汽冷凝传热系数

由水平圆管外蒸汽冷凝传热系数关联式:

(2)各排管的平均对流传热系数

管束数n=4,由水平管束外蒸汽冷凝平均传热系数关联式:

分析:管束的平均对流传热系数较小,这是因为冷凝液从上排管落到下排管上,使冷凝液膜逐渐加厚,故管的排数越多,平均传热系数越小。

例-8 车间内有一高和宽各为3m的炉门(黑度ε=0.70),其表面温度为600℃,室内温度为27℃。(1)试求由于炉门辐射而引起的散热速率。(2)若在炉门前25mm处放置一块尺寸和炉门相同而黑度为0.11的铝板作为热屏,则散热速率可降低多少?

解:(1)放置铝板前由于炉门辐射而引起的散热速率

由于炉门被车间四壁所包围,则;又,故,于是

(2)放置铝板后由于炉门辐射而引起的散热速率

以下标1、2和3分别表示炉门、房间和铝板。假定铝板的温度为T,当传热达稳态时,炉门对铝板的辐射传热速率必等于铝板对房间的辐射传热速率,此即由于炉门辐射而引起的散热速率。

炉门对铝板的辐射传热速率为

因,且两者相距很小,故可认为是两个极大平行平面间的相互辐射,故

故

铝板对房间的辐射传热速率为

式中

根据 解得

放置铝板后因辐射引起的散热速率可减少的百分率为

⏺例-9 在的蒸汽管道外包扎一层厚为、导热系数为的保温材料,管内饱和蒸汽温度为,周围环境温度为,试估算管道外表面的温度及单位长度管道的热损失。假设管内冷凝传热和管壁热传导热阻均可忽略。

解:管道保温层外为对流—辐射联合传热,传热系数计算式为

单位管长热损失即对流传热量为

由于管内冷凝传热和管壁导热热阻均可忽略,故通过管壁导热量为

可有

解之得