化工原理传热计算题专题训练
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3-93质量流率相同的两种液体通过某套换热器的管程并被加热，其对流传热系数都可以用下式表示：
若定性温度下两流体的物性 = 4.2 ，= 3.2为了简化计算，其它物性可认为相同，问二者的对流传热系数有多大差别？
解：由给热系数的计算公式知：
0.40.6
即二者的对流传热系数之比为3.57倍。
分析：在相同的质量流率下，由于两种液体的物性不同，其对流传热系数相差是很大的。换言之，流体的物性对对流传热系数的影响是甚大，这点我们应予以充分注意。至于气体与液体之间，这种区别就更大。例如定性温度为50c时，在相同的流动状态下，水和空气的对流传热系数相差700倍以上。因此在一般操作情况下，空气的流速往往比水的流速要大几倍甚至十几倍。
解：（1）以管子外表面为基准计算已有换热器的传热面积：
（3）求所需的传热面积
1冷凝段与冷却段的传热量
2
②两段的平均温差
总传热量：
冷却水用量
冷却水离开冷却段的温度
℃
冷凝段的平均温差
℃
℃ ℃
冷却段的平均温差
℃
℃
③所需传热面积
冷凝段
冷却段
A> ，即已有传热面积大于所需传热面积，所以此换热器合用。
3-86 将流量为2200kg/h的空气在蒸汽预热器从20 ℃加热到80℃。空气在管作湍流流动，116℃的饱和蒸汽在管外冷凝。现因工况变动需将空气的流量增加20%，而空气的进、出口温度不变。问采用什么方法才能完成新的生产任务？请作出定量计算（要求：换热器的根数不作变化）。
3-94 在列管换热器中用蒸汽加热空气，蒸汽走完程，空气走管程且作湍流流动，若其它条件不变，仅将：(1)空气的压强加倍；(2)传热管的数目加倍
试估算Ｑ/∆tm将如何变化？
解：（1）蒸汽》空气K空气
由 Q =KAΔtm
得 Q/
Re=
由上可知，当压强加倍后，管空气的，u将有所改变，具体说增大 u减少，但质量流速G = u不变。即Re= 不变。
３－８４ 某固体壁厚b=500mm,其导热系数 ℃)。已知壁的一侧流体温度Ｔ＝230C ,其对流传热系数 a =50W/(m.℃);另一侧流体温度t=30℃,对流传热系数 m2℃).若忽略污垢热阻，试求：
（1）热通量q; （2）距热壁面２５mm处的壁温t 。
解：方法一
先求热通量，然后以（Ｔ－t ）为传热推动力，
求扁管的当量直径d ：
设a、b，分别为矩形截面的宽与长
由题意 2(a+b)=
解之a= b=
d =
=
设 分别为圆管与扁管的对流传热系数，则
∴ =1.11 =1.11 100=111W/( ℃)
对流传热系数由原来的１００Ｗ／（ ℃）增至现在的１１１Ｗ／（m ℃）
分析：由以上的计算可以看出，由于矩形扁管的当量直径小于同周长圆的直径，其对流传热系数大于后者。因此用非圆形管道制成的换热器（如最近开发的螺旋扁管换热器），一般都具有高效的特点。
（2）壁温 由牛顿冷却定律
得 ℃
再由傅立叶定律 得 ℃
当然从冷流体算起还可以找到两种方法，即综合法和分步法。
分析：此例想要强调的是，无论采取哪一种求解方法，都要十分注意传热推动力与热阻的对应关系。例如我们还可以找到第5种并不简捷的方法，即先从热流体着眼，求出冷壁面的温度，再从冷壁面求出距其 处的壁温 。则其传热推动力与热阻的对应关系应是： —— 、 —— 。
(2)若管外包以导热系数为0.045W/(m·℃)，厚度为20mm的玻璃棉作保护层，此时的热损失又为多少？
假设管壁及污垢热阻可以忽略不计，外壁对空气的对流－辐射联合传热系数可用aT=8+0.05tW来计算。其中tW表示壁温，℃；αT的单位为W/(m2·℃)。
解：（1）设油和空气的温度分别为t1、t2。
∴ W/(m2·℃)
简化计算的结果与前面计算相差 ％
分析：α= 可以发现：当n=1/3时，定性尺寸（此例中既蒸汽管的长度）可以消去。利用这种自然对流与定性尺寸无关的特点，可以在较小尺寸的模型上进行自然对流传热研究，即所谓的“自模化”实验，从而为实验工作带来诸多方便。
