传热学作业.ppt

u
4m
d 2
m10.8
h1 h2
d11.8 m20.8
( m1 )0.8 ( d2 )1.8
m2
d1
( 1 )1.8 2
0.287
2020/4/2
d 21.8
3
华中科技大学热科学与工程实验室
HUST Lab of Thermal Science & Engineering
5-9 水以1.2m/s的平均流速流过内径为20mm 的长直管。(1)管子壁温为75℃，水从20℃加 热到70℃;(2)管子壁温为15℃，水从70℃冷却 到 20℃ 。 试 计 算 两 种 情 形 下 的 表 面 传 热 系 数 ， 并讨论造成差别的原因。
解：定性温度tm=(0+20)/2=10，
λ=0.0251w/m·℃ ， v=14.16×10-6m2/s ，
Pr=0.705
Re uL 4.237 105 5 105 v
Nu 0.664 (Re) 0.5 (Pr) 0.333 384 .7
所以所需加热时间为 3.495×107/10395.8=3362s=56min
2020/4/2
9
华中科技大学热科学与工程实验室
HUST Lab of Thermal Science & Engineering
5-15 温度为0℃的冷空气以6m/s的流速平行的 吹过一太阳能集热器的表面。该表面呈方形， 尺寸为1m×1m，其中一个边与来流方向垂直， 如果表面平均温度为20℃，试计算由于对流 所散失的热量。
2020/4/2
5
华中科技大学热科学与工程实验室
HUST Lab of Thermal Science & Engineering
5-11 现代贮存热能的一种装置的示意图如图 所示。一根内径为25mm的园管被置于一正方 形截面的石蜡体中心，热水流过管内使石蜡
溶解，从而把热水的显热化为石蜡的潜热而 储存起来。热水的入口温度为60℃，流量为 0.15kg/s。石蜡的物性参数为：熔点为27.4℃， 熔 化 潜 热 L=244kJ/kg ， 固 体 石 蜡 的 密 度 ρs=770kg/m3。假设圆管表面温度在加热过程 中一直处于石蜡的熔点，试计算该单元中的
华中科技大学热科学与工程实验室
HUST Lab of Thermal Science & Engineering
工程传热学作业
明廷臻 能于与动力工程学院
2020/4/2
1
华中科技大学热科学与工程实验室
HUST Lab of Thermal Science & Engineering
第五章
5-4 一常物性的流体同时流过温度与之不同的 两根直管1与2，且d1=2d2，流动与换热均已处 于紊流充分发展区域。试确定在下列两种情 形下两管内平均表面传热系数的相对大小：
石蜡全部熔化热水需流过多长时间？ （b=0.25m，l=3m）
2020/4/2
6
华中科技大学热科学与工程实验室
HUST Lab of Thermal Science & Engineering
解：为求得所需加热时间，需知道该管子的 换热量，因而需知道出口水温t”。
设出口水温t”=40℃，则定性温度
0.8 g
Pr 0.4
有
h
0.023
cp 0.4 0.6 (u)0.8 d 0.4 0.2
对第一种情形，u1=u2，d1=2d2，则
u10.8
h1 h2
d10.2 u20.8
( u1 )0.8 ( d2 )0.2
u2
d1
( 1 )0.2 2
0.87
d
0.2 2
对第二种情形，m1=m2，d1=2d2，因为
（1）流体以同样流速流过两管；
（2）流体以同样的质量流量流过两管。
解：设流体是被加热的，则以下式为基础来
分析
Nu f 0.023Re0g.8 Pr0.4
20Baidu Nhomakorabea0/4/2
2
华中科技大学热科学与工程实验室
HUST Lab of Thermal Science & Engineering
Nu f
0.023Re
tf=(t’+t”)/2=50℃ 查表得物性：λ=0.648w/m·℃，
μ=549.4×10-6kg/m·s，Pr=3.54，
ρ=988.1kg/m3，Cp=4.174×10-3J/kg·℃。
Re 4m
4 0.15
13905
d 3.1416 0.025 549 .4 10 6
2020/4/2
HUST Lab of Thermal Science & Engineering
于是该换热器的功率为：
mC p (t't") 0.15 4175 (60 43.4) 10395 .8w
使石蜡全部熔化所需热量为： Q=(0.252×3-0.0252×0.785×3)
×770×244=3.495×107J
Nu f 0.023(39506)0.8(3.925)0.4 189.1
h Nu • 6064(w / m2 • c)
d
当水被冷却时，
Nu f 0.023(39506)0.8(3.925)0.3 164.9
h Nu • 5289(w / m2 • c)
d 6064
hheat / hcool 5289 1.147
由热平衡关系可得：
Ah(t f tw ) mC p (t't")
代入数据，得t”=43.5℃，此值与假设值相差 太大，故重设t”=43.5℃，重新进行上述计算 步骤，得t”=43.3℃。此值与假设值43.5℃已 十分接近。
可取t”=（43.3+43.5）/2=43.4℃
2020/4/2
8
华中科技大学热科学与工程实验室
解：定性温度tf=(20+70)/2=45， λ=0.6415w/m·℃ ， v=0.6075×10-6m2/s ， Pr=3.925
Re ud 39506 v
2020/4/2
4
华中科技大学热科学与工程实验室
HUST Lab of Thermal Science & Engineering
当水被加热时，
7
华中科技大学热科学与工程实验室
HUST Lab of Thermal Science & Engineering
因为液体被冷却，由公式得：
Nu f 0.023 (13905)0.8 (3.54)0.3 69.34
h Nu • 69.34 0.648 1797(w / m2 • c)
0.025