传热计算

计算题：

1》.直径为01. mm ，长度为1m 的电阻丝水平地置于30℃的静止空气中，试问在不计辐射换热的情况下它每米长度上能承受的最大散热量是多少？如果考虑辐射换热，这一最大散热量朝哪个方向变化？该电阻丝的熔点为970℃。 附注：

(1)空气在水平圆柱体外自然对流换热的准则式

1/61/3m m m 0.360.3630.091 4=++Nu Gr Gr ，613m 10~1.310-=⨯Gr

(2)500℃空气的物性参数

λ=⋅00574. W /(m K)，ν=⨯-7938106. m /s 2

1．（18分） 最大散热量为相应于熔点温度下的表面换热量，其时

t m =+=()/970302500℃

3

3m 62

1

9.8(97030)0.000 1273500 1.89110(79.3810)

--⨯

⨯-⨯+=

=⨯⨯Gr

Nu m =+⨯⨯+⨯⨯--036036318911000914189110316313..(.).(.)//

0.360.127 40.011 30.499=++=

2o 0.4990.057 4

286.4 W/(m K)0.000 1

λ⨯=

==⋅Nu h d

c o 3.140.000 11286.4940Φ=π∆=⨯⨯⨯⨯

d lh t

=846. W/m

考虑辐射换热后，在同样壁温下增加了辐射换热量，可承受的热负荷可大大增加。

2》.两个直径为04. m 的平行同轴圆盘相距01. m ，两盘置于墙壁温度T 3

300= K 大房间内，一圆盘

T 1500= K 、ε106=.，另一圆盘绝热。若两圆盘的背面均不参与换热，求绝热盘之温度。已知同轴

圆盘之间的角系数X 12062,.=。

解：辐射网络图

E b 1

2 b

2

J

22

2120.40.1256 m 44

π⨯==π==d A A

角系数

X 12062,.=，X X 13121038,,.=-=

211

10.6

5.3 m 0.6--=

=R A ，

R 30→，J E 33=b

21211,211

12.84m 0.12560.62

-=

==⨯R A X

2132311,311

20.95m 0.12560.38

-==

==⨯R R A X

1

1

2

1223131223131111//12.933m 12.8420.9520.95---⎛⎫⎛⎫+=+=+= ⎪ ⎪++⎝⎭⎝⎭

R R R R R R

所以4444131122313()

5.67(5.0 3.0)

169.08 W (//) 5.3112.933

σΦ-⨯-===+++T T R R R R

421b11 5.67 5.0169.08 5.312645.9 W/m =-Φ=⨯-⨯=J E R

1b2b3b21223

0--+=J E E E R R

412b3123b2122312.84 5.67(3.0) 2 645.920.95

12.8420.95

+⨯⨯+⨯

==

++R E J

R E R R 21 815 W m =

2 42

3 K 所以=

=

=T

3.》。质量流量为2000 kg h 的变压器油在螺旋盘管中流过，油温从'=t 180 ℃被冷却至''=t 130 ℃，

其比定压热容c p 1

kJ kg K)=⋅2093.(。进口温度为'=t 220℃的冷水在盘管外流动用来冷却变压器

油。出口处水温''=

t 225℃，水的比定压热容c p 2=4174. kJ kg K)(⋅。水侧表面传热系数为

580 W m K)2(⋅，油侧表面传热系数为150 W m K)2(⋅。钢盘管的导热系数为40 W m K ()⋅，

污垢热阻总共为00007. m

K W 2

⋅。若盘管的直径为04. m ，管的外径⨯壁厚为5735 mm mm ⨯.。

求螺旋盘管的最小长度、盘数与水的质量流量。 3． （20分）

传热量Φ

()2 000

2 093803058 139 W

3 600

Φ=

⨯⨯-=

水的质量流量

()q m2 ⨯⨯-=4174252058139

q m2 kg s kg h ==27910044.

m ∆t

需计算最小换热面积，应采用逆流流动，故

∆t m 55-10

=

=ln .5510

264℃

o k

o 110.0570.0570.0571ln 0.000 71500.052400.05580

k =⨯+⨯++⨯

=001012.

2o 98.81 W (m K)k =⋅

o A

2o o m

58 139

22.3 m 98.8126.4

A k t Φ

=

=

=∆⨯

盘管长

λ=

⨯=223

0057

12453...π m