K 1 1 0.526 R 1.9
4.每小时每米管道散热量。
Q K t 0.526 (50 10) 3600 75.744kJ
第五章 习题
温度为50℃ ，压力为1.013×105Pa，平行掠过一块 表面温度为100℃ 的平板上表面，平板下表面绝热。平 板沿流动方向长度为0.2m，宽度为0.1m，按照平板计算 的雷诺数为4×104。试确定：
换热器的效能、传热单元数、强化换热的原则。
换热器计算类型：设计计算、校核计算 换热器计算方法：平均温差法、效能－传热单元数法
2、计算 （1）传热系数 平壁
圆筒壁 （2）临界绝缘直径
（3）平均对数温差 （4）换热器计算
3、 定性分析 （1）常见强化传热措施
（2）各种流型的比较
（a）
（b） 逆流壁温高于顺流壁温；
0.7
1.
管内的对流换热系数。
解：管内流动的准则关联式
Nu 0.023Re0.8 P 0.4 r
tm 50C
1.10kg / m3 , Cp 1.0kJ / kg K, 2.8 102W / m K, 18 106 m2 / s,Pr
Nu hd
4qm1 4 4.159 Re 19844104.......(3 d 3.14 0.016 965.3 0.326 10 6 h 0.023R
0.8 e
Pr
0.3

d
3275W /( m 2 K )............ 3分） （
有一水平管道直径为200mm，分别包有=0.04W/m· K，和 =0.05 W/m· K的保温材料，厚度分别为20mm和30mm，管 内流有50℃的空气，流速为10m/s，管外大气温度为10℃。 （管道厚度很薄，可以忽略不计） 求：1.管内的对流换热表面传热系数。 2.管外的对流换热表面传热系数。 3.每米管道的传热热阻和传热系数。 4.每小时每米管道散热量。 备注：1.管内流动的对流换热实验关联式: Nu 0.023Re 0.8 Pr0.4 2.管外横掠的对流换热实验关联式: Nu 0.174Re 0.6 3.管外自然对流换热实验关联式: Nu 0.5(Gr Pr)1/ 4 （注：此关联式中定性温度取管外流体温度，Gr中的 Δt=5℃， 其中体积膨胀系数可以按管外为理想气体计算）
2、初温为100℃的热水，流经内径为16mm、壁 厚为1mm的管子，出口温度为80℃；与管外冷水的 总换热量为350kW，试计算管内平均换热系数。 （10分） 准则方程：
d ) 3 ( f )0.14 .......... 层流R 2300 N u 1.86( Re Pr .( ) e L w
习题2：（非稳态导热——集总参数法）
将初始温度为400℃，重量为40g的铝球突然抛入 15℃的空气中。已知对流换热表面传热系数h=40 W/m2· ， 铝 的 物 性 参 数 为 ρ=2700kg/m3 ， K c=0.9 kJ/kg· K，λ=240W/m· K。试用集总参数 法确定该铝球由400℃降至100℃所需的时间。 （忽略辐射换热）
边界层（层流、紊流、层流底层）、温度边界层、 Pr、Re、Gr的物理概念、
定性温度，定性尺度，
管内层流入口效应和定型段（充分发展），管长修正，
温度修正，弯管修正，
膜状凝结，珠状凝结，过冷沸腾，饱和沸腾，核态沸 腾，膜状沸腾，沸腾换热临界热流密度，烧毁点，大
容器沸腾换热曲线。
2、 理论 （1） 对流换热的数学描写 动量方程（2个）、能量方程、连续性方程、 换热方程、边界条件 （2） （3） 边界层微分方程组及其求解 相似原理
1
：
cp kJ /(kg K )
N u 0.023Re0.8 Pr0.3 .......... .......... .......( 旺盛湍流Re 104）
水的物性简表
℃
tf /
20 80 90 100

kg / m
3
102
W /(m K )
106
kg /(m s)

