浙江大学传热学2006年真题解析
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
浙江大学传热学2006年真题解析
三、计算题（每小题9分，共计45分）
1.用一个外径（直径）为25m m 、壁厚为2m m 的钢管作换热表面，已知管外烟气侧的换热系数2
110.W
m K
，管内水侧换热系数2
4300.W
m K
，烟气平均温度450o c ，水的平均温
度50o c ，钢管的导热系数为40.W m k
。若可以忽略钢管的曲率影响，按平壁公式进行计算，
试求： 1） 传热系数
2） 当运行一段时间后管内壁上结了厚1m m 、导热系数为1.2.W m k
的水垢，外壁面结了
厚1m m 、导热系数为0.5.W m k
的灰垢时，求每米管长的热流量和管子的外壁温度，并与
两侧均未结垢前作比较。
解：设钢管的外径为025d m m =，壁厚2m m δ=，烟气侧的换热系数为2
110.o W h m K
=，
水侧的换热系数为 2
4300.W
hi m K
=，钢管的导热系数40.W
m k
λ=，烟气的平均温度
为 450o
f t c =，水的平均温度为50o
s t c =，水垢的厚度11m m δ=，水垢的导热系数
1 1.2.W
m k
λ=，灰垢的厚度21m m δ=，灰垢的导热系数20.5.W
m k
λ=
1）按平壁公式进行，它的传热系数为 2
11
106.38.1110.00214300
40
110
s
W
k m K
h h δλ
=
=
=+
+
++
2）设未结垢时每米管长的热流量为1Φ，管子外壁温度1t ，结垢后每米管长的热流量为2Φ，管子外壁温度2t ，传热系数为2k 对于结垢后的管子，它的传热系数为 2
2212
1
1
1
81.77.10.0020.0010.0011114300
40
0.5
1.2
110
s
W
k m K
h h δδδλ
λλ=
=
=+++++
+
+
+
它的每米管长的传热量为
()()22281.77 3.140.025*******.58f s o f s k A t t k d t t W πΦ=-=⨯⨯⨯-=⨯⨯⨯=
管子的外壁温度为（这里我们认为管子的外壁温度是灰垢表面的温度，如果认为管子的外壁温度是金属管外表面的温度，那么再运用一下热阻分析的方法就可得出）
2
200
1f t t h d π-Φ=
，代入数据 2
4502567.581
110 3.140.025
t -=
⨯⨯，得 2152.65o t c =
对于未结垢管长，它的每米管长的传热量为
()()1106.38 3.140.025*******.33f s o f s kA t t k d t t W πΦ=-=⨯⨯⨯-=⨯⨯⨯=
管子的外壁温度为 1
100
1f t t h d π-Φ=
，代入数据 1
4503340.331
110 3.140.025
t -=
⨯⨯，得 163.16o t c =
由于水垢和灰垢的生成，使每米管长的传热量减少了772.75W ,管子外壁的温度升高了
89.49o
c 。
2 有一水平放置的热水管道。用保温材料保温，保温层外径200m m ，外表面平均温度45o c ，周围空气温度15o c ，试计算每米长蒸汽管道上由于自然对流而引起的散热量。已知空气的
物性：
3
1.165kg m
ρ=， 1.005.p kJ
c kg k
=，
2
2.6710.W m k
λ-=⨯，
2
6
16.010m
s
υ-=⨯，
推荐的适用公式：()
0.25
0.53.Pr m m m Nu Gr = ()4910Pr 10m m Gr <<
解：设保温层外径为0200d m m =，外表面平均温度045o
t c =，周围空气温度15o
f t c =，
定性温度为m t ，每米长蒸汽管道上由于自然对流而引起的散热量为
我们由定性温度公式 02
f
m t t t +==4515302
o
c +=
由格拉晓夫数公式 ()()()()
3
3
3
07
2
2
2
6
9.845150.2
3.0310161027330f o
v m m
g t t d g tl
G r T αυ
υ-⨯-⨯⨯-⨯∆=
=
=
=⨯⨯⨯⨯+
6
3
2
1.16516.010 1.00510
Pr 0.7022.6710
p p m c c a
μρυυλ
λ
--⨯⨯⨯⨯=
=
=
=
=⨯
7
7
Pr 0.702 3.0310 2.1310m m G r =⨯⨯=⨯ 在上述公式的适用范围，则
由 ()
0.25
0.53.Pr m m m Nu Gr =
()0.25
7
0.532.13
1036.01
hd λ
=⨯=