(2)若管外包以导热系数为0.045W/(m·℃)，厚度为20mm的玻璃棉作保护层，此时的热损失又为多少？
假设管壁及污垢热阻可以忽略不计，外壁对空气的对流－辐射联合传热系数可用aT=8+0.05tW来计算。其中tW表示壁温，℃；αT的单位为W/(m2·℃)。
解：（1）设油和空气的温度分别为t1、t2。
分析：判断一台换热器是否合用，一般可以采用比较传热速率或传热面积的方法，本例采用后一种方法：分别计算已有换热器面积和所需换热器面积，比较二者后即可以得出结论。本例不同之点在于：该换热器既作冷凝器又作冷却器，需分段计算所需面积，即冷凝段所需面积 和冷却段所需面积 ，而 、 的求得又须以 、 为前提。因此，解决该题的重点在于求出冷凝、冷却段交界处的冷却水温度，即冷却水离开冷却段的温度t。
3-94 在列管换热器中用蒸汽加热空气，蒸汽走完程，空气走管程且作湍流流动，若其它条件不变，仅将：(1)空气的压强加倍；(2)传热管的数目加倍
试估算Ｑ/∆tm将如何变化？
解：（1）蒸汽》空气K空气
由 Q =KAΔtm
得 Q/
Re=
由上可知，当压强加倍后，管空气的，u将有所改变，具体说增大 u减少，但质量流速G = u不变。即Re= 不变。
第二部分 计算题示例与分析
3-77某流体通过径为100mm圆管时的流传热系数为120W/( ),流体流动的雷诺数 ,此时的对流传热系数关联式为 。
今拟改用周长与圆管相同、高与宽之比为1：3的矩形扁管，而保持流速不变，试问对流传热系数有何变化？
解：由对流传热系数 的计算公式： （ ） Pr
当物性不变时 ，
本例提示我们：高温设备经保温可极大限度地减少热损失，因此是十分必要的。
3-97 有两条φ48mm×3mm的蒸汽管道，管饱和蒸汽的温度皆为120℃。不同的是管线甲外包有一层λ=0.75W/(m2·℃)、厚10mm的绝热层，而管线乙没有。设周围空气为20℃，空气的对流传热系数αa=10W/(m2·℃)。试比较哪一个管道的散热速率大。请说明原因。
3-93质量流率相同的两种液体通过某套换热器的管程并被加热，其对流传热系数都可以用下式表示：
若定性温度下两流体的物性 = 4.2 ，= 3.2为了简化计算，其它物性可认为相同，问二者的对流传热系数有多大差别？
解：由给热系数的计算公式知：
0.40.6
即二者的对流传热系数之比为3.57倍。
分析：在相同的质量流率下，由于两种液体的物性不同，其对流传热系数相差是很大的。换言之，流体的物性对对流传热系数的影响是甚大，这点我们应予以充分注意。至于气体与液体之间，这种区别就更大。例如定性温度为50c时，在相同的流动状态下，水和空气的对流传热系数相差700倍以上。因此在一般操作情况下，空气的流速往往比水的流速要大几倍甚至十几倍。
解：（1）以管子外表面为基准计算已有换热器的传热面积：
（3）求所需的传热面积
1冷凝段与冷却段的传热量
2
②两段的平均温差
总传热量：
冷却水用量
冷却水离开冷却段的温度
℃
冷凝段的平均温差
℃
℃ ℃
冷却段的平均温差
℃
℃
③所需传热面积
冷凝段
冷却段
A> ，即已有传热面积大于所需传热面积，所以此换热器合用。
3-86 将流量为2200kg/h的空气在蒸汽预热器从20 ℃加热到80℃。空气在管作湍流流动，116℃的饱和蒸汽在管外冷凝。现因工况变动需将空气的流量增加20%，而空气的进、出口温度不变。问采用什么方法才能完成新的生产任务？请作出定量计算（要求：换热器的根数不作变化）。
３－８４ 某固体壁厚b=500mm,其导热系数 ℃)。已知壁的一侧流体温度Ｔ＝230C ,其对流传热系数 a =50W/(m.℃);另一侧流体温度t=30℃,对流传热系数 m2℃).若忽略污垢热阻，试求：
（1）热通量q; （2）距热壁面２５mm处的壁温t 。
解：方法一
先求热通量，然后以（Ｔ－t ）为传热推动力，
（3）热通量
（4）管壁温度
1）先着眼于管的对流传热。
由牛顿冷却定律：
又
℃
②再眼于管外的对流传热
℃
方法
(1)先求传热过程的总热阻及分热阻（基于表面）
=0.00413( ℃)/W
(2) 再求管壁温度
在连续传热过程中，温降与热阻成正比。故
已知：t = 2300c T = = 500℃
tw= T-
= ℃
tw= t +
重设tW=250℃
αT=0.05×250=20.5W/(m2·K)
QT=20.50×0.339(250-12)=1654W
校核壁温
=0.0517(m2·℃)/W
∴ K=19.3W/(m2·K)
Q≈19.3×0.339(250-12)=1688W
