习 题1解： ∵δλT q ∆=∴1δ＝m q T T 22.0120090011003.1211=-⨯=-λ 又∵33224234332322λδλδδλδλ+-=-=-=T T T T T T q∴W K m q T T /579.093.012.01200509002334222⋅=--=--=λδλδ 得：∴m 10.018.0579.0579.022=⨯==λδ习题1附图 习题2附图2.解： ∵δλδλ31323T T T T q -=-=∴T 1－T 3＝3（T 2－T 3）T 1＝2(T 2－T 3)+T 3=3×(300-50)+50＝800 o C 3. 解：圆筒壁的导热速率方程为()23212131ln 1ln 12r r r r t t LQλλπ+-=其中 r 1=30mm ，r 2=60mm ，r 3=160mm 所以()2560160ln 07.013060ln 043.01101002-=+--=πLQ W/m负号表示由外界向系统内传热，即为冷量损失量。
4.解：设外层平均直径为d m,2，内层平均直径为d m,1，则 d m,2= 2d m,1 且 λ2=2λ1 由导热速率方程知 11111122114522λππλπλλλb Ld t Ld bL d b tS bS b t Q m m m m m ⨯⨯∆=+∆=+∆=两层互换位置后 11111122λππλπλbLd t Ld bL d b tQ m m m ⨯∆=+∆='所以25.145=='='q q Q Q 即 q q 25.1='互换位置后，单位管长热损失量增加，说明在本题情况下，导热系数小的材料放在内层较适宜。
5. 解： Re ＝431086.11049.0172053.0⨯=⨯⨯=-μdG> 410 3.614.01049.0108.1Pr 33=⨯⨯⨯==-λμp c >0.76.56053.03==d L >40 故可用N u =0.023Re 0.8Pr 0.4公式 4.08.044.08.03.6)1086.1(053.014.0023.0Pr Re 023.0⨯⨯⨯⨯==dλα=330W/m 2·o C 6.解： 空气平均温度C T T t m ︒=+=+=1602120200221 查160 o C 空气：ρ＝0.815kg/m 3，μ＝2.45×10-5Pa·s ，Pr ＝0.682，λ＝0.0364W/m·Km nd D nd D d n D d n D S A de 036.0025.03826.0025.03826.0)44(44222222=⨯+⨯-=+-=+-⨯==ππππ s m kg A q G m ⋅=⨯-⨯==222/1.87)025.03826.0(785.03 331029.11045.21.87036.0Re ⨯=⨯⨯==-μdeG>104 K m W d⋅=⨯⨯⨯⨯==24.08.034.08.0/254682.0)1029.1(036.00364.0023.0Pr Re 023.0λα7.已知：水平管加热外部重油，d ＝60mm ， t m =20o C ，t w =120o C ，70o C 下，ρ=900kg/m 3；c p =1.88kJ/（kg·o C ）；λ=0.174 W/（m·o C ），ν=2×10-3m 2/s ；β=3×10-4/ o C 。
求： q=?解： 属大容积自然对流，9.15)102(06.0)20120(81.9103233423=⨯⨯-⨯⨯⨯=∆=--νβtd g Gr4331094.1174.09001021088.1Pr ⨯=⨯⨯⨯⨯===-λρλμv c c p p541009.31094.19.15Pr ⨯=⨯⨯=Gr 查教材可得：A ＝0.54，b ＝0.25C m W Gr dA b ︒=⨯⨯⨯==225.05/9.36)1009.3(060.0174.054.0Pr)(λα23/1069.3)20120(9.36)(m W t t q m w ⨯=-⨯=-=α8. 解：∵3Pr d Gr ∝⋅∴129323211101010Pr)()(Pr)(=⨯=⋅=⋅Gr d d Gr 查表6-5，两者均在3区域，A=0.135，31=b ∵b Gr dq Pr)(1⋅∝∴1)1010(10]Pr)(Pr)([3191213121122121=⨯=⋅⋅==-Gr Gr d d q q αα9.已知：t s ＝100o C ，t w ＝96 o C ，L ＝3m ，d ＝0.03m 求： （1）W 竖放；（2）W 水平 解： 查100o C ，水，r ＝2258kJ/kg C t t t w s m ︒=+=+=982961002 查98 o C ，水，ρ=960kg/m 3，μ＝0.290cp ，λ＝0.682W/m·K（1） 设凝液为层流，则竖放时K m W tL gr ⋅⨯=⎪⎪⎭⎫⎝⎛∆⋅⋅=234132/1042.713.1μλρα 验5441022581029.0431042.744Re 333=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=∆=-r t L μα<2000计算有效 s kg r t d L r Q q m /1072.3102258403.014.331042.7333-⨯=⨯⨯⨯⨯⨯⨯=∆==πα （2） 水平放，仍设层流02.203.0364.064.04141=⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯=⎪⎭⎫ ⎝⎛='d L αα ∴K m W ⋅⨯=⨯⨯='243/1050.11042.702.2α∵α∞m q∴s kg q q m m /1051.71072.302.233--⨯=⨯⨯='='αα 验5.341029.031051.744Re 33=⨯⨯⨯⨯=⋅'=--μL q m <2000计算有效10.解：（1）总传热系数K 0ii i Si m S d d d d R d d b R K αλα000011++++=15349019151900026.0171945002.0000176.025811⨯+⨯+⨯++=2080048.01==W/（m 2·oC ） （2）产生污垢后热阻增加百分数为%8.11%100151900028.0000176.00048.0151900026.0000176.0=⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯+-⨯+11.