传热学章熙民第六章6-17 黄铜管式冷凝器内径12.6mm ，管内水流速1.8m/s ，壁温维持80℃，冷却水进出口温度分别为28℃和34℃，管长l/d>20，请用不同的关联式计算表面传热系数。
解：常壁温边界条件，流体与壁面的平均温差为()()()[][]()()80288034t t t 48.94C ln t /t ln 8028/8034---'''∆-∆∆===︒'''∆∆--冷却水的平均温度为()f w t t t =80-48.94=31.06C =-∆︒ 由附录3查物性，水在t f 及t w 下的物性参数为： t f =31℃时, λf ＝0.6207 W/(m·K), νf =7.904×10-7m 2/s, Pr f =5.31, μf =7.8668×10-4N s/m 2 t w =80℃时, μw =3.551×10-4N s/m 2。
所以 -7f 0.0126 1.8Re 28700100007.90410⨯⨯===>⨯m f d u v 水在管内的流动为紊流。
用Dittus-Boelter 公式，液体被加热0.80.4f Nu 0.023Re Pr =0.80.4f Nu 0.02328700 5.31.=⨯⨯=1652()20.6207165.28138.1W /m K 0.0126==⨯=⋅ff h Nu d λ用Siede-Tate 公式0.14f 0.81/3f w Nu 0.027RePrμμ⎛⎫= ⎪⎝⎭0.140.81/3f 7.8668Nu 0.027287005.311943.551⎛⎫=⨯⨯= ⎪⎝⎭()20.62071949554.7W /m K 0.0126==⨯=⋅ff h Nu d λ6-21 管式实验台，管内径0.016m ，长为2.5m ，为不锈钢管，通以直流电加热管内水流，电压为5V ，电流为911.1A ，进口水温为47℃，水流速0.5m/s ，试求它的表面传热系数及换热温度差。
（管子外绝热保温，可不考虑热损失） 解：查附录3，进口处47℃水的密度为3989.22kg/m ρ'=质量流量为2f m m =V=u r ρρπ''2f m =989.330.5 3.140.0080.0994kg/s ⨯⨯⨯=不考虑热损失，电能全部转化为热能被水吸收f p f f UI m c (t t )'''=-f f p pUI 5911.1t t 47mc 0.0994c ⨯'''=+=+水的p c 随温度变化不大，近似取50℃时的值4.174kJ/kg.K 计算f f 3p UI 5911.1t t 4758C mc 0.0994 4.17410⨯'''=+=+=︒⨯⨯ 常热流边界，水的平均温度()'''475852.5C 22++===︒f f f t t t查附录3饱和水物性表得：6220.53710/,65.110/()--=⨯=⨯⋅f f v m s W m K λ3f 4.175/(),Pr 3.40,986.9/=⋅==p C KJ Kg K Kg m ρ4m f 6f 0.50.016Re 1.4898100.53710-⨯===⨯⨯u d v 采用迪图斯-贝尔特公式0.80.4f Nu 0.023Re Pr =40.80.4f Nu 0.023(1.489810) 3.481.81=⨯=21f 0.65181.813328.6/()0.016==⨯=⋅h Nu W m K d λ壁面常热流时，管壁温度和水的温度都随管长发生变化，平均温差wf UIt t hA h dlΦ∆=-==t π()5911.110.9C 3328.63.140.016 2.5⨯∆==︒⨯⨯⨯t6-35 水横向掠过5排叉排管束，管束中最窄截面处流速u=4.87m/s ， 平均温度t f =20.2℃，壁温t w=25.2℃， 管间距12s s 1.25d d==， d = 19 mm, 求水的表面传热系数。
解：由表6-3得知叉排5排时管排修正系数εz =0.92 查附录3 得知，t f = 20.2℃时，水的物性参数如下： λf ＝ 0.599W/(m·K), νf =1.006×10-6m 2/s, Pr f =7.02, 而t w =25.2℃时, Pr w =6.22。
