传热学计算总结

《传热学》计算题总结

一、 题型

导热换热、对流换热、辐射换热、换热器 二、 公式小结

1、 平壁稳态导热 第一类边界条件： 1） 单层：

x

t t t t w w w δ

1

21--

=

2

21/)(m

W t t q w w -=

δ

λ多层

∑∑

=+=+-=

-=

n i i

n n i i

i

n R t t t t q 1

,1

111

1λλδ

第三类边界条件：传热问题

2

1

1

2

111h h t

t q n

i i f f +

+-=

∑

=λ

δ单位W/m 2

2、 圆筒壁稳态导热 第一类边界条件 单层：

1

211

21r r n r r n

t t t t w w w =--

()1

221211

2212r r n

l

t t t t r r n

l w w w w πλπλ-=

-=

Φ多层：

∑=++-=

Φn

i i

i i

n w w r r n

l

t t 1

1

1

,11

21

λπ

第三类边界条件：

1

21

11

12

1

21ln

2121+=++

+-=

∑

n n

i i i

f f l r h ri

r r h t t

q ππλ

π单位：W/m

3、 对流换热 牛顿冷却公式：

[]

W )(f w t t hA Φ-=

吸放热热量（热对流）：

t

vc t t mc p f f p ∆=-=Φρ)(21 平板对流换热表面换热系数h

管内对流换热表面换热系数h ：n

Nu Pr Re

023.08

.0=（紊流，流体被加热n=0.4,流体被冷却 n=0.3）

对流换热解题步骤

1）定性温度→查物性，下标f 由t f 确定，下标w 由t w 确定； 2）由Re 判断流态；

3）据Re 选择准则关联式计算Nu f ； 4）计算h 。

注意：1）外掠平板定性温度tm=1/2(tw+tf);管内定性温度tf

2）外掠平板临界Re=5×105；管内临界Re=104

3）换热量据牛顿冷却公式计算。 4、辐射换热

斯蒂芬－玻尔兹曼定律（四次方定律）:

（黑体）

两表面封闭体系的辐射换热量：（实际表面）

几种特殊情况的简化式： （a ） X 1-2=1时：（其中一个表面为平面或凸表面）

（b ）A 1=A 2 时：（两无限大平壁之间）

(c) A 1/A 2≈0 时 （空腔与内包壁）

遮热板：

1

1

1

)T T (2

12

1

4

24

1b 2,1-+

-=

εεσq

5、换热器设计计算

传热过程方程式m t kA ∆=Φ；min

max min

max t ln t t t t m ∆∆∆-∆=

∆

热平衡式)()(22

221111t t c M t t c M '-''=''-'=Φ， 其中M 为质量流量kg/s,c 为定压比热，由对应算术平均温度确定。

效能: 大温差

换热器中可能发生的最

值冷热流体实际温差的大=

-∆∆=

'

2

'

12

1,max t t t t ε；NTU=kA/C min

三、 例题

P29：例2-1，平壁导热（第一类边界条件） P31：例2-2，平壁导热（第三类边界条件） P37：例2-4，圆筒壁导热（第一类边界条件） P120：例5-1，外掠平板层流 P133：例5-3，外掠平板紊流 P155：例6-1，管内紊流

P232例9-2、9-3平行平壁辐射换热、空腔与内包壁辐射换热 P290：例10-7，相变换热器设计计算 辐射换热器部分习题：

⏹ P223：3 ⏹ P264：15 ⏹ P303：21