hr?
??0Tw4?T?4Tw?T????12.64W/?m2?k?
0/m。 ?h?hc?hr?5.357?12.64?18.0W/m?k,q?h?t?18.0?180?324W
10-34、已知：在上题中，估算当外壳包了一层50mm的绝缘材料时每平方米面积上的散热
损失。绝缘层导热系数??0.104W/?m?k?，其余条件不变。 求：此时的保温效率是多少？
解：设此时绝缘层外表面温度为60℃，则
8 Gr?5.442?10。
?2?2tm?60?20?402℃。
?62??W/m?kv?16.96?10m/s,Pr?0.699， ??0.0276 空气物性，
dd??0Tw4?T?4hr??6.564T?TW/?m2?k? w?
h0?Nu??0.48?GrPr?0.25??3.700W/m2?k????
?h?hc?hr?3.700?6.564?10.27W/m2?k,q?h?t?10.27?40?411W/m2。
??q*? 从绝缘层导热可以得出，
2???t1?461.8W/m2ln?d2/d1??d 。
q与q*相差大于5％，已为一般工程计算所不允许，重设外表面温度为64℃，则tm仅
变化2℃，故物性可仍取原值。
Gr?5.678?108。
dd
44??T?T?hr?0w?6.70T?TW/?m2?k? w?
?h?hc?hr?3.74?6.70?10.44W/?m2?k?,q?h?t?10.44?44?459W/m2。
h0?Nu??0.48?GrPr?0.25??3.740W/m2?k????q*?2???t1?455.2W/m2ln?d2/d1??d
q与q*相差2％，故此次计算有效。
散
热
损
失
可
取
为
459?449?454W/m22，保温效率
??3340?454?100%?86.4340。
10-35、已知：在室温为20 oC的房间内，横穿过一根高温管道。管道外径为90mm，外包两
层绝热材料。第一次为厚90mm的B级硅藻土制品，第二层为厚30mm的粉煤灰泡沫转，外面再用很薄的石棉纸包裹。设石棉纸外壁温度为60 oC。
求：第二层绝热材料的最高温度是否在允许的范围以内? 解：为了确定界面温度需要计算单位长度上的散热量。外表面上的散热由自然对流以及
tw?60?20?40oC。2辐射两种方式组成，
-62
空气物性=0.0276W/(m·K),v=16.96×10??m/s,Pr=0.699,
9.8?(60?20)?0.3338Gr??1.565?10。2?1216.96?10?313Nu?0.48（Gr?Pr)0.25?0.48?(1.0937?108)0.25?49.087W/(m2?K)hc?49.087?5.67?(3.334?2.934)?6.564W/(m2?K)hr???0(T?4?T?4)T??T?0.94?5.67?(3.334?2.934)??6.564W/(m2?K)60?20?h?hc?hr?4.1055?6.564?10.670W/(m2?K)
单位长度上的散热量q1??dh?t?3.1416?0.33?10.670?40?442.4W/m。
为确定界面温度，需先设置界面温度为以确定导热系数。设界面温度为170oC。
170?60?115oC,??0.099?115?0.0002?0.122W/(m2?K)22???t2?3.1416?0.122?t从绝热层导热的角度q1???442.4W/m,ln(d2/d1)ln(330/270)2?3.1416?0.122??t?442.4?115.8oC。ln(330270)则 t??界面温度为115.8+60=175.8oC，与假定相差6 oC，重新设界面温度为170 oC。
与假定的175 oC十分相近，可见界面温度没有超过允许值。
10-36、已知：对一种用于制冷剂R22冷凝的双侧强化管，用实验方法测得的水平放置时的换热参数如下表所示（冷凝温度为40 oC）。其中h1，h0分别按坯管内、外表面积计算。坯管内径为16.4mm，外径为19mm，材料为铜。 进水出水平均管内表面工温度 温度 水速 传热系数h1 t'1 t\2 况 U(m/s) [W/(m2·K)] (oC) (oC) 1 2 3 20.14 26.43 27.21 30.35 30.74 30.52 0.52 1.05 1.50 1.125×104 2.249×104 3.097×104 175?60?1157.5oC,??0.099?117.5?0.0002?0.1225W/(m2?K)2则 2?3.1416?0.1225?t?442.4?115.3oC,?界面温度为115.3?60?175.3oC。ln(330270) t??管外面传热系数h0 [W/(m2·K)] 9.754×104 1.240×104 1.269×104 1.354×104 4 28.55 31.01 2.08 4.284×104 求：（1）计算4中工况下双侧强化管的总传热系数。设内外表面均无污垢。（2）在相同的冷凝温度、平均水速及进口水温下对平均放置的坯管进行第2种工况的传热计算，确定其内、外侧的表面传热系数，进而计算相应的总传热系数，以确认双侧强化管的强换传热的性能。管子的长度取为1m。所有计算均对坯管尺寸进行。
11d0d01dn?ln? 解：先计算双侧强化管四种情况下的Ka值，Ka=h12?djh1d1 工况 1 2 3 1h0 1.0252×10-4 8.0645×10 7.8802×10-5 -51dnhidj 1.0298 5.1512 3.7407 d0d0ln2?dj 19?10?319ln2?40016.4?3.49?10?6 ?R0 2.0899×10-4 1.35647×10-4 1.19699×10-4 1.04392×10-4 4 7.3855×10-5 2.7042 相同进口水温、进口水速及t对坯管的计算需采用迭代方式。 迭代计算顺序为：设一个
tw?hn??0??tw1(热平衡）?h1??1传,如果?o传??1传，则tw正确；如tw取得高，?o传?（?o传??1传。也可采用以下简化方法：
（1） 把凝结换热表面传热系数计算式由?t?q;
141414?t34），但?1传?(?t增大),因而可得出交点使
?gr????gr????gr???hvhn?0.725??0.0275,ha?0.725?????,?d(t?t)h?dq?dq?10swa??nn0??nn0??g????gr???h0?0.725?r?0.651???。?dq?dq?nn0??nn0?以冷凝温度作为液膜的定性温度，可以做如下迭代计算： （1） 假设t1，由水侧得热平衡热量?b；
