傳熱學考試關聯(lián)式計算答案

五、（9分）①定性溫度f寧二30°。’以此查水的物性參數(shù)。換熱量①=pu—兀d2cC—t')=995.7x2x—兀x0.022x4174x9.3=2.43x104w4 ff 4②Refud②Refudvf2x0.020.805x10-6二4.97x104Nu=0.023Re0.8Pr0.4=258.5fffXh=fNu=7988W/m2?Kdf四一套管式換熱器，飽和蒸汽在內(nèi)管中凝結，使內(nèi)管外壁溫度保持在—00。，初溫為25。，質(zhì)量流量為0.8kg／s的水從套管換熱器的環(huán)形空間中流過，換熱器外殼絕熱良好。環(huán)形夾層內(nèi)管外徑為40mm,外管內(nèi)徑為60mm,試確定把水加熱到55°C時所需的套管長度1。不考慮溫差修正。附:1流體被加熱的傳熱關聯(lián)式Nu=0.023Re0$Pw，適用條件Ref=104~1.2Xf f f f105,Pr=0.7?120,l/d$60,d為當量直徑。fee2水的物性參數(shù)：溫度導熱系數(shù)W/m?K定壓比熱kJ/kg?K動力粘度10-6Pa?sPr200.5994.18310047.02300.6184.174801.55.42400.6354.174653.34.31500.6484.174549.43.54600.6594.179469.92.99?=1(^+^%lx(25+55)=40解：由定性溫度 C,查表得水的物性參數(shù)

；!=0.635w/(m.K),"血忌；!=0.635w/(m.K),"血忌Pa.s,=4174j/(kg.K),pr=4.3i4x0.8當量直徑/=d2-dY=60-40=20mm=0.02^4x0.8T}~辱咆+&J-653.3xl0-e7rx(0.06+0.04)-】⑹】二水被加熱M;=O.O23B.eosPr0'4=0.023x15591.50Bx4.310'4=93.3假設換熱達充分發(fā)展，6-10.02W/(0.02W/(m2?K)換熱量：0.3x4174x(55-25)=100176W換熱量：100176而0二曲（57鳥=曲曲（f?-如）100176.= : r=4.4y所以.曲加筑一2962.3ttx0.04x(100-40)因也=需224"，故換熱己充分發(fā)展，不考慮管長修正五、（16分）已知：假設把人體簡化為直徑為30cm、高1.75m的等溫豎柱體，其表面溫度比人體體內(nèi)的正常溫度低2°C。不計柱體兩端面的散熱，人體溫度37C，環(huán)境溫度15C。求：該模型位于靜止空氣中時的自然對流換熱量。附：等溫豎壁面自然對流實驗關聯(lián)式為Nu二C（GrPr）n，特征長度取壁面高度，定性溫度取壁面溫度與環(huán)境溫度的平均。C、n取值見下表1.空氣參數(shù)見表2.豎d35圓柱與豎壁面采用同一關聯(lián)式的前提是- 。不計輻射。HGr0.25表1 表2空氣物性參數(shù)表

CnCn適用Gr范圍0.591/41.43X104~3X1090.02920.393X1O9~2X1Oio0.111/3>2X1Oio溫度入X102(W/m?K)ux106(m2/s)Pr102.5114.160.705202.5915.060.703302.67160.701402.7616.960.699解：t二37-2二35°C,t二15°Cw g定性溫度為t=g= =25Cm22查表2得物性參數(shù)為入=(0.0259+0.0267)/2=0.0263W/m?Ku=(15.06+16)/2x10-6=15.53x10-6m2/sPr=(0.703+0.701)/2=0.702Gr=Gr=EH3U2=98工0掣34工(35-f)止=1.48X1Q1005.53X10-6丿查表1，C=0.0292，n=0.39Nu=0.0292(GrPr)0.39=0.0292X(1.48X1010X0.702)0.39=235.43h=Nux九/H=235.43x0.0263/1.75=3.54W/m2?KO=hdH(t-1)=3.54x3.14x0.3x1.75x(35-15)=116.7Wwg—=0.3/1.75=0.171驗證：H ，滿足—此題可采用豎直壁面關聯(lián)式。35= 35 =01 HGr0.25Gr0.25 (1.48x1010)0.25五、一臺煙氣-空氣預熱器，煙氣入口溫度t1=330°C,要求出口降到

t2=170°C,煙氣的體積流量qv=24240Nm3/h（標況，密度1.226kg/m3）。預計管子壁面溫度t=65C,規(guī)定順排管束排數(shù)為10排。最窄界面處W流速為16m/s，管子外徑42mm，忽略煙氣輻射傳熱。求（1）煙氣表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)；（2）求總傳熱面積。附：1）外掠順排管束關聯(lián)式（定性溫度為流體進出管束平均溫度，特征長度為外徑。 10排排數(shù)修正系數(shù)取0.978）：1<Re<100100<Re<10001<Re<100100<Re<10001000<Re<200000

200000<Re<2000000ffffwNu=0.52Reo.5Pro.36\Pr/Pr>25ffffwNu=0.27Re0.63Pr0.36\Pr/PrJ0-25ffffwNu=0.033Re0.8Pr0.4\Pr/Pr).25ffffw2）煙氣物性參數(shù)表。t(C)P(kg/m3)c(kJ/kg?K)p入(100W/m?K)v(106m2/s)Pr01.2951.0422.2812.20.721000.951.0683.1321.540.692000.7481.0974.0132.80.673000.6171.1224.8445.810.654000.5251.1515.760.380.64解(1)煙氣的定性溫度為：t=(t+1)/2=(330+170)/2=250Cf12查上表得物性參數(shù)為：p=0.683kg/m3,cp=1.1095kJ/kg?K,入=0.04425W/m?K,v=39.3X10-6m2/s,Pr尸0.66,Pr=0.7。fwReud=16x0.042T=39.3x10-6Re選擇關聯(lián)式叫=0.27Re0.63Pr選擇關聯(lián)式叫=0.27Re0.63Pr0.36Gr/Prw=0.27x170990.63x0.660.36x(0.66/0.7)0.25=106.36Nu九h= —0d106.36x0.044250.042=112.06W/m2半乘以排數(shù)修正系數(shù)：h=hx0.978=109.59W/m2占(2)煙氣質(zhì)量流量：q=qp=24240x1.226/3600=8.255kg/s

mV煙氣放熱量：O=qc(