10-21 解：
?t??t'??t\(80?30)?(50?'?15)m?42.ln?t?t\ln80?301℃ 50?15?3?104A???17.8 m2 k?t40?42.1??
10-24解：NTU?kA1000?2c??2 min1000（1） 顺流时：
1?exp??C??NTU(1?min)??? ???Cmax??1?exp(?4)?0.1?C491min2Cmax\???(t')t'\2?t21?t1??t''??0.491
max1?t2150?10t\1?t'1?0.491?140?150?68.7?81.3 ℃ t\?t'22?0.491?140?10?68.7?78.7 ℃
????max?0.491?1000?(150?10)?68740 W
（2） 逆流时： 1?exp? ??NTU(Cmin?????1?C)?max?? 1?Cmin?Cexp?Cmin?
max???NTU(1?C)?max??令B?CminC max当B=1时，?不定型，分子分母同时对B求导得：
??NTU1?NTU
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??NTU2??0.667
1?NTU1?2\'\(t2?t2)t1'?t1????''??0.667
?max150?10t1?t2 或根据
Cmin?1,NTU?2，由图10-18查得?=0.667，以下计算相同。 Cmax\t1?t1'?0.667?140?150?93.4?56.6 ℃ \'t2?t2?0.667?140?10?93.4?103.4 ℃
????max?0.667?1000?(150?10)?93380 W
C卷试题计算题答案
1、（10分）有一气体冷却器，气侧表面传热系数h???75 W/(m2?K)，壁面厚? = 3mm，导热系数?? =46.5W/(m?K), 水侧表面传热系数 h2=6000W/(m2?K)。试计算每个环节的热阻；传热过程的传热系数；并指出此时为强化传热应当从哪个环节着手？
答：(1）热阻：6分
Rh1=1/h1=1/75 =0.013333 （m2.K）/W R?=?/?=0.003/46.5=6.45×10-5（m2.K）/W Rh2=1/ h2=1/6000 =1.67×10-4（m2.K）/W (2) 传热系数:2分
R= Rh1+ R?+ Rh2=0.013+6.45×10-5+1.67×10-4=0.01356（m2.K）/W k=1/R=73.74 W/（m2.K） (4)强化传热：2分
由三个热阻的值可知，热阻主要集中在Rh1侧，要有效的强化传热，应从热阻最大的那侧着手，减小气侧热阻。 2、（18分）外径为d = 76 mm的暖气管，横穿室内，管壁 tw = 100 ℃，表面发射率???= 0. 9. 室内温度tf = 18 ℃ . 试计算:
（1）对流表面传热系数及单位管长散热量； （2）辐射表面传热系数及单位管长散热量；
（3）总表面传热系数及单位管长散热量。
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附表一 ：水平管外自然对流换热准则关联式
Gr?Pr c n 104 ~ 107 107 ~ 1012 0.48 0.125 0.25 1/3 附表二 ：空气物性: t = 59℃， ? = 0.02893W/(m2?K) , ?=18.868×10-6 m2/s , Pr=0.7 答：（1）对流表面传热系数及单位管长散热量 10分
这是水平圆管外的自然对流换热：tm=(100+18) /2 =59℃, 查得空气的物性:?? = 0.02893w/(m. K) , ?=18.868×10-6 m2/s , Pr=0.696 ????????????????????????????
Gr= g?△tl3/? =9.8×?????×(100-18) ×0.0763/(18.868×10-6)2 =2.982×106
2
Gr Pr =2.982×106 ×0.696 =2.077×106 C=.48 n=.25
Nu=c(Gr Pr)n =0.48×(2.077×106) 0.25 =18.22
hc= Nu×?/d =18.22 ×0.02893/0.076 =6.934 W/（m2.K） qlc= ??d hc (tw - tf ) = ??×0.076×6.934×(100 – 18) =135.686 W/m
（2）辐射表面传热系数及单位管长散热量 6分
这是有两个表面所组成的封闭腔，且A2远大于A1。 A1 =??d
qlr=??A1(Eb1-Eb2) = 0.9×??×0.076×5.67×10-8×(3734 - 2914 ) =148.399 W/m qlr= ??d hr (tw - tf )
hr = qlr /??d (tw - tf ) =148.399/(??×0.076×(100 – 18) ) =7.58 W/（m2.K） （3）总表面传热系数及单位管长散热量 2分 h = hr+ hc = 6.934+ 7.58 =14.514 W/（m2.K） ql = qlr + qlc =135.686 +148.399 = 284.085 W/m
3、（12分）一台套管式换热器，在下列条件下运行，传热系数保持不变：冷流体
M2?0.20kg/s，c2?4180J/(kg?K)；入口温度40℃，出口温度95℃。热流体 M1?0.25kg/s，c1?2100J/(kg?K)，入口温度200℃。试求：
(1) 最大可能传热量? (2) 效能?
(3) 为减少面积，换热器应按顺流还是逆流方式运行?这两种方式下传热面积之比为多少? 解：（1）?max?Cmin(t1??t2??)?M1c1(t1??t2??)?0.25?2100?160?84000W
(2) ??Mc(t???t2?)??222?0.547 ?max84000 28
(3) M1c1(t1??t1??)?M2c2(t2???t2?)，得t1???112.4℃ 顺流： ?t??t1??t2??160℃，?t???t1???t2???17.4℃
?t?t???t??m?ln?t??64.3℃ ?t??逆流: ?t??t1??t2???105℃，?t???t1???t2???72.4℃
?t?t???t??m?ln?t??87.7℃ ?t??A逆A＝?t顺t?1.36，应以逆流为好。 顺?逆 2008-12-129