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传热部分复习题. 基本公式. 热量恒算式： 用以确定热负荷. 两侧无相变：. 饱和冷凝，或饱和蒸发：. 有相变且温度有变化：. 单侧传热的热量恒算式： 用以计算壁温. 1 、逆流或并流时的平均温差. 逆流. 并流. 2 、错流和折流时的平均温差. 简单折流. 错流. 复杂折流. 错流或折流时的平均温差，通常是先按逆流求算，然后再根据流动型式加以修正. 式中. 总传热系数计算式：. 以“ 1” 侧为基准的总传热系数（即： A=A 1 ）. 注： 基准不同，计算出的总传热系数不同. 对于圆管：. 当间壁为平壁，或管壁很薄或管径较大时，各面积相等或近似相等.
E N D
基本公式 热量恒算式：用以确定热负荷 两侧无相变： 饱和冷凝，或饱和蒸发： 有相变且温度有变化：
1、逆流或并流时的平均温差 逆流 并流
2、错流和折流时的平均温差 简单折流 错流 复杂折流
错流或折流时的平均温差，通常是先按逆流求算，然后再根据流动型式加以修正错流或折流时的平均温差，通常是先按逆流求算，然后再根据流动型式加以修正 式中
总传热系数计算式： 以“1”侧为基准的总传热系数（即：A=A1） 注：基准不同，计算出的总传热系数不同
对于圆管： 当间壁为平壁，或管壁很薄或管径较大时，各面积相等或近似相等
单层平壁导热速率方程式 多层平壁导热速率方程式
2.一红砖平面墙厚度为500mm，一侧壁面温度为200℃，另一侧壁面温度为30℃，红砖的导热系数可取为0.57W/m·（℃）。2.一红砖平面墙厚度为500mm，一侧壁面温度为200℃，另一侧壁面温度为30℃，红砖的导热系数可取为0.57W/m·（℃）。 求： （1）通过平壁的热传导通量q。 （2）平壁内距离高温侧350mm处的温度，℃。
3、某炉壁由下列三种材料组成，内层是耐火砖，λ1=1.4W/(m·℃)，b1=230mm；中间是保温砖， λ1=0.15W/(m·℃)，b2=115mm；最外层是建筑砖， λ3=0.8W/(m·℃)，b3=230mm，。今测得其内壁温度t1=900℃，外壁温度t4=80℃。求： （1）通过炉墙单位面积的热损失W/m2。 （2）各层的温差。 （3）各层接触面的温度。（假设各层接触良好）
4.某平炉的壁面由下列三种材料组成，内层是耐火砖，λ1=1.07W/(m·℃)，b1=200mm；中间是绝缘砖， λ1=0.14W/(m·℃)，b2=115mm；最外层是钢板， λ3=45W/(m·℃)，b3=6mm，。今测得其内壁温度t1=1150℃，外壁温度t4=30℃。求： （1）导热的通量q，W/m2，实验测得的结果为300W/m2。 （2）若计算结果与实验结果不符，分析原因并计算附加热阻。
单层圆筒壁的导热速率 与r（位置）无关 热流密度： 与r（位置）有关
三层圆筒壁的导热速率 多层圆筒壁的导热速率
【计算题】 • 1、已知一外径为75mm,内径为55mm的金属管,输送某一热的物流,此时金属管内表面温度为 120℃,外表面温度为115℃,每米管长的散热速率为4545 W/m,求该管材的导热系数。为减少该管的热损失, 外加一层石棉层(导热系数为0.15W/(m2·K) )此时石棉层外表面温度为10℃, 而每米管长的散热速率减少为原来的3.87%,求石棉层厚度及钢管和石棉层接触面处的温度。
(2) 设外加石棉层厚度为δ，则： 解得: (石棉层厚度)
(3) 设钢管和石棉层接触面间的温度为 则： 解得:
5.有一蒸汽管外径为25mm，管外包以两层保温材料，每层厚度均为25mm，外层与内层保温材料的导热系数之比为λ2/λ1=4，此时的热损失为QL。今将内外两层材料互换位置，且设管外壁与保温层外表面的温度均不变，则热损失为QL´。求QL´ / QL，并通过计算结果说明何种材料放在里层为好。