3-96平均温度为270℃的机油从一φ108mm×6mm的钢管中流过。已知油对管壁的对流传热系数为340W/(m2·℃)，大气温度为12℃。试求：(1)每米管长的热损失：
由题意，n为常数
（a）式代入： （b）
（a）、（b）二式中 、 均为比例系数。
设“1”，“2”分别代表工况改变前后的情况，由（b）式：
已知： 1.2
(b)
比较（a）、（b）二式得
将已知数据代入
增加冷凝量为
即蒸气冷凝量增加了64％。 此例可以帮助我们加深对控制热阻的理解。
由于原来的冷却水出口温度已经很低，冷却水流量加倍后，平均温差即传热推动力增加很少，这可由 与 的比较看出。但因蒸气冷凝给热系数远大于冷却水的对流传热系数，所以管对流传热热阻就成为整个冷凝过程的控制热阻。冷却水流量加倍后，管对流传热系数增大到原来的 倍，控制热阻相应降低，导致总传热系数几乎以与管对流传热系数相同的幅度增大，结果使冷凝液大量增加，由此可见，降低控制热阻，是增大传热速率的一个重要途径。
传热面积取保温层、外表面积的平均值 A= =0.402m2
Q=KA(t1-t2)
=1.84×0.402(270-12)=190W
Q≈QT，说明所设壁温合理。
故保温后每米钢管热损失仅有 =188W，为不保温时的 =11.3%。
分析：比较保温前后可以看出：保温前总热阻为0.0517(m2·℃)/W，保温后总热阻为0.543(m2·℃)/W，大了一个数量级；保温前钢管外壁温度为250℃，保温后保温层表面温度降至50℃，下降了200℃。
解：因为管壁的热阻很小，故管壁外表面温度可取作120℃。
求单位管长的热损失：
(1)管线甲
甲管外包有绝热层，因此总散热损失包括单位时间通过绝热层的导热量与空气对流传热热量二者之和，即
=
=185W/m
(2)管线乙
乙管外无绝热层，总散热损失即单位时间管壁与空气的对流传热量。
3-92某废热锅炉由 25mm 2。5mm的锅炉钢管组成。管外为水沸腾，绝对压强为2。8Mp ，管走合成转化气，温度由550℃降至450℃。已知转化气一侧， ℃）水侧 ℃）。若忽略污垢热阻，求换热管的壁温 及 。
解：方法一
（1） 先求总传热系数（以管子表面为基准）
（2）平均温度差
2.8Mp 下水的饱和温度为230℃。
(2)设保温后外壁温度为50℃
αT=8+0.05×50=10.5W/(m2·℃)
此时每米管长的外表面积 AT=π(0.108+0.04)×1=0.465m2
散热量 QT=10.5×0.465(50-12)=186W
校核壁温
由于增加了保温层的热阻 ，总热阻
=0.543(m2·℃)/W
∴ K=1.84W/(m2·℃)
=8.17×1010
α'=Baidu Nhomakorabea
=5.39 W/(m·℃)
=5.39×3.14×0.131(60-20)=88.7W/m
即加了保温层后，每米管道的热损失由原来的281W/m减至88.7W/m。
此题亦可采取简化的方法：如上求出α=6.84W/(m·℃)后，因为保温前后均属自然对流，假定物性不变，则保温前后对流系数的关系为
分析：由传热基本方程 着眼考虑：空气流量增加20%而进出口温度不变，即Q增加20%。因为蒸汽的冷凝系数远大于空气的对流传热系数,所以总传热系数K接近空气的对流传热系数。空气流量增加后，总传热系数增大，但其增大的幅度不能满足热负荷增大的要求，故可以改变的只有 及A。
解： ，又管壁较薄可忽略其热阻
在物性不变的前提下 (a)
又r= 不变
不变
Q/Δtm亦不变化
（2）传热管数目加倍。
传热管数目加倍，则传热面积A加倍；但流通面积增大1倍后，流速相应减少1倍，管对流传热系数减至原来 倍。
3-95一长度为3m、管外径为131mm、管通有123℃饱和蒸汽的竖直加热管。管外壁的温度为120℃，周围空气的温度为20℃，试求：
（1）每米管道因自然对流而产生的热损失为多少?
