100.014??1.8?76?101/4?W/90（6.m9·℃）
2
4-10 室内有二根表面温度相同的蒸气管，由于自然对流两管都向周围空气散失热量。已知大管的直径为小管直径的10倍，小管的（Gr·Pr）=108。试问两水平管单位时间、单位面积的热损失的比值为多少？
解 设大管直径为d，小管直径为d?，d?10d?，室内温度为t。因为两根蒸气管表面温度相同，所以两管与空气的传热温差△t相等，空气的定性温度相同，Pr准数相等。
对于无相变大空间自然对流传热系数，可根据??根据Gr??lc?GrPr?计算，式中l=d。
13n?gΔtlv23，大管的（GrPr）大=103×108，由教材表4-4查得，大管的c=0.13，n14?，
小管的c?=0.53，n???大?0.13??小?0.53?。所以
?d?GrPr?103?1/3
?d?1/4?GrPr?
两管单位时间、单位面积热损失比值为：
1q大/ q小=α大/(α小)=
0.130.53?d?d?(10?10)3183＝1.139
(10)484-11 饱和温度为100℃的水蒸气在长3m、外径为0.03m的单根黄铜管表面上冷凝。铜管坚直放置，管外壁的温度维持96℃，试求每小时蒸气的冷凝量。
又若将管子水平放置，蒸气的冷凝量又为多少？
解 饱和蒸气的温度ts=100℃，由附录7查得冷凝潜热r=2258.4kJ/kg，壁面温度tw=96℃。冷凝液的定性温度为(100+96)/2=98℃，由附录4查得98℃水的导热系数λ=0.68W/（m·℃），ρ
3-5
=959.78kg/m，μ=29.03×10Pa·s。
48
（1）设冷凝液为层流，则蒸气在垂直管外的冷凝传热系数可用下式计算：
?r?2g?3???1.13????L?t?1/4?2258.4?103?959.782?9.81?0.683??1.13????529.03?10?3?(100?96)???7402.98W/(m?K)21/4
验证：Re?4?LΔt??r4?7402.98?3?429.03?10?5?2258.4?103?542?2000，计算有效。
每小时蒸气的冷凝量为W kg，则
Wr?3600αSΔtW?3600απdoLΔt/r?3600?7402.98?3.14?0.03?3?4/(2258.4?10)?13.34kg/h3
（2）水平放置时，仍设为层流。
?r?2g?3????0.725????d0?t?1/4???L??0.64????d0?1/4?3??0.64???0.03?1/4?2.02
W??所以 W?????W?2.02?13.34?26.95kg/h
4?26.953600?3?29.03?10?5验证：Re?4W??L??34.4?2000，计算有效。
4-12 求直径d=70mm、长L=3m的钢管（其表面温度t1=227℃）的辐射热损失。假定此管被置于：（a）很大的红砖屋内，砖壁温度t2=27℃；（b）截面为0.3×0.3m2的砖槽里，t2=27℃，两端面的辐射损失可以忽略不计。
解 (1)取黑度ε1=0.8，A1?A2,因此c1?2??1c0?0.8?5.67?4.536 W/（m2·K4）
??227?273?4?27?273?4??4.536?3.14?0.07?3????????100100?????????1?2=1627W
(2)取黑度ε2=0.93
49
?1??S?1c1－2＝c0??1??1??????1S2??2?1?13.14?0.07?3?1???5.67?????1??0.3?3?4?0.93???0.844?1?4.49
?1?2?4.49?3.14?0.07?3?(5?3)?1610W4-13 两极大平行面进行热辐射传热，已知ε1=0.3，ε2=0.8，若在两平面间放置一极大的抛光铝遮热板（ε=0.04），试计算传热量减少的百分数。
解 令q1-3、 q1-3分别代表有无遮热板时的辐射通量，q1-3＝q3-2。 q1?2?c1?2?10?(T1?T2)q1?3?c1?3?10q1?2q1?3?8844?(T1?T3)?c3?2?10444?8?(T3?T2)?c1?3?1???c3?2??44
44T3?T2?c1?2c1?2?????1?4444?c1?3?(T1?T3)c1?3?T1?T3?c1?3c1?2?(T1?T2)4下面求各辐射系数：
?1?1c1－2＝c0???1???1?2??1?1c1－3＝c0???1???3?1??11?1??c0???1??0.30.8??1?0.279c0?1?11?1??c0???1??0.30.04??0.0366c0
?1?1?11?1?c3?2＝c0???1??c0???1??0.040.8???3?2?加隔热板前后辐射通量之比为：
?1?0.0396c0q1?3q1?20.0366?0.0366??1?0.279?0.0396????1?0.068
可见，加隔热板后，传热量为原来的0.068倍，减少了93.2％。
4-14 用175℃的油将300kg/h的水由25℃加热至90℃，已知油的比热容为2.61kJ/（kg·℃），
其流量为360kg/h，今有以下两个换热器，传热面积为0.8m2。
换热器1：K1=625 W/（m2·℃），单壳程双管程。 换热器2：K2=500 W/（m2·℃），单壳程单管程。 为满足所需的传热量应选用那一个换热器。
解 水的定性温度为（25+90）/2＝57.5℃，查附录4得cpc=4.177kJ/(kg·℃) Q=Wccpc (t2-t1)=300/3600×4.177×1000×(90-25)= 2.26×10W 通过热量衡算式求油出口温度。
Q=Whcph(T1-T2)=360/3600×2.61×1000×(175-T2)=2.27×104
解得T2＝88.3℃。
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