外径为60mm。已知在定性温度70 oC下重油的物性数
o据：ρ=900kg/m3；cp=1.88kJ/（kg·C）；λ=0.174 W/o（m·C）；运动黏度ν=2×10-3m2/s；β=3×10-41/ oC。试
问蒸汽对重油的热传递速率为多少，（单位为kW/m2 ）?
已知：水平管加热外部重油，d＝60mm， tm=20C，
tw=120oC，70oC
下，ρ=900kg/m3；
oo
cp=1.88kJ/（kg·C）；λ=0.174 W/（m·C），
o
ν=2×10-3m2/s；β=3×10-4/ oC。
求： q=?
解： 属大容积自然对流，
Gr?3?43?g?td?cp?2?3?10?9.81?(120?20)?0.06(2?103?3)2?15.9
4Pr???cpv???1.88?10?2?100.17445?3?900?1.94?10
GrPr?15.9?1.94?10?3.09?10
查教材可得：A＝0.54，b＝0.25
??A?d(GrPr)b?0.54?0.1740.060?(3.09?10)350.25?36.9W/m?C22q??(tw?tm)?36.9?(120?20)?3.69?10W/m
8. 室内水平放置两根表面温度相同的蒸汽管，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（GrPr）=109。试问两管路单位时间、单位面积的热损失比值为多少？
解：∵Gr?Pr?d
3∴(Gr?Pr)1?(d1d2)(Gr?Pr)2?10?10?1033912
3查表6-5，两者均在3区域，A=0.135，b?1
∵q?∴
q1q21d(Gr?Pr)b
1121??1?2d(Gr?Pr)1310?1?2[]?10?(9)3?1d1(Gr?Pr)210
9. 饱和温度为100oC的水蒸气在长3m、外径为0.03m的单根黄铜管表面上冷凝。铜管竖直放置，管外壁的温度维持96 oC，试求：（1）每小时冷凝的蒸汽量；（2）又若将管子水平放，冷凝的蒸汽量又为多少？ 已知：ts＝100oC，tw＝96 oC，L＝3m，d＝0.03m 求： （1）W竖放；（2）W水平 解： 查100oC，水，r＝2258kJ/kg
tm?ts?tw2?100?962?98?C
查98 oC，水，ρ=960kg/m3，μ＝0.290cp，λ＝0.682W/m·K
（1） 设凝液为层流，则竖放时
1
???gr????1.13???L?t??4?L?t?23?432???7.42?10W/m?K?4?7.42?10?3?43
<2000计算有效
?3.72?10?3 验Re
qm?Qr?r0.29?10?3?2258?1033?544??L?d?tr?7.42?10?3?3.14?0.03?42258?103kg/s
（2） 水平放，仍设层流
11
???L??3?4?0.64???0.64????2.02?d0.03????434
2 ∴???2.02?7.42?10 ∵q ∴qm?1.50?10W/m?K
?3????
???qm?2.02?3.72?10?3m?7.51?10kg/s
验Re?4qm??4?7.51?103?0.29?10?3?3L???34.5<2000计算有效
10. 在列管式换热器中用冷水冷却油。水的直径为?19×2mm的列管内流动。已知管内水侧对流传热
o
系数为3490 W/（m2·C），管外油侧对流传热系数为o258 W/（m2·C）。换热器在使用一段时间后，管壁两o侧均有污垢形成，水侧污垢热阻为0.00026m2·C/ W，o油侧污垢热阻为0.000176 m2·C/ W。管壁导热系数λo为45 W/（m2·C），试求：（1）基于管外表面积的总传
热系数；（2）产生污垢后热阻增加的百分数。 解：（1）总传热系数K0
K0?11?0?RS0?bd0?dm?RSid0di?d0
?idi1
?12581?0.000176?0.00245?1917?0.00026?1915?193490?15??2080.0048o
W/（m2·C）
（2）产生污垢后热阻增加百分数为
0.000176?0.00026?1915?100%?11.8%?0.0048??0.000176?19??0.00028??15?
11. 热气体在套管换热器中用冷水冷却，内管为?25×2.5mm钢管，热导率为45W/（m·K）。冷水在管内湍流流动，对流传热系数α 1=2000 W/（m2·K）。热气在环隙中湍流流动，α 2=50 W/（m·K）.不计垢层热阻，试求：（1）管壁热阻占总热阻的百分数；（2）内管中冷水流速提高一倍。总传热系数有何变化？（3）环隙中热气体流速提高一倍，总传热系数有何变化？ 已知：内管为?25×2.5mm，?＝45W/（m·K），管内冷水湍流α 1=2000 W/（m2·K），管内热气湍流α 2=50 W/（m2·K）
求：（1）管内热阻分率，（2）内管中冷水流速增
倍，K＇（3）管隙中冷水流速增倍，K”解：（1）
?1d2d2d21K???ln???d2?d1?2?11?????12
?1 总热阻 管壁热阻
0.0250.0251??10.025???ln??2?450.0250??20000.02?48.3W/m2?K
1K?0.02m1K/W2
0.0250.02?6.2?10?3d22?lnd2d1?0.0252?45lnmK/W2
故管壁热阻分率为（2）∵??u
0.86.2?100.021?3?0.3%
∴???210.8?1?20.8?2000?3.48?10W/mK?132
210.0251???3K?????6.2?10??30.0250??3.48?10?49.0W/mK
增加K??KK?49.0?48.348.3?1.3%
2（3）??2?20.8?2?20.8?50?87.1W/mK?1
21??10.025?5K?????6.2?10??20000.0287.1???82.1W/m?K
增加K???KK?82.1?48.348.3?69.9%
由上可知，管壁热阻往往占分率很小，可忽略；提高K值强化传热，应在?2上着手。
12. 在下列各种列管式换热器中，某种溶液在管内流动并由20oC加热到50oC。加热介质在壳方流动，其进、出口温度分别为100oC和60oC，试求下面各种情况下的平均温度差。
（1）壳方和管方均为单程的换热器。设两流体呈逆流流动。
（2）壳方和管方分别为单程和二程的换热器。 （3）壳方和管方分别为二程和四程的换热器。 解：（1）由对数平均温度差知
???tm?t2??t1ln?t2?t1??100?50???60?20?ln5040?44.8o
C
?60 （2）R?10050?20?1.33
P?50?20100?20?0.375