= ℃
两种解法结果相同
分析：由于管外水沸腾传热系数较大，管合成转化气对流传热系数相对要小得多,所以壁温接近水的温度。又因为管壁的热阻较小，所以温降也小，也就是说管壁两侧温度比较接近。两种方法略作比较可以发现，第二种方法更简捷、直观。
壁温的估算对工程技术人员十分重要。无论选择换热器类型还是选定换热器都需要知道壁温，一些对流传热系数的计算也需要知道壁温。
（ ）为对应热阻，求出 。即将热流体与壁
b
面对流传热与 厚壁面的导热综合考虑。
（1）热通量q 图3-3 3-84附图
= ℃)/W
q=
(2) 壁温 q=
=230-378( =213℃
方法二
用方法一求出热通量后，先由牛顿冷却定律求出热壁面的温度 ，然后再由傅立叶定律求出距热壁面 处的 ，即分步计算法。
（1）热通量
（2）若管外包一层40mm的保温层后,保温层外表面温度降至60℃,上述热损失减至多少?
解: (1)定性温度= ℃,在此温度下空气的物性为
℃） ℃
查表得：
=6。84W/（m2℃）
（3）加保温后定性温度 ℃，在此温度下：
℃） ℃
Pr'=0.699
Gr'=
=1.17×1011
Gr'·Pr'=1.17×1011×0.699
（3）热通量
（4）管壁温度
1）先着眼于管的对流传热。
由牛顿冷却定律：
又
℃
②再眼于管外的对流传热
℃
方法
(1)先求传热过程的总热阻及分热阻（基于表面）
=0.00413( ℃)/W
(2) 再求管壁温度
在连续传热过程中，温降与热阻成正比。故
已知：t = 2300c T = = 500℃
tw= T-
= ℃
tw= t +
3-85一立式换热器规格如下：管长3m，管数30根，管径为 φ mm，管程为1。现拟选用此换热器冷凝、冷却 饱和蒸气，使之从饱和温度46 ℃ 降至10 ℃ ， 走管外，其流量W=0.07kg/s，其冷凝潜热为356kJ/kg，比热容为1.05kW/(kg℃) 。水走管，且与 呈逆流流动。冷却水进出口温度为5 ℃ 和30℃ 。已知冷凝和冷却段基于换热管外表面的总传热系数分别为 ( ℃) 和 ( ℃)。问此换热器是否合用？
本例提示我们：高温设备经保温可极大限度地减少热损失，因此是十分必要的。
3-97 有两条φ48mm×3mm的蒸汽管道，管饱和蒸汽的温度皆为120℃。不同的是管线甲外包有一层λ=0.75W/(m2·℃)、厚10mm的绝热层，而管线乙没有。设周围空气为20℃，空气的对流传热系数αa=10W/(m2·℃)。试比较哪一个管道的散热速率大。请说明原因。
分析：判断一台换热器是否合用，一般可以采用比较传热速率或传热面积的方法，本例采用后一种方法：分别计算已有换热器面积和所需换热器面积，比较二者后即可以得出结论。本例不同之点在于：该换热器既作冷凝器又作冷却器，需分段计算所需面积，即冷凝段所需面积 和冷却段所需面积 ，而 、 的求得又须以 、 为前提。因此，解决该题的重点在于求出冷凝、冷却段交界处的冷却水温度，即冷却水离开冷却段的温度t。
每米钢管的外表面积
A=πdL=3.14×0.108×1=0.339m2
散热量
QT=αTA(tW-t)
=21.3×0.339(265-12)=1827W
校核壁温
由 Q=KA(t1-t2)
其中:
=0.0499（m2℃）/W
∴ K=20W/(m2·℃)
