du?0.02?1?99444 湍流 ??2.73?10?10?72.8?10?5??cp0.7225?10?3?4.174?103Pr???4.82(0.7?Pr?160)

?0.6257Re?l2??100?60 d0.02水被加热，k=0.4，得： α?0.023?0.80.40.6257RePr?0.023??(2.73?104)0.8?(4.82)0.4?4778W/(m2?oC) d0.02

7、一列管式换热器，由38根Φ25×2.5㎜的无缝钢管组成，苯在管内以8.32kg/s的流速通过，从80℃冷却至20℃。求苯对管壁的对流传热系数；若流速增加一倍，其他条件不变，对流传热系数又有何变化？

解：定性温度 t定?20?80?50oC 2查得苯在50℃时的物性参数：

ρ?860kg/m3,cp?1.80kJ/(kg?oC),μ?0.45mPa?s,λ?0.14W/(m?oC)

管内径为：d=25-2?2.5=20mm=0.2m u?ms8.32??0.81m/s ??A860?0.785?0.022?38Re?du?0.02?0.81?860??3.096?104?104 湍流 ?3?0.45?10??cp0.45?10?3?1.8?103Pr???5.79(0.7?Pr?160)

?0.14苯被冷却，k=0.3，则： ??0.023?0.80.30.14RePr?0.023??(3.096?104)0.8?(5.79)0.3?1067W/(m2?oC) d0.02（2）流速增加一倍，u?=2u，其他条件不变

由于 ??Re所以 α1?α(0.8?u0.8

u10.8)?1067?20.8?1858W/(m2?oC) u8、质量分数为98%，密度?=1800kg/m3的硫酸，以1m/s的流速在套管换热器的内管中被冷却，进、出口温度分别为90℃和50℃，内管直径为Φ25×2.5㎜。管内壁平均温度为60℃。试求硫酸对管壁的对流传热系数。

已知70℃硫酸的物性参数如下：

45

cp?1.528kJ/(kg?oC),μ?6.4mPa?s,λ?0.365W/(m?oC)

壁温60℃时的硫酸黏度μw?8.4mPa?s

（1267 W/（m2·℃）） 解：定性温度 t定?50?90?70oC 2查得硫酸在70℃时的物性参数：

cp?1.528kJ/kg?oC,??6.4mPa?s,??0.365W/m?oC

??壁温60℃时的硫酸黏度μw?8.4mPa?s 因为黏度较大，故用式（3-16）计算

??0.027?0.80.33?0.14RePr() d?wRe?du?0.02?1?1800??5625?104 过渡流 ?3?6.4?10??cp6.4?10?3?1.528?103Pr???26.8

?0.3650.3656.4?10?30.140.80.33α?0.027??(5625)?(26.8)?()?1418W/(m2?oC) ?30.028.4?10过渡流校正

6?1056?105f?1??1??0.8934

Re1.8(5625)1.8?过???f?1418?0.8934?1267W/(m?oC)

9、原油在Φ89×6㎜的管式炉对流段的管内以0.5m/s的流速流过而被加热，管长6m。已知管内壁温度为150℃，原油的平均温度为40℃。试求原油在管内的对流传热系数。 已知原油的物性参数为：

ρ?850kg/m3,cp?2kJ/(kg?oC),??26mPa?s,??0.13W/(m?oC),??0.0011(1/oC)原油150℃时的黏度

μw?3.0mPa?s

解：原油在管内流动的Re

du?0.077?0.5?850??1259 （层流） ?3?26?10??cp26?10?3?2?103Pr???400 （0.6

?0.13Re?Re?Pr?d0.077?1259?400??6462?10 l6 46

l6??77.9?10 d0.077所以原油在管内的对流传热系数用式（3-19）计算

??1.86?d1?(Re?Pr?)3()0.14 dl?w(?26)0.14?()0.14?1.353 ?w30.130.07713?(1259?400?)?1.353?79.2W/(m2?K) 0.0776α?1.86?由于

Gr?gd3?2??t?29.81?0.0773?8502?0.001?(150?40)54 ??5.265?10?2.5?10?32(26?10)所以对流传热系数需校正

f?0.8(1?0.015Gr)?1.77

?????f?79.2?1.77?140W/(m?oC)

13

10、铜氨溶液在由四根Φ45×3.5 ㎜钢管并联的蛇管中由38℃冷却至8℃，蛇管的平均曲率半径为0.285 m。已知铜氨溶液的流量为2.7m3/h，黏度为2.2×10-3Pa?s，密度为1200km/m3，其余物性常数可按水的0.9倍选用，试求铜氨溶液的对流传热系数。 解∶定性温度 t定?38?8?23oC 2查得水在23℃时的物性参数，并折算为铜氨液的物性：

cp?0.9?4.18?3.76kJ/(kg?oC),??0.9?0.6045?0.544W/(m?oC)

四组蛇管并联的横截面积：

?A?4?(d2)?3.14?0.0382?0.00453m24 2.7V3600?0.166m/s管内流速u??A0.00453Re?Pr?du?0.038?0.166?12004 过渡区 ??3420?10?3?2.2?10??cp?2.2?10?3?3.76?103??15.20.544

铜氨液被冷却，k=0.3，则：

47

??0.023?0.80.30.544RePr?0.023??(3420)0.8?(15.2)0.3?500.4W/(m2?oC) d0.038过渡流需校正

6?1056?105f?1??1??0.7388 1.81.8Re(3420)α过???f?500.4?0.7388?369.7W/(m?oC)

弯管校正

d0.038α弯?α过(1?1.77)?369.7?(1?1.77?)?456.9W/(m2?K)

R0.285

11、有一列管式换热器，外壳内径为190mm，内含37根Φ19×2 ㎜的钢管。温度为12℃，压力为101.3kPa的空气，以10m/s的流速在列管式换热器管间沿管长方向流动，空气出口温度为30℃。试求空气对管壁的对流传热系数。 解：定性温度 t定?12?30?21oC 2查得空气在21℃时的物性参数：

ρ?1.205kg/m3,cp?1.005kJ/(kg?oC),μ?1.81?10?5Pa?s,λ?2.591?10?2W/(m?oC)d12?nd220.192?37?0.0192de???0.02547m

d1?nd20.19?37?0.019Re?Pr?deu?0.02547?10?1.20544 湍流 ??1.696?10?10?1.81?10?5??cp??1.81?10?5?1.005?1032.591?10?2?0.702

空气被加热，k=0.4，则：

?0.80.42.591?10?2α?0.023RePr?0.023??(1.696?104)0.8?(0.702)0.3?49.1W/(m2?oC)

d0.0254712、在接触氧化法生产硫酸的过程中，用反应后高温的SO3混合气预热反应前气体。常压SO3混合气在一由Φ38×3 ㎜钢管组成、壳程装有圆缺型挡板的列管换热器壳程流过。已知管子成三角形排列，中心距为51mm，挡板间距为1.45m，换热器壳径为Φ2800；又SO3混合气的流量为4×104m3/h，其平均温度为145℃.若混合气的物性可近似按同温度下的空气查取，试求混合气的对流传热系数（考虑部分流体在挡板与壳体之间短路，取系数为0.8）

解：本题为列管式换热器管外强制对流传热，对流传热系数按式3-25计算

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