1 0.824W / m2 K 1 0.23 0.05 0.24 1 35 1.20 0.095 0.60 15
炉墙单位面积的热损失，即通过平壁传热过程的
热流通量
q K (t f 1 t f 2 ) 0.824(511 22) 402.94W / m 2 1 1 tw1 t f 1 q 511 402.92 499.5C h1 35
导热微分方程：
3、 计算
（1）平壁：
(2)圆筒壁：
(3)肋效率： 实际散热量/假设整个肋表面处于肋基温度下 的散热量
(4) 等截面直肋（肋端绝热） θ=θ0ch(m(x-H))/ch(mH),
三、非稳态导热
1、 基本概念
毕渥准则数（Bi、Biv ）、傅立叶数（Fo 、Fov ）、 时间常数、集总参数法及其使用条件、诺谟图。
106
m2 / s
P r
7.02 2.21 1.95 1.75
4.183 4.195 4.208 4.220
998.2 971.8 965.3 958.4
59.9 67.4 68.0 68.3
1004 355.1 314.9 282.5
1.006 0.365 0.326 0.295
解：
tf qm1 1 (100 80) 900 c , , Pr , c p , 见表..... 2分） （ 2 350 103 4.159(kg / s )..................(2分） c p t 4208 20
4 m 3 R , m 40 g , 2700kg / m3 3 R 15mm 40 0.015 Bi 0.0025 0.1 240 hR
可以用集总参数法来求解：
hA t t exp 0 t0 t cV 100 15 40 3 exp 400 15 2700 900 R 459s
（1）平板表面与空气间的表面传热系数和传热量； （2）若空气流速增加一倍，压力增加到10.13×105Pa， 平板表面与空气间的表面传热系数和传热量；
第六章习题
【6-1】在一台缩小成为实物1/8的模型中，用20℃的空
气来模拟实物中平均温度为200℃空气的加热过程。实物 中空气的平均流速为6.03m/s。模型中h=195W/(m2K)。 【求】模型中的流速应为若干？实物中的h=？。在这一 实验中，模型与实物中流体的Pr并不严格相等，你认为
2、 理论 （1）一维、二维、三维非稳态导热问题的完整数学
描述：方程＋边界条件＋初始条件
（2）Bi →0 时，非稳态导热问题的完整数学描述 （集总参数法）
3、 计算
（1）集总参数法（ Bi ＜0.1)
(2) 采用诺谟图 4、 分析：各种情况下非稳态温度分布的定性描述
四、 对流传热与相变传热
1、 基本概念
角系数及其性质、表面热阻、空间热阻、重辐 射表面、复合换热。
2、 理论
普朗克定律:
维恩位移定律:
斯蒂芬－玻尔兹曼定律
，
（四次方定律）: 兰贝特定律:
基尔霍夫定律:
3、 计算 (1) 角系数 A：代数法 相对性
（2）
完整性
可加性 B：积分法
C：查图表
（2）两表面封闭体系的辐射换热量
几种特殊形式：
1 4

Nu 31.96 2.5 102 h 2.66W / m 2 K d 0.3
3.每米管道的传热热阻和传热系数。
d3 d2 1 1 1 1 R ln ln d1h1 2A d1 2B d 2 d3h3 1 1 0.24 1 0.3 1 ln ln 3.14 0.2 30.38 2 3.14 0.04 0.2 2 3.14 0.05 0.24 3.14 0.3 2.66 0.0524 0.7258 0.711 0.399 1.9 K / W
传热学
建筑环境与热能工程系
热动教研室
总 复 习
绪论
一、基本内容 1、 导热 2、 对流 3、 辐射
4、 传热过程分析与换热器计算
稳态导热
1、 基本概念
导热系数、导温系数(热扩散系数)、温度场、稳态与非 稳态换热、等温线、初始条件、三类边界条件及其数学 表达式、热阻、接触热阻。
2、基本定律 傅里叶定律：
（c） qm1c1与qm2c2 之一为无穷大(如有一侧凝结 或沸腾)
习题1：（稳态导热——多层平壁稳态导热）
锅炉炉墙由三层平壁组成，内层是耐火砖层；外
层是红砖层；两层中间填以石棉隔热层。炉墙内
h1 35W / m2 K 侧烟气温度 t f 1 511 ℃，烟气侧
； 。
锅炉炉墙外空气
t f 2 22 ℃，空气侧
空气的热物性
t℃ ρ kg/m3 Cp kJ/kg.K
10 2
λ * W/m.K
106
υ *
m2 / s
Pr
10℃
1.25
1.0
2.5
14.0
0.7
20℃
1.20
1.0
2.6
15.0
0.7
25℃
1.18
1.0
2.6
15.5
0.7
40℃
1.10
1.0
2.8
17.0
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
0.7
50℃
1.10
1.0
2.8
18.0
A：表面1为平面或凸面
A：两表面面积相差很小