又 Q=20×0.339(270-12)=1753W
稳定传热时，QT应等于Q；现QT>Q，说明假设的壁温偏高。
重设tW=250℃
αT=8+0.05×250=20.5W/(m2·K)
QT=20.50×0.339(250-12)=1654W
校核壁温
=0.0517(m2·℃)/W
∴ K=19.3W/(m2·K)
Q≈19.3×0.339(250-12)=1688W
QT≈Q,说明所设壁温合理。
故每米钢管的损失约为 =1671W。
从热油和空气的传热来看
Q=KA(t1-t2)
欲求Q必先知K，而K又与αT有关。
由αT的计算式可以看出，求解tW是关键。但从外壁对周围环境的联合传热方程QT=αTA(tW-t)分析，要想求得tW又须知QT。如此应采取试差法求解。
设未保温时管外壁温度为265℃则
αT=8+0.05×265=21.3 W/(m2·℃)
第二部分 计算题示例与分析
3-77某流体通过径为100mm圆管时的流传热系数为120W/( ),流体流动的雷诺数 ,此时的对流传热系数关联式为 。
今拟改用周长与圆管相同、高与宽之比为1：3的矩形扁管，而保持流速不变，试问对流传热系数有何变化？
解：由对流传热系数 的计算公式： （ ） Pr
当物性不变时 ，
若定性温度下两流体的物性 = 4.2 ，= 3.2为了简化计算，其它物性可认为相同，问二者的对流传热系数有多大差别？
解：由给热系数的计算公式知：
0.40.6
即二者的对流传热系数之比为3.57倍。
分析：在相同的质量流率下，由于两种液体的物性不同，其对流传热系数相差是很大的。换言之，流体的物性对对流传热系数的影响是甚大，这点我们应予以充分注意。至于气体与液体之间，这种区别就更大。例如定性温度为50c时，在相同的流动状态下，水和空气的对流传热系数相差700倍以上。因此在一般操作情况下，空气的流速往往比水的流速要大几倍甚至十几倍。
解：（1）以管子外表面为基准计算已有换热器的传热面积：
（3）求所需的传热面积
1冷凝段与冷却段的传热量
2
②两段的平均温差
总传热量：
冷却水用量
冷却水离开冷却段的温度
℃
冷凝段的平均温差
℃
℃ ℃
冷却段的平均温差
℃
℃
③所需传热面积
冷凝段
冷却段
A> ，即已有传热面积大于所需传热面积，所以此换热器合用。
3-86 将流量为2200kg/h的空气在蒸汽预热器从20 ℃加热到80℃。空气在管作湍流流动，116℃的饱和蒸汽在管外冷凝。现因工况变动需将空气的流量增加20%，而空气的进、出口温度不变。问采用什么方法才能完成新的生产任务？请作出定量计算（要求：换热器的根数不作变化）。
3-94 在列管换热器中用蒸汽加热空气，蒸汽走完程，空气走管程且作湍流流动，若其它条件不变，仅将：(1)空气的压强加倍；(2)传热管的数目加倍
试估算Ｑ/∆tm将如何变化？
解：（1）蒸汽》空气K空气
由 Q =KAΔtm
得 Q/
Re=
由上可知，当压强加倍后，管空气的，u将有所改变，具体说增大 u减少，但质量流速G = u不变。即Re= 不变。
３－８４ 某固体壁厚b=500mm,其导热系数 ℃)。已知壁的一侧流体温度Ｔ＝230C ,其对流传热系数 a =50W/(m.℃);另一侧流体温度t=30℃,对流传热系数 m2℃).若忽略污垢热阻，试求：