QT≈Q,说明所设壁温合理。
故每米钢管的损失约为 =1671W。
(2)设保温后外壁温度为50℃
αT=8+0.05×50=10.5W/(m2·℃)
此时每米管长的外表面积 AT=π(0.108+0.04)×1=0.465m2
散热量 QT=10.5×0.465(50-12)=186W
校核壁温
由于增加了保温层的热阻 ，总热阻
=0.543(m2·℃)/W
∴ K=1.84W/(m2·℃)
3-92某废热锅炉由 25mm 2。5mm的锅炉钢管组成。管外为水沸腾，绝对压强为2。8Mp ，管走合成转化气，温度由550℃降至450℃。已知转化气一侧， ℃）水侧 ℃）。若忽略污垢热阻，求换热管的壁温 及 。
解：方法一
（1） 先求总传热系数（以管子表面为基准）
（2）平均温度差
2.8Mp 下水的饱和温度为230℃。
每米钢管的外表面积
A=πdL=3.14×0.108×1=0.339m2
散热量
QT=αTA(tW-t)
=21.3×0.339(265-12)=1827W
校核壁温
由 Q=KA(t1-t2)
其中:
=0.0499（m2℃）/W
∴ K=20W/(m2·℃)
又 Q=20×0.339(270-12)=1753W
稳定传热时，QT应等于Q；现QT>Q，说明假设的壁温偏高。
从热油和空气的传热来看
Q=KA(t1-t2)
欲求Q必先知K，而K又与αT有关。
由αT的计算式可以看出，求解tW是关键。但从外壁对周围环境的联合传热方程QT=αTA(tW-t)分析，要想求得tW又须知QT。如此应采取试差法求解。
设未保温时管外壁温度为265℃则
αT=8+0.05×265=21.3 W/(m2·℃)
由题意，n为常数
（a）式代入： （b）
（a）、（b）二式中 、 均为比例系数。
设“1”，“2”分别代表工况改变前后的情况，由（b）式：
已知： 1.2
(b)
比较（a）、（b）二式得
将已知数据代入
增加冷凝量为
即蒸气冷凝量增加了64％。 此例可以帮助我们加深对控制热阻的理解。
由于原来的冷却水出口温度已经很低，冷却水流量加倍后，平均温差即传热推动力增加很少，这可由 与 的比较看出。但因蒸气冷凝给热系数远大于冷却水的对流传热系数，所以管对流传热热阻就成为整个冷凝过程的控制热阻。冷却水流量加倍后，管对流传热系数增大到原来的 倍，控制热阻相应降低，导致总传热系数几乎以与管对流传热系数相同的幅度增大，结果使冷凝液大量增加，由此可见，降低控制热阻，是增大传热速率的一个重要途径。
求扁管的当量直径d ：
设a、b，分别为矩形截面的宽与长
由题意 2(a+b)=
解之a= b=
d =
=
设 分别为圆管与扁管的对流传热系数，则
∴ =1.11 =1.11 100=111W/( ℃)
对流传热系数由原来的１００Ｗ／（ ℃）增至现在的１１１Ｗ／（m ℃）
分析：由以上的计算可以看出，由于矩形扁管的当量直径小于同周长圆的直径，其对流传热系数大于后者。因此用非圆形管道制成的换热器（如最近开发的螺旋扁管换热器），一般都具有高效的特点。
=8.17×1010
α'=
=5.39 W/(m·℃)
=5.39×3.14×0.131(60-20)=88.7W/m
即加了保温层后，每米管道的热损失由原来的281W/m减至88.7W/m。
此题亦可采取简化的方法：如上求出α=6.84W/(m·℃)后，因为保温前后均属自然对流，假定物性不变，则保温前后对流系数的关系为
（ ）为对应热阻，求出 。即将热流体与壁
b
面对流传热与 厚壁面的导热综合考虑。
（1）热通量q 图3-3 3-84附图
= ℃)/W
q=
(2) 壁温 q=
=230-378( =213℃
方法二
用方法一求出热通量后，先由牛顿冷却定律求出热壁面的温度 ，然后再由傅立叶定律求出距热壁面 处的 ，即分步计算法。
（1）热通量
= ℃
两种解法结果相同
分析：由于管外水沸腾传热系数较大，管合成转化气对流传热系数相对要小得多,所以壁温接近水的温度。又因为管壁的热阻较小，所以温降也小，也就是说管壁两侧温度比较接近。两种方法略作比较可以发现，第二种方法更简捷、直观。
壁温的估算对工程技术人员十分重要。无论选择换热器类型还是选定换热器都需要知道壁温，一些对流传热系数的计算也需要知道壁温。
（2）若管外包一层40mm的保温层后,保温层外表面温度降至60℃,上述热损失减至多少?
解: (1)定性温度= ℃,在此温度下空气的物性为
℃） ℃
查表得：
=6。84W/（m2℃）
（3）加保温后定性温度 ℃，在此温度下：
℃） ℃
Pr'=0.699
Gr'=
=1.17×1011