t1?tm?h1?b?q1?q0?h0nn?？?。1?，??,t?,q?,h0?,?h?。??h与?b可有交点。hb1h1（2） 由
n1?42311231134231143231113231113
k?k?tA??h; 对第二个工况，假定水的进出口温差分别为0.5oC、1.0oC、1.5oC，进行计算，为简化计算，设三种工况下定性温度均为27oC，则有：
995.7?998.2?7?996.5kg/m3,104.174?4.183??c???4.183??7??103?4.177?103,10??0.618?0.599??0.599??7?0.6123W/(m?K),Pr?7.02?0.7?(5.42?7.02)?5.9,101.006?0.805?1.05?0.0164?v??0.805??3??10?6?0.8653?10?6,Re??106?19900.6,100.8653????998.2?Nu?0.023?19900.60.8?5.90.4?0.023?2748.5?2.03395?128.6,h1?m?Nu?128.6?0.6123??4800.5W/(m2?K),d10.0164?4温差为0.5oC时，?0=mc??t?0.2209?4.177?103?0.5?461.3W,d12u??0.785?0.01642?1.05?996.5?0.0002111?1.05?996.5?0.2209kg/s,q??461.3461.3???8958W/m2,Ai3.14?0.0164?10.0514963231J?9.8?166.16?10?1128.4?0.0798?48156.62h0?0.651????2325.8W/(m?K)。??650.019?0.121?10?1128.4?89588958??
111d0d0d01119???ln????3.49?10?6k0h0h1d12?d12325.84800.516.4?0.0004299?3.49?10?6?0.0002413?6.7469?10?4m2?K/W,0.50.50.5???13.32oC,?40?26.43??13.57?0.03754ln?ln????40?26.93??13.07??h?k0A?tm?1482?13.32?0.05966?1177.7W,k0?1482W/(m2?K),?tm?温差为1.0oC时，?b=mc??t?0.2209?4.177?103?1.0?922.6W,q??922.6922.6???17915.96W/m2,A13.14?0.0164?10.05149632313?9.8?166.16?10?1128.4?0.0798?48156.62h0?0.651????1846.5W/(m?K),??630.019?0.121?10?1128.4?17915.9517915.95??dd111d01???0ln0??0.0002413?3.49?10?6k0h0h1d12?d11846.5?0.0007863m2?K/W,k0?1271.8W/(m2?K),?tm?0.50.51???13.06oC,?40?26.43??13.57?0.07655ln?ln????40?27.43??13.07?
?h?k0A?tm?1271.8?13.06?0.05966?990.9W,温差为1.5oC时，?b=mc??t?0.2209?4.177?103?1.5?1383.9W,q??1383.91383.9???26873.93W/m2,A13.14?0.0164?10.05149632313?9.8?166.16?10?1128.4?0.0798?48156.62h0?0.651????1613.2W/(m?K),??6326873.93?0.019?0.121?10?1128.4?26873.93?dd111d01???0ln0??0.0002413?3.49?10?6k0h0h1d12?d11613.2?0.00086459m2?K/W,0.50.51.5???12.81oC,?40?26.43??13.57?0.1171ln?ln????40?27.43??13.07?
?h?k0A?tm?1156.6?12.81?0.05966?883.93W, k0?1156.6W/(m2?K),?tm?以上计算表明，在水的进口温差为1.0oC及1.5oC之间，?h与?b有个交点。由于?h与?t几乎成线性关系，?b在所计算的温度变化范围内也几乎与?t成线性关系，故用线性差值公式找出使?h??b的?tm。
883.9?990.91383.9?922.6??t?922.6???t,0.50.5
990.9?(?214?t)?922.6?922.6?t,(990.9?922.6)?(922.6?214)?t,990.9?68.3?0.060oC,即?t1?1.06oC，?b?0.2209?4177?1.06?978.1W,1136.6978.148156.6q??18992.9W/m2,h0?3?1810.9W/(m2?K),0.05149618992.91k0?1??0.0002413?0.00000349?7.9707?10?1m2?K/W,ko?1254.6W/(m2?K),1810.91.061.06?tm???13.03oC,?h?1254.6?0.05966?13.03?975.4W,13.570.08133ln12.51?b?978.1W。双侧强化管N0.2，ko?7372,光管仅为1255，强化管ko为光管的5.87倍，?t?传热量为四倍左右。10-37、已知：在文献[49]中如对附图所示的平直翅片管束外的空气掠流动得出了如下准侧方程（4排的平均特性）：Nu=0.480Re0.489（560＜Re＜5x103）、其中，特征长度取管子外径，Re数中的流速为垂直流动方向上最窄截面处的速度，定性温度为进口与出口截面上气流温度的平均值，空气侧的换热面积按总表面面积（计及肋效率）计算。今用这种翅片管制成高30cm的R134a蒸汽的冷凝器，R134a的饱和蒸汽在管内冷凝，管子竖直放置，进风面上共10排管子，流动方向为4排，来流空气的温度为25℃，迎面风速（即空气进入换热器前的风速）为2.0m/s。这种翅片的效率计算比较复杂，这里近似地取0.9。风道的截面尺寸为0.3mx0.265m。
求：每秒钟内R134a的凝结量的大小，并比较采用光管时的凝结量。 解：假定空气出口温度为34.5℃，则
tm?25?34.5?302℃，近似以30℃计。