（1）热通量q; （2）距热壁面２５mm处的壁温t 。
解：方法一
先求热通量，然后以（Ｔ－t ）为传热推动力，
求扁管的当量直径d ：
设a、b，分别为矩形截面的宽与长
由题意 2(a+b)=
解之a= b=
d =
=
设 分别为圆管与扁管的对流传热系数，则
∴ =1.11 =1.11 100=111W/( ℃)
对流传热系数由原来的１００Ｗ／（ ℃）增至现在的１１１Ｗ／（m ℃）
分析：由以上的计算可以看出，由于矩形扁管的当量直径小于同周长圆的直径，其对流传热系数大于后者。因此用非圆形管道制成的换热器（如最近开发的螺旋扁管换热器），一般都具有高效的特点。
（2）壁温 由牛顿冷却定律
得 ℃
再由傅立叶定律 得 ℃
当然从冷流体算起还可以找到两种方法，即综合法和分步法。
分析：此例想要强调的是，无论采取哪一种求解方法，都要十分注意传热推动力与热阻的对应关系。例如我们还可以找到第5种并不简捷的方法，即先从热流体着眼，求出冷壁面的温度，再从冷壁面求出距其 处的壁温 。则其传热推动力与热阻的对应关系应是： —— 、 —— 。
(2)若管外包以导热系数为0.045W/(m·℃)，厚度为20mm的玻璃棉作保护层，此时的热损失又为多少？
假设管壁及污垢热阻可以忽略不计，外壁对空气的对流－辐射联合传热系数可用aT=8+0.05tW来计算。其中tW表示壁温，℃；αT的单位为W/(m2·℃)。
解：（1）设油和空气的温度分别为t1、t2。
∴ W/(m2·℃)
简化计算的结果与前面计算相差 ％
分析：α= 可以发现：当n=1/3时，定性尺寸（此例中既蒸汽管的长度）可以消去。利用这种自然对流与定性尺寸无关的特点，可以在较小尺寸的模型上进行自然对流传热研究，即所谓的“自模化”实验，从而为实验工作带来诸多方便。
3-96平均温度为270℃的机油从一φ108mm×6mm的钢管中流过。已知油对管壁的对流传热系数为340W/(m2·℃)，大气温度为12℃。试求：(1)每米管长的热损失：
由题意，n为常数
（a）式代入： （b）
（a）、（b）二式中 、 均为比例系数。
设“1”，“2”分别代表工况改变前后的情况，由（b）式：
已知： 1.2
(b)
比较（a）、（b）二式得
将已知数据代入
增加冷凝量为
即蒸气冷凝量增加了64％。 此例可以帮助我们加深对控制热阻的理解。
由于原来的冷却水出口温度已经很低，冷却水流量加倍后，平均温差即传热推动力增加很少，这可由 与 的比较看出。但因蒸气冷凝给热系数远大于冷却水的对流传热系数，所以管对流传热热阻就成为整个冷凝过程的控制热阻。冷却水流量加倍后，管对流传热系数增大到原来的 倍，控制热阻相应降低，导致总传热系数几乎以与管对流传热系数相同的幅度增大，结果使冷凝液大量增加，由此可见，降低控制热阻，是增大传热速率的一个重要途径。
传热面积取保温层、外表面积的平均值 A= =0.402m2
Q=KA(t1-t2)
=1.84×0.402(270-12)=190W
Q≈QT，说明所设壁温合理。
故保温后每米钢管热损失仅有 =188W，为不保温时的 =11.3%。
分析：比较保温前后可以看出：保温前总热阻为0.0517(m2·℃)/W，保温后总热阻为0.543(m2·℃)/W，大了一个数量级；保温前钢管外壁温度为250℃，保温后保温层表面温度降至50℃，下降了200℃。
