?每单位长度管道的吸热量为0.96kW。
10-18 长1m、宽1m的平板以30°的水平倾角放置于30℃、1个大气压的室内。板子吸收的太阳辐射为70W/m2，随后又通过自然对流的方式将这些热量散失到环境中，计算平板的平均温度是多少？ 解：设平板的平均温度查表得物性参数
tw?46?c，则定性温度t?(tw?t?)/2?38?c
??2.742?10?2W/(m?K),a?24?10?6m2/s,??16.77?10?6m2/s
3?(46?30)?1gcos??v?tl2Ra???1.08?109?6?6a?(38?273)?24?10?16.77?10
39.8?选取合适关联式
Nu?0.15Ra?0.15?(1.08?10)?153.9
13193Nu?1.08?109?0.02742h???4.22W/(m2?K)d1
q?h?t?4.22?16?67.52W/m2
与辐射热流密度误差较大，重新假设平均温度
2t?46.5?cq?70.29W/(m?K)，误差小于1%。 w计算得时，
?平板的平均温度是46.5?c。
凝结传热
10-19 一块竖直80℃平板，宽为30cm，高为1.2m，暴露在1atm下的饱和水蒸汽中。计算平板与水蒸汽的传热量以及每小时所冷却的水蒸汽质量。 解：
假设液膜为层流
ts?100?c ，查表得r?2257kJ/kg?2257?103J/kg
膜平均温度
tm?(80?100)/2?90?c 查表得
??965.3kg/m3,??0.68W/(m?K),??3.149?10?4Pa?s
123g?2?3r19.8?965.3?0.68?2257324h?1.13[]4?1.13?[]?6.11?10W/(m?K)?4?l(ts?tw)3.149?10?1.2?(100?80)
核算Re准则
4hl(ts?tw)4?6.11?103?1.2?(100?80)Re???8.26?1600?r3.149?10?4?2257?103
说明假设液膜为层流成立
??hA(ts?tw)?6.11?103?0.3?1.2?(100?80)?43992W
qm??43992??0.0195kg/s?70.2kg/h3r2257?10
kg/s，每小时所冷却的水蒸汽质量为70.2kg。 ?平板与水蒸汽的传热量为0.0195
10-20 绝对压力为690KPa的饱和水蒸汽冷在一水平管道外表面凝结，管道直径为2.54cm，管壁温度为138℃。求单位管长凝结传热系数及凝结液流量。 解：
假设液膜为层流
ts?162?c，查表得r?2068kJ/kg
膜平均温度
tm?(162?138)/2?150?c 查表得
??917kg/m3,??0.684W/(m?K),??1.864?10?4Pa?s
rg?3?22068?9.8?0.6843?917242hH?0.729[]?0.729[]?1.08?10W/(m?K)?6?d(ts?tw)1.864?10?0.0254?(162?138)
核算Re准则
4hd(ts?tw)4?1.08?104?0.0254?(162?138)Re???68.31?1600?r1.864?10?4?2068?103
说明假设液膜为层流成立
??hA(ts?tw)?1.08?104?3.1416?0.0254?1?24?20683.29W
qm??20683.29??0.01kg/sr2068?103
421.08?10W/(m?K)，凝结液流量为0.01kg/s。 ?管长凝结传热系数为
沸腾传热
10-21 利用一个底面为30cm×30cm正方形铜锅在1atm压力下烧水，锅底的温度为119℃。试计算水与锅底每小时的传热量。 解：
壁面过热度?t?(119?100)?19?c，处于核态沸腾区。 对于水-铜组合
Cwl?0.013。查表得t?100?c时水和水蒸气的物性：
Cpl?4.22kJ/(kg?K),r?2257kJ/kg,?l?958.4kg/m3,?v?0.598kg/m3??58.9?10?3N/m,Prl?1.75,??0.2825?10?3Pa?s
q??r[g(?l??v)?]?(12Cpl?tCwlrPrl3s)3
9.8?(958.4?0.598)14220?193?0.0002825?2257?10?[]2?()0.05890.013?2257?103?1.75
?9.69?10W/m
52??qA?9.69?105?0.32?87210W?87.21kW
?水与锅底每小时的传热量87.21kW。
10-22 一直径为5mm的加热铜管浸入在1atm压力下的饱和水中。铜管的过热度为11℃。估算单位长度的铜管的散热量。 解：
tm?(11?100?100)/2?105.5?c
?33??0.0246W/(m?K),??0.0127?10Pa?s,??0.5863kg/mvv查表得v
ts?100?c，查表得
?l?958.4kg/m3,r?2257?103J/kg,Prl?1.75,Cpl?4220J/(kg?K),??588.6?10?4N/m
gr?v(?l??v)?v1h?0.62[]4?vd(tw?ts)?0.62?[9.8?2257?10?0.5863?(958.4?0.5863)?0.0246]?(0.0127?10?0.005?11)
3134?3?143?444.72W/(m2?K)
??hA?t?444.72?3.1416?0.0052?4?11?0.096W
?单位长度的铜管的散热量为0.096W。