对流换热计算

对流换热计算对流换热计算的主要步骤•确定换热类型；•计算定性温度；•根据定性温度查取物性参数；•计算已定准则；•根据已定准则选取实验关联式；•核实题目条件与关联式条件是否吻合；•作相应的修正。例题1.水流过长、壁温均匀的直管时，从被加热到。管子的内径，水在管内的流速为，求表面传热系数和管内壁温度。mm20dm5lm/s2u3.25'ft℃6.34“ft℃m/s2u3.25'ft℃6.34“ft℃m5lmm20d解：该换热属于管内强制对流换热。定性温度查取物性参数计算已定准则选取实验关联式计算表面传热系数计算管子内壁温度，根据热平衡原理有检查所用公式的适用条件与题目是否相符KmW618.0f/sm10805.026f42.5Prf306.343.252121'fffttt℃4631097.410805.010202Reudf5.25842.51097.4023.0PrRe023.04.08.044.08.0fffNuKmW/79881020618.05.25823dNuhfffwffpttdlhttcdu'247.39dlhttfw℃例题在一次对流换热实验中，10℃的水以1.6m/s的速度流入内径为28mm、外径为31mm、长为1.7m的管子。管子外表面均匀地缠绕着电阻带作为加热器，其外还包有绝热层。设加热器总功率为42.05kW，通过绝热层的散热损失为2％，管材的导热系数为18W/mK。试确定：（1）管子出口处的平均水温；（2）管子外表面的平均温度。10℃水28311.6m/s解：热稳定时，加热器产生的热量等于通过绝热层散失的热量加上水在管内吸收的热量，所以水在管内吸收的热量为要求管外壁温度，必须首先知道管内壁温度。而管内壁温度的大小与管内流体与管内壁的换热有关，因此应先计算流体与管内壁的对流换热表面传热系数，此时的换热属于管内流体强制对流换热。kW21.41%2105.42%21'''ffpttcm2010191.4102814.36.17.9991021.41410432332''''''pifpfpffcdutuActcmtt℃•定性温度：•查取物性参数：•计算已定准则•选取公式•计算表面传热系数•根据热平衡计算内壁温度1520102121'fffttt℃27.8Pr,/sm10156.1,KmW/1065.58262fff46310875.310156.110286.1Refifud8.25027.810875.3023.0PrRe023.04.08.044.08.0fffNuKmW/4.525310281065.588.250232iffdNuhfwiltthA'℃5.67157.1102814.352531021.4133''fiflwitldhthAt从管内壁到管外壁进行的热量传递过程为通过圆筒壁的导热，所以可以根据圆筒壁导热量计算公式计算管外壁温度iowiwoddlttln21'3.895.672831ln7.11814.321021.41ln213'wiiowotddlt℃例题一个优秀的马拉松长跑运动员可以在2.5h内跑完全程（41842.8m）。为了估计他在跑步过程中消耗的热量，可以作这样的简化：把人体看成是高1.75m、直径为0.35m的圆柱体，皮肤温度作为柱体表面温度，取31℃；空气是静止的，温度为15℃。不计柱体两端的散热，试据此估计一个马拉松长跑运动员跑完全程的散热量（不计出汗散热的部分）。解：该问题属于外掠圆柱体的对流换热。定性温度：查取物性参数计算已定准则选取公式计算表面传热系数计算散热量2315312121tttwm℃702.0Pr,/sm1034.15,KmW/10164.2262mmm463100607.11034.1536005.210358.41842Remomud6.262702.0100607.10266.0PrRe0266.03/1805.053/1805.0mmmNuKmW/6.19103510164.26.262222ommdNuhJ105.5W55.603153175.135.014.36.196ttdHhtthAww例题•室内有一散热管道，布置如图。试计算该管道的散热量。假设管道表面温度为50℃，室内空气温度为10℃，管道的直径为10cm。10cm4m2m解：该问题属于自然对流换热。定性温度查取物性参数计算已定准则竖直管部分计算公式计算表面传热系数散热量3010502121tttwm℃701.0Pr,/sm1000.16,KmW/1067.2262mmm23tlgGrm10263232310047.41016273302105081.9mmTtlgtlgGr5.335701.010047.411.0Pr11.03/1103/1mmGrNuKmW/48.421067.25.33522lNuhmmW5.11210502101014.348.421ttdlhtthAww水平部分计算公式表面传热系数散热量总散热量62632232310059.51016273301010105081.9mmTtlgtdgGr8.20701.010059.548.0Pr48.04/164/1mmGrNuKmW/55.510101067.28.20222dNuhmmW8.27810504101014.355.52'22ttdlhtthAwwW3.3918.2785.11221