解：因为管壁的热阻很小，故管壁外表面温度可取作120℃。
求单位管长的热损失：
(1)管线甲
甲管外包有绝热层，因此总散热损失包括单位时间通过绝热层的导热量与空气对流传热热量二者之和，即
=
=185W/m
(2)管线乙
乙管外无绝热层，总散热损失即单位时间管壁与空气的对流传热量。
3-92某废热锅炉由 25mm 2。5mm的锅炉钢管组成。管外为水沸腾，绝对压强为2。8Mp ，管走合成转化气，温度由550℃降至450℃。已知转化气一侧， ℃）水侧 ℃）。若忽略污垢热阻，求换热管的壁温 及 。
解：方法一
（1） 先求总传热系数（以管子表面为基准）
（2）平均温度差
2.8Mp 下水的饱和温度为230℃。
(2)设保温后外壁温度为50℃
αT=8+0.05×50=10.5W/(m2·℃)
此时每米管长的外表面积 AT=π(0.108+0.04)×1=0.465m2
散热量 QT=10.5×0.465(50-12)=186W
校核壁温
由于增加了保温层的热阻 ，总热阻
=0.543(m2·℃)/W
∴ K=1.84W/(m2·℃)
=8.17×1010
α'=Baidu Nhomakorabea
=5.39 W/(m·℃)
=5.39×3.14×0.131(60-20)=88.7W/m
即加了保温层后，每米管道的热损失由原来的281W/m减至88.7W/m。
此题亦可采取简化的方法：如上求出α=6.84W/(m·℃)后，因为保温前后均属自然对流，假定物性不变，则保温前后对流系数的关系为
分析：由传热基本方程 着眼考虑：空气流量增加20%而进出口温度不变，即Q增加20%。因为蒸汽的冷凝系数远大于空气的对流传热系数,所以总传热系数K接近空气的对流传热系数。空气流量增加后，总传热系数增大，但其增大的幅度不能满足热负荷增大的要求，故可以改变的只有 及A。
解： ，又管壁较薄可忽略其热阻
在物性不变的前提下 (a)
又r= 不变
不变
Q/Δtm亦不变化
（2）传热管数目加倍。
传热管数目加倍，则传热面积A加倍；但流通面积增大1倍后，流速相应减少1倍，管对流传热系数减至原来 倍。
3-95一长度为3m、管外径为131mm、管通有123℃饱和蒸汽的竖直加热管。管外壁的温度为120℃，周围空气的温度为20℃，试求：
（1）每米管道因自然对流而产生的热损失为多少?
= ℃
两种解法结果相同
分析：由于管外水沸腾传热系数较大，管合成转化气对流传热系数相对要小得多,所以壁温接近水的温度。又因为管壁的热阻较小，所以温降也小，也就是说管壁两侧温度比较接近。两种方法略作比较可以发现，第二种方法更简捷、直观。
壁温的估算对工程技术人员十分重要。无论选择换热器类型还是选定换热器都需要知道壁温，一些对流传热系数的计算也需要知道壁温。
（ ）为对应热阻，求出 。即将热流体与壁
b
面对流传热与 厚壁面的导热综合考虑。
（1）热通量q 图3-3 3-84附图
= ℃)/W
q=
(2) 壁温 q=
=230-378( =213℃
方法二
用方法一求出热通量后，先由牛顿冷却定律求出热壁面的温度 ，然后再由傅立叶定律求出距热壁面 处的 ，即分步计算法。
（1）热通量
（2）若管外包一层40mm的保温层后,保温层外表面温度降至60℃,上述热损失减至多少?