所以 5-7f 4.870.019Re 91978<21010.0610⨯⨯===⨯⨯m f u d v查表6-2（管束平均表面传热系数准则关联式）得：0.250.2f 0.361f f z w 2Pr s Nu 0.35Re Pr s ε⎛⎫⎛⎫= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭()0.250.20.36f 7.02Nu 0.3591978 1.250.92=21.256.22⎛⎫=⨯⨯ ⎪⎝⎭()2f f Nu 21.250.599h 669.4W /m K 0.019⨯⨯⎡⎤===⋅⎣⎦d λ例6-6 空气横掠叉排管束，管外经d = 25mm, 管长l = 1.5m ，每排有20根管子，共有5排，管间距为S 1 =50mm 、管排距为S 2 = 37mm 。
已知管壁温度为t w =110℃，空气进口温度为f t 15C '=︒，求空气与壁面间的对流换热系数。
解：对流换热的结果是使空气得到热量温度升高，对流换热系数一定时出口温度就被确定了。
目前不知空气的出口温度，可以采用假设试算的方法。
先假定出口温度为25℃，则流体的平均温度 f 1525t =20C 2+=︒查物性参数6p =0.0259W/(m K);15.0610;c 1005J/(kg K)λν-⋅=⨯=⋅空气的最大体积流量为()f 33max 00T 273+25V =V 50005457m /h 1.516m /s T 273''⨯=⨯==空气在最小流通截面积()()2min 1F s d lN (0.050.025) 1.520=0.75m =-=-⨯⨯处达到最大速度max min V 1.516u 2.02m /s F 0.75''===max f 6u d2.020.025Re 335315.0610ν-⨯===⨯ 表6-3 z = 5排时，修正系数 z 0.92ε= 又 12S 50 1.332S 37.5==< 表6-20.20.61f fz 2S Nu 0.31ReS ε⎛⎫= ⎪⎝⎭0.60.2f Nu 0.313353 1.330.92=39.37=⨯⨯⨯对流换热系数 ()f 2Nu 39.370.0259h=40.79W /m K d0.025λ⨯⎡⎤==⋅⎣⎦ 这样大的对流换热系数应该是空气出口温度达到1f t ''()()1w f p f f hA t t mc t t '''-=-()()()1w f w f f f f p00phA t t h dlNz t t t t +t +mc V c πρ--''''==()()1f 40.79 3.140.025 1.520511020t 15+1.2935000/36001005⨯⨯⨯⨯⨯-''=⨯⨯1f t 15+2439C ''==︒计算的出口温度与初步设定的值f t 25C ''=︒有差异。
再设出口温度为1f t 39C ''=︒，重复上叙计算过程。
f 1539t =27C 2+=︒查物性参数6p =0.0265W/(m K);15.7210;c 1005J/(kg K)λν-⋅=⨯=⋅空气的最大体积流量为f 3max 00T 5000273+39V =V 1.587m /s T 3600273''⨯=⨯=最大速度max min V 1.587u 2.12m /s F 0.75''===max f 6u d2.120.025Re 336515.7210ν-⨯===⨯ 表6-20.20.61f fz 2S Nu 0.31ReS ε⎛⎫= ⎪⎝⎭0.60.2f Nu 0.313365 1.330.92=39.46=⨯⨯⨯对流换热系数 ()f 2Nu 39.460.0265h=41.82W /m K d0.025λ⨯⎡⎤==⋅⎣⎦ 这样大的对流换热系数应该是空气出口温度达到1f t ''()()1w f p f f hA t t mc t t '''-=-()()()1w f w f f f f p00phA t t h dlNz t t t t +t +mc V c πρ--''''==()()1f 41.82 3.140.025 1.520511027t 15+1.2935000/36001005⨯⨯⨯⨯⨯-''=⨯⨯1f t 15+22.737.7C ''==︒这个值与假定值很接近，所以出口温度就是37.7ºC ，对流换热系数为()2h=41.82W /m K ⋅。