文档介绍：第二部分计算题示例与分析某流体通过内径为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, 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∴===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。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:热通量q;(2)距热壁面25mm处的壁温t。解:方法一T先求热通量,然后以(T-t)为传热推动力,()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3-33-84附图=℃)/Wq=(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。热通量壁温由牛顿冷却定律得℃再由傅立叶定律得℃当然从冷流体算起还可以找到两种方法,即综合法和分步法。分析:此例想要强调的是,无论采取哪一种求解方法,都要十分注意传热推动力与热阻的对应关系。例如我们还可以找到第5种并不简捷的方法,即先从热流体着眼,求出冷壁面的温度,再从冷壁面求出距其处的壁温。则其传热推动力与热阻的对应关系应是:——、——。一立式换热器规格如下:管长3m,管数30根,管径为φmm,管程为1。现拟选用此换热器冷凝、冷却饱和蒸气,使之从饱和温度46℃降至10℃,走管外,其流量W=,其冷凝潜热为356kJ/kg,/(kg℃)。水走管内,且与呈逆流流动。冷却水进出口温度为5℃和30℃。已知冷凝和冷却段基于换热管外表面的总传热系数分别为(℃)和(℃)。问此换热器是否合用?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。解:(1)以管子外表面为基准计算已有换热器的传热面积:求所需的传热面积冷凝段与冷却段的传热量水CS2冷凝段K1②两段的平均温差总传热量:冷却水用量K2冷却段冷却水离开冷却段的温度水CS2℃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内从20℃加热到80℃。空气在管内作湍流流动,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)。分析:由传热基本方程着眼考虑:空气流量增加20%而进出口温度不变,即Q增加20%。因为蒸汽的冷凝系数远大于空气的对流传热系数,所以总传热系数K接近空气的对流传热系数。空气流量增加后,总传热系数增大,但其增大的幅度不能满足热负荷增大的要求,故可以改变的只有及A。解:,又管壁较薄可忽略其热阻在物性不变的前提下(a)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:(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,所以管内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,管内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内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。某废热锅炉由25mm2。5mm的锅炉钢管组成。管外为水沸腾,绝对压强为2。8Mp,