第六章6-17黃銅管式冷凝器內(nèi)徑12.6mm，管內(nèi)水流速1.8m/s,壁溫維持80°C，冷卻水進(jìn)出口溫度分別為28°C和34°C，管長(zhǎng)l/d>20，請(qǐng)用不同的關(guān)聯(lián)式計(jì)算表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)。解：常壁溫邊界條件，流體與壁面的平均溫差為At==48.94(°C)冷卻Atf-At”—(80-28^-(80-34)

ln(AtVAt0-ln(^80-At==48.94(°C)冷卻水的平均溫度為)=t-At=80-48.94=31.06(°C)由附錄3查物性，水在t及t下的物性參數(shù)為:fwtf=31C時(shí),入f=0.6207W/(m-K),vf=7.904X10-7m2/s,Prf=5.31,pf=7.8668X10-4Ns/m2tw=80C時(shí),pw=3.551X10-4Ns/m2。所以=性=。.°126、L8=28700>質(zhì)哂f vf 7.904X10-7水在管內(nèi)的流動(dòng)為紊流。用Dittus-Boelter公式，液體被加熱Nu=0.023Reo.8Pro.4Nuf=0.023x2870008x5.3104=165.2h=NuL=165.2x0.6207=8138.1(w/m2.K)/d 0.0126用Siede-Tate公式Nu=0.027Re08Pru3［匕丫"f 3*JNu=0.027x2870008x5.311/3("啊68Y4=194f I3.551Jh=NuLl=194x0.6207=9554.7(W/m2.K)f~d 0.01266-21管式實(shí)驗(yàn)臺(tái)，管內(nèi)徑0.016m,長(zhǎng)為2.5m,為不銹鋼管，通以直流電加熱管內(nèi)水流，電壓為5V,電流為911.1A，進(jìn)口水溫為47°C,水流速0.5m/s,試求它的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)及換熱溫度差。（管子外絕熱保溫，可不考慮熱損失）解：查附錄3,進(jìn)口處47C水的密度為p'=989.22kg/m3質(zhì)量流量為m=pV=p'u丸r2f m碗=989.33x0.5x3.14x0.0082=0.0994kg/s不考慮熱損失，電能全部轉(zhuǎn)化為熱能被水吸收UI=mc(t"—t，)fpf/UI 5x911.1t=t+ =47+_ffmc 0.0994c水的c隨溫度變化不大，近似取50°C時(shí)的值4.174kJ/kg.K計(jì)算t〃=t，+U!=47+ 5x911.1 =58Cffrnc 0.0994x4.174x103p常熱流邊界，水的平均溫度t=ff+\=47+58=52.5(°C)f -22查附錄3飽和水物性表得:v=0.537x10-6m2/s,人=65.1x10-2W/(m-K)C=4.175KJ/(Kg-K),Prf=3.40,p=986.9Kg/m3Re=umd=0.5x0.016=1.4898x104ff0.537x10-6采用迪圖斯-貝爾特公式Nu=0.023Reo.8Pro.4Nu,=0.023(1.4898x104)0.83.4o.4=81.81h=NuL=81.81x0.651=3328.6W/(m2?K)1fd 0.016壁面常熱流時(shí)，管壁溫度和水的溫度都隨管長(zhǎng)發(fā)生變化，平中UI均溫差△七=tw-tf=氐=5△t=5x911」=10.9(。C)3328.6x3.14x0.016x2.56-35水橫向掠過(guò)5排叉排管束，管束中最窄截面處流速u(mài)=4.87m/s,平均溫度tf=20.2°C，壁溫tw=25.2°C,管間距\=\=1.25,d=19mm,求水的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)。dd解：由表6-3得知叉排5排時(shí)管排修正系數(shù)8尸0?92查附錄3得知，tf=20.2C時(shí)，水的物性參數(shù)如下:入f=0.599W/(m?K),vf=1.006X10-6m2/s,Prf=7.02,而tw=25.2C時(shí),Prw=6.22。所以=y=4"x°.°19=91978<2x105f vf 10.06x10-7查表6-2（管束平均表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)準(zhǔn)則關(guān)聯(lián)式）得:Nu=0.35Re036Nu=0.35Re036、0.25fq、0.2IW叫=0.35x919780.36^6.22)(1.25kx0.92=21.25h=叫x人^=21.25x0.599=669.4「W/(^.K土d 0.019 L 」例6-6空氣橫掠叉排管束，管外經(jīng)d=25mm,管長(zhǎng)l=1.5m,每排有20根管子，共有5排，管間距為S1=50mm、管排距為S2=37mm。已知管壁溫度為tw=110°C,空氣進(jìn)口溫度為t'=15C，求空氣與壁面間的對(duì)流換熱系數(shù)。f解：對(duì)流換熱的結(jié)果是使空氣得到熱量溫度升高，對(duì)流換熱系數(shù)一定時(shí)出口溫度就被確定了。目前不知空氣的出口溫度，可以采用假設(shè)試算的方法。先假定出口溫度為25C,則流體的平均溫度15+2515+252―=20°CX=0.0259W/(m-K);v=15.06x10-6；c=1005J/(kg-K)空氣的最大體積流量為V=V/xLl=5000x風(fēng)+^=5457(^3/h)=1.516m3/smax0T 273空氣在最小流通截面積F =(si-d)IN=(0.05—0.025)x1.5x20=0.75(m2)處達(dá)到最大速度V〃U=V〃U=maxFmin15'6=2.02m/s0.75d2.02x0.025-==3353Re=maxfv 15.06x10-6表6-3z=5排時(shí)，修正系數(shù)￡廣0.92pS50又1= =1.33<2S37.52表6-2

Nu=0.31Reo.6\0.2ez叫=0.31x3353Nu=0.31Reo.6\0.2ez對(duì)流換熱系數(shù)0.025h=Nf_=3937x°莊59=4079W/d0025 L0.025這樣大的對(duì)流換熱系數(shù)應(yīng)該是空氣出口溫度達(dá)到七h(yuǎn)A(t-1)=mc(t〃-1，)wf pf1f〃 ，hA(t-1),hGdlNz)(t-1)fifmfpvcp 00p“ 40.79x(3.14x0.025x1.5x20x5)(110-20)t"=15+1.293x5000/3600x1.293x5000/3600x1005t"fi=15+24=39°C計(jì)算的出口溫度與初步設(shè)定的值tf25C有差異。再設(shè)出口溫度為提39°C,重復(fù)上敘計(jì)算過(guò)程。tf^^=27°C人=0.0265W/(m-K);v—15.72x10—6；c—1005J/(kg-K)空氣的最大體積流量為T(mén)3600 273V=VxLl—5°°°x273+39—1.587m3/sT3600 273最大速度V〃V〃U—maxFminL58=2.12m/s0.75表6-2Re表6-2Ref—2.12x0.025_3365~^V^~15.72x10-6—NuNu=0.31Re06\0.2ezNu,=0.31x33650.6x1.330.2x0.92=39.46對(duì)流換熱系數(shù)h=叫人—39"x。?°265—"成r^/(m2?Kd0.025 L這樣大的對(duì)流換熱系數(shù)應(yīng)該是空氣出口溫度達(dá)到七砧(-t)_mc(?，)wf pf1f〃 ，hA(t-1),hGdlNz)(f-1)/1 / mc