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?0.14?Re0.8Pr0.33() d?wdu?0.02?1?1800??5625?104 过渡流 ?3?6.4?10??cp6.4?10?3?1.528?103Pr???26.8

?0.365Re?0.3656.4?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 1.81.8Re(5625)?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：

3ρ?850kg/m,cp?2kJ/(kg?oC),??26mPa?s,??0.13W/(m?oC),??0.0011(1/oC)原油

150℃时的黏度

μw?3.0mP?sa

解：原油在管内流动的Re Re?Pr?du?0.077?0.5?850??1259 （层流） ?3?26?10??cp?26?10?3?2?103??4000.13 （0.6

Re?Pr?d0.077?1259?400??6462?10 l6l6??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

?d1???1.86(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) 0.077637

α?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?0.015Gr13)?1.77

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

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?1200??3420?104 过渡区 ?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：

?0.544??0.023Re0.8Pr0.3?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

38

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,d12?nd220.192?37?0.0192de???0.02547m

d1?nd20.19?37?0.019λ?2.591?10?2W/(m?oC)Re?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：

?2.591?10?20.80.4α?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

Nu?0.36Re4(0.55Pr3(1?0.14) ?w管子正三角形排列时，de?32?232?2t?d0)4(51?38)2424??37.5mm ?d0??38管外流体流过的最大截面积Smax计算： Smax?hD(1?d038)?1.45?2.8?(1?)?1.035m2 t51V4?104?10.7m/s 管外流体的流速u??S3600?1.035定性温度 t定?145oC下查得空气的物性参数：

cp?1.014kJ/(kg?oC),??2.39?10?5Pa?s,??3.527?10?2W/(m?oC),??0.845kg/m3 39

Re?Pr?deu?0.0375?10.7?0.845??1.415?104 ?5?2.39?10??cp??2.39?10?5?1.014?1033.527?10?2?0.687

因气体黏度变化较小，故值的0.8倍

??0.8?0.36??1，由因部分流体在单板与壳体之间隙短路，取实际对流传热系数为计算?w11?0.03527Re0.55Pr3?0.8?0.36?(14150)0.55?(0.687)3?46W/(m2?K) de0.037513、在油罐中装有水平放置的水蒸气管，以加热罐中的重油。重油的平均温度为20℃，水蒸气管外壁的平均温度为120℃，管外径为60mm。已知70℃时的重油物性数据如下：

ρ=900kg/m3 λ=0.175W/(m?℃) cp=1.88kJ/(kg?℃) ν=2×10-3m2/s

-1

β=3×10-4 ℃

试求水蒸气管对重油每小时每平方米的传热量kJ/（m2·h）? 解：μ?ρ?ν?900?2?10?3?1.8Pa?s 则 Gr?g?(tw?t)d3?2??cp?9.81?3?10?4?(120?20)?0.063??15.9 ?32(2?10)Pr?1.8?1.88?103??1.934?104

0.175Gr?Pr?15.9?1.934?104?3.08?105

查表3-4， 得C=0.54， n=1/4，于是

α?0.54??0.175(Gr?Pr)1/4?0.54??(3.08?105)1/4?37.1W/(m2?K) d00.06所以水蒸气管对重油每小时每平方米的传热量

Q??(tw?t)?37.1?(120?20)?3600?1.336?104kJ/(m2?h) A

14、压强为4.76?105Pa的饱和水蒸气，在外径为100mm，长度为0.75m的单根直立圆管外冷凝。管外壁温度为110℃。

试求（1）圆管垂直放置时的对流传热系数；（2）管子水平放置时的对流传热系数；

（3）若管长增加一倍，其他条件均不变，圆管垂直放置时的平均对流传热系数。 解：压强为4.76?105Pa的饱和蒸汽温度为150℃，

此时水蒸气的汽化潜热r=2119kJ/kg

40