求：（1）管内热阻分率，（2）内管中冷水流速增倍，K ＇（3）管隙中冷水流速增倍，K”解：（1）121221211ln 21-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++=αλαd d d d d K K m W ⋅=⎪⎭⎫⎝⎛+⨯+=-21/3.4850102.0025.0ln 452025.002.0025.020001总热阻W K m K/021.012= 管壁热阻W K m d d d /102.602.0025.0ln 452025.0ln 223122-⨯=⨯=λ 故管壁热阻分率为%3.0021.0102.63=⨯- （2）∵8.0u∞α∴K m W 238.018.01/1048.3200022⨯=⨯=='ααK m W K 2133/0.49501102.602.0025.01048.31=⎪⎭⎫ ⎝⎛+⨯+⨯⨯='-- 增加%3.13.483.480.49=-=-'K K K （3）8.022='αK m W 28.02/1.87502=⨯=αK m W K ⋅=⎪⎭⎫ ⎝⎛+⨯+=''--215/1.821.871102.602.0025.020001增加%9.693.483.481.82=-=-''K K K 由上可知，管壁热阻往往占分率很小，可忽略；提高K 值强化传热，应在α2上着手。
12. （1）壳方和管方均为单程的换热器。
设两流体呈逆流流动。
（2）壳方和管方分别为单程和二程的换热器。
（3）壳方和管方分别为二程和四程的换热器。
解：（1）由对数平均温度差知()()8.444050ln 206050100ln 1212=---=∆∆∆-∆='∆t t t t t mo C （2）33.1205060100=--=R375.0201002050=--=P查温度差校正系数图，得9.0≈∆t ϕ，所以3.408.449.0=⨯='∆=∆∆mt m t t ϕo C （3）由R 、P 值查二壳程的温度差校正系数图，得 98.0≈∆t ϕ所以 9.438.4498.0=⨯='∆=∆∆mt m t t ϕo C 13.解：由传热速率方程知 mt K Q S ∆=00其中 ()()11930809.125.121=-⨯=-=T T c W Q ph h kw ()()2.181030ln 20305080ln 1212=---=∆∆∆-∆=∆t t t t t m o C 202585015.2225450025.0170011111000++⨯+=+++=i i m d d d d b K αλα47200212.01==W/（m 2·o C ） 所以 9.132.184********0=⨯⨯=S m 214.解：平均温度差为()()5.9260135ln 4010015150=---=∆m t o C由热量衡算得5.010015015402112=--=--=T T t t c W c W pcc ph h当油的出口温度降至80 o C 时，由热量衡算得()⎪⎭⎫ ⎝⎛-'=-=15801502t c W c W Q pc c ph h解得 '2t =50 o C()()7030135ln 508015150=---='∆m t o C由传热速率方程可分别得原换热器 ()5.92100150⨯⨯=∆=-dL n K t KS c W m ph h π 新换热器 ()7080150⨯'⨯='∆'=-L d n K t S K c W m ph h π所以 85.11705.925070=⨯⨯='L m 15.解：以上标“'”表示并流的情况。
由传热速率和热量衡算式知：⎪⎭⎫ ⎝⎛-'=⎪⎭⎫ ⎝⎛'-='∆='12210t t c W T T c W t K Q pc c ph h m()()12210t t c W T T c W t K Q pc c ph h m -=-=∆= 两式相除，得12122121t t t t T T T T t t m m --'=-'-=∆'∆ （a ）将和比定律应用于上式，得()()()()1221122112211221t T t T t t T T t t T T t t T T t t mm ---⎪⎭⎫ ⎝⎛-'-⎪⎭⎫ ⎝⎛'-=---⎪⎭⎫ ⎝⎛-'-⎪⎭⎫ ⎝⎛'-=∆'∆ ()()121247128157167243t t t t ∆-∆=∆-∆---=而 ()()4310115ln 157167128243=---='∆m t o C所以43147ln121212⨯∆-∆=∆-∆∆∆t t t t t t 093.14347ln12==∆∆t t98.2093.112==∆∆e t t ()()12898.224322-=-T t 或 ()24312898.222+--=T t（b ）由式a 得12812815724316724322--=--t T 即 ()12824338.022+-=T t（c ）联立式b 和式c 解得 t 2=161.3 o C T 2=155.4 o C 所以 ()()7.49093.11284.1553.161243ln 1212=---=∆∆∆-∆=∆t t t t t m o C 16.解：先求清洗前总传热系数K ，由 ()()4.54206038110ln 206038110=-----=∆m t o C所以 ()2544.54503600203810187.4330003=⨯⨯-⨯⨯=∆=m t S Q K W/（m 2·o C ） 再求清洗后总传热系数K 0，由热量衡算求溶液出口温度，即()6.4020452038601101101212=----=⎪⎭⎫ ⎝⎛-'-='t t c W c W T T ph h pc c o C ()()6.38206.4045110ln206.4045110=-----='∆m t o C()4976.38503600204510187.4330003=⨯⨯-⨯⨯='K W/（m 2·o C ） 传热面两侧总污垢热阻分别为∑=++=25411110S iR K αα （a ）49711110=+='i K αα（b ）式a 减式b ，得 310925.149712541-⨯=-=∑SRm 2·o C/W 17.解：（1）管内油侧αi ： ()()9010616020160ln 10616020160ln 1212=-----=∆∆∆-∆=∆t t t t t m o C 295904015.0251025.15=⨯⨯⨯⨯⨯=∆=πm i i t S Q K W/（m 2·o C ）011d d R K i si i i αα++= 即197000150005.012951⨯++=i α 解得 αi =360 W/（m 2·o C ） （2）油的出口温度'2t ：新条件下的物理量用“'”表示。