解: (1)定性温度= ℃,在此温度下空气的物性为
℃） ℃
查表得：
=6。84W/（m2℃）
（3）加保温后定性温度 ℃，在此温度下：
℃） ℃
Pr'=0.699
Gr'=
=1.17×1011
Gr'·Pr'=1.17×1011×0.699
（3）热通量
（4）管壁温度
1）先着眼于管的对流传热。
由牛顿冷却定律：
又
℃
②再眼于管外的对流传热
℃
方法
(1)先求传热过程的总热阻及分热阻（基于表面）
=0.00413( ℃)/W
(2) 再求管壁温度
在连续传热过程中，温降与热阻成正比。故
已知：t = 2300c T = = 500℃
tw= T-
= ℃
tw= t +
3-85一立式换热器规格如下：管长3m，管数30根，管径为 φ mm，管程为1。现拟选用此换热器冷凝、冷却 饱和蒸气，使之从饱和温度46 ℃ 降至10 ℃ ， 走管外，其流量W=0.07kg/s，其冷凝潜热为356kJ/kg，比热容为1.05kW/(kg℃) 。水走管，且与 呈逆流流动。冷却水进出口温度为5 ℃ 和30℃ 。已知冷凝和冷却段基于换热管外表面的总传热系数分别为 ( ℃) 和 ( ℃)。问此换热器是否合用？
本例提示我们：高温设备经保温可极大限度地减少热损失，因此是十分必要的。
3-97 有两条φ48mm×3mm的蒸汽管道，管饱和蒸汽的温度皆为120℃。不同的是管线甲外包有一层λ=0.75W/(m2·℃)、厚10mm的绝热层，而管线乙没有。设周围空气为20℃，空气的对流传热系数αa=10W/(m2·℃)。试比较哪一个管道的散热速率大。请说明原因。
分析：判断一台换热器是否合用，一般可以采用比较传热速率或传热面积的方法，本例采用后一种方法：分别计算已有换热器面积和所需换热器面积，比较二者后即可以得出结论。本例不同之点在于：该换热器既作冷凝器又作冷却器，需分段计算所需面积，即冷凝段所需面积 和冷却段所需面积 ，而 、 的求得又须以 、 为前提。因此，解决该题的重点在于求出冷凝、冷却段交界处的冷却水温度，即冷却水离开冷却段的温度t。
每米钢管的外表面积
A=πdL=3.14×0.108×1=0.339m2
散热量
QT=αTA(tW-t)
=21.3×0.339(265-12)=1827W
校核壁温
由 Q=KA(t1-t2)
其中:
=0.0499（m2℃）/W
∴ K=20W/(m2·℃)
又 Q=20×0.339(270-12)=1753W
稳定传热时，QT应等于Q；现QT>Q，说明假设的壁温偏高。
重设tW=250℃
αT=8+0.05×250=20.5W/(m2·K)
QT=20.50×0.339(250-12)=1654W
校核壁温
=0.0517(m2·℃)/W
∴ K=19.3W/(m2·K)
Q≈19.3×0.339(250-12)=1688W
QT≈Q,说明所设壁温合理。
故每米钢管的损失约为 =1671W。
从热油和空气的传热来看
Q=KA(t1-t2)
欲求Q必先知K，而K又与αT有关。
由αT的计算式可以看出，求解tW是关键。但从外壁对周围环境的联合传热方程QT=αTA(tW-t)分析，要想求得tW又须知QT。如此应采取试差法求解。
设未保温时管外壁温度为265℃则
αT=8+0.05×265=21.3 W/(m2·℃)
第二部分 计算题示例与分析
3-77某流体通过径为100mm圆管时的流传热系数为120W/( ),流体流动的雷诺数 ,此时的对流传热系数关联式为 。
今拟改用周长与圆管相同、高与宽之比为1：3的矩形扁管，而保持流速不变，试问对流传热系数有何变化？
解：由对流传热系数 的计算公式： （ ） Pr
当物性不变时 ，