对流传热： 无相变： （1）对于低粘度流体： 当流体被加热时，n=0.4， 当流体被冷却时，n=0.3。
【例】水以一定流速在直管中作湍流流动，若管壁温度不变为350K，水的进出口温度分别为290K及295K，若水的流速增加一倍，则水的出口温度变为多大？【例】水以一定流速在直管中作湍流流动，若管壁温度不变为350K，水的进出口温度分别为290K及295K，若水的流速增加一倍，则水的出口温度变为多大？
解：求 已知： 水湍流流动，需对水侧作热量恒算可求 一般情况，水的进出口温差小于10℃，那么温度对物性参数影响较小，因此可以认为水的物性参数保持不变。
由题意知， 流速改变前： （1） 流速改变后： （2）
则 因物性参数不变，则：
3、强制层流 应用范围：Re＜2300；Pr＞0.6。
（二）流体在管外作强制对流 1、流体在管束外横掠流动
2 流体在换热器壳程（装有挡板）的传热 (1)Re=3×104~12×104时 (2)Re=2×103~1×106时
五、流体有相变化时的对流传热系数 （一）蒸汽泠凝的对流传热 1、 蒸汽冷凝的方式 （1） 膜状冷凝： （2） 滴状冷凝：给热系数约为膜状冷凝的5~10倍甚至更高。 比较难以实现
泡状沸腾 膜状沸腾 自然对流 自然对流：△t 较小≤5℃，α与q 都比较低； 泡核沸腾或核状沸腾： △t >> 5~25℃，α与q 都急剧增大； 膜状沸腾： △t > 25℃，不稳定， α与q 急剧下降 临界点
【选择题】在列管式换热器中，用饱和蒸汽加热空气，下面判断合理的是：甲：传热管的壁温将接近加热蒸汽温度。乙：换热器总传热系数等于热空气侧的对流传热系数【选择题】在列管式换热器中，用饱和蒸汽加热空气，下面判断合理的是：甲：传热管的壁温将接近加热蒸汽温度。乙：换热器总传热系数等于热空气侧的对流传热系数 • A. 甲、乙均合理 B.甲、乙均不合理 • C. 甲合理，乙不合理 D.乙合理，甲不合理
【填空题】 • 间壁换热器中总传热系数K的数值接近于热阻【 】（大、小）一侧的值。间壁换热器管壁温度tW接近于值【 】（大、小）一侧的流体温度。由多层等厚平壁构成的导热壁面中，所用材料的导热系数愈小，则该壁面的热阻愈【 】（大、小），其两侧的温差愈【 】（大、小）
【填空题】 • 厚度不同的三种材料构成三层平壁，各层接触良好，已知b1>b2>b3，导热系数1<2<3，在稳定传热过程中，各层热阻之间的关系为： （R1、 R2、 R3），各层导热速率Q1、 Q2、Q3之间的关系为：
6 在一单程逆流列管换热器中用水冷却空气，两流体的进口温度分别为20℃和110℃。在换热器使用的初期，冷却水及空气的出口温度分别为45℃和40℃，使用一年后，由于污垢热阻的影响，在冷热流体的流量和进口温度不变的情况下，冷却水出口温度降至38℃，试求：（1）空气出口温度为多少？（2）总传热系数为原来的多少倍？（3）若使冷却水加大一倍，空气流量及两流体进口温度不变，冷热流体的出口温度各为多少？（水>>空气）（4）冷却水流量加大后，换热器的传热速率有何变化？变为多少？ 使用初期 使用一年后 110℃ 40℃ 110℃ 45℃ 20℃ 38℃ 20℃
【例】在由碳钢管组成的废热锅炉中，管内通入高温气体，进口500 ℃ ，出口400 ℃ 。管外为p=1MPa压力的水沸腾。已知高温气体对流传热系数α1=250 W/(m2·℃)，水沸腾的对流传热系数α2=1000 W/(m2·℃)。忽略污垢热阻。试求管内壁平均温度Tw以及管外壁平均温度tw。 • {p=1MPa时，水 的饱和温度为t=180 ℃； • 碳钢热导率为45 Wm-2 ℃-1}
【思路】 选用公式： 先求出： 将上式变形： 避免了求面积 其中：
