传热学例题

得r3=0.141m 故保温层厚度为：

（2）保温层中温度的分布 设保温层半径r处，温度为t，代入式可得：

解上式并整理得：

计算结果表明，即使导热系数为常数，圆筒壁内的温度分布也不是直线而是曲线。 例4-4 某列管换热器由φ25×2。5mm的钢管组成。热空气流经管程，冷却水在管间与空气呈逆气流流动。已知管内侧空气的αi为50W/（m2·℃）,管外水侧的α0为1000W/（m2·℃），钢的λ为45 W/（m2·℃）。试求基于管外表面积的总传热系数K。及按平壁计的总传热系数。

解：参考附录二十二。取空气侧的污垢热阻垢热阻由式知：

。

，水侧的污

所以

若按平壁计算，由式知：

由以上计算结果表明，在该题条件下，由于管径较小，若按平壁计算K，误差稍大，即为：

例4-5 在上例中，若管壁热阻和污垢热阻可忽略，为了提高总传热系数，在其他条件不变的情况下，分别提高不同流体的对流传热系数，即：（1）将αi提高一倍；（2）将α0提高 一倍。试分别计算K0值。

解：（1）将αi提高一倍

所以

（2） 将αo提高一倍

所以

计算结果表明，K值总是接近热阻大的流体侧的α值，因此欲提高K值，必须对影响K值的各项进行分析，如在本题条件下，应提高 空气侧的α，才有效果。

例4-6在一单壳程、四管程换热器中，用水冷却热油。用冷水管内流动，进口温度为15℃，出口温度为32℃。热油在壳方流动，进口温度为120℃，出口温度为40℃。热油的流量为１.25kg/s,平均比热为1.9kJ/（kg.℃）。若换热器的总传热系数为470 W/（m2·℃），试求换热器的传热面积。

解：换热器传热面积可根据总传热速率方程求得，即：换热器的传热量为：

1-4型列管换热器的对数平均温度差，先按逆流计算，即：

温度差校正系数为：

由图查得：

所以

故

例4-7在传热外表面积S0为300m2的单程列管换热器中，300℃的某种气体流过壳方并被加热到430℃。另一种560℃的气体作为加热介质，两气体逆流流动，流量均为1×104kg/h,平均比热均为1.05kJ/(kg.℃)。试求总传热系数。假设换热器的热损失为壳方气体传热量的10%。

解：对给定的换热器，其总传热系数可由总传热速率求得，即：

换热器的传热量为：

热气体的出口温度由热量衡算求得，即：

或