竖壁表面层流膜状凝结的局部冷凝换热系数的计算公式

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1、1、当冷凝换热温差增大时，冷凝换热系数是增大还是减小？为什么？说明冷凝器为何多采用横管结构，结合工程实际举例说明强化冷凝换热应采取的措施。1）根据努塞尔膜状凝结换热理论，竖壁表面层流膜状凝结的局部冷凝换热系数的计算公式如下：（1）整个表面的平均冷凝换热系数的计算公式如下：（2）故当冷凝换热温差增大时，冷凝液膜的厚度增加，即增加了冷凝换热的热阻，冷凝换热系数减小。2）对于冷凝器竖管结构，冷凝换热系数如（2）式：对于冷凝器横管结构，冷凝换热系数为：（3）由换热系数公式（2）、（3）可知，当L/d＝50时，横管的换热系数是竖管的两倍，因此多采用横管

2、结构。当冷凝换热为传热过程的主要热阻时，需采取措施提高冷凝换热系数，工程上多采用铜管加肋的方法提高冷凝换热系数2、结合外掠平壁层流对流换热的求解，试述由边界层控制方程得到精确解和利用边界层积分方程式得到近似解两种方法的主要步骤、特点并比较其结果。3、试说明管内充分发展的湍流换热和层流换热的本质区别，并分别简述其换热系数的计算方法及步骤。4、同样是层流对流换热，为什么外掠平壁的Nu～Re1/2，而管内充分发展的则hX＝常数？5、试结合Rohsenow的大容器核态沸腾换热关系式说明汽泡跃离加热面的运动是影响换热的最重要的因素。解：罗森诺认为，沸腾

3、换热时，气泡的成长和脱离引起液体跟随气泡脱离的尾迹而产生的局部干扰，强化了对流换热。基于这种设想，沸腾换热的计算仍采用下列类似于单相对流换热准则关系式的形式，即随着热负荷的提高，加热面上活化汽核增多，跃离和伺服周期均值随之缩短。与此同时，气泡的迅速产生和跃离使它的惯性影响增加，从而使跃离直径下降，这些因素都会引起跃离频率的提高，邻近加热面的液层的对流是和加热壁面进行换热的主要因素。正是由于大量气泡的增长和跃离，使气泡跃离直径下降，邻近加热面的液层受到强烈扰动，这正是沸腾换热系数十分高的原因。6、一温度为120℃、高为1.2m的竖壁，放置于温度

4、为20℃的空气中，试计算离竖壁下端0.25m处的局部表面换热系数。该壁面上是否会出现湍流边界层？如果出现的话，过渡为湍流边界层的位置在何处？已知20℃的空气。解:1）将竖壁看成常壁温,先以定性温度tr=(tw+t∞)/2=(120+20)/2=70℃查空气的热物理参数.据<对流换热>附表1查得λ×100=2.96W/(m.℃)a×106=28.6m2/sμ×106=20.6pa.sν×106=20.02m2/sPr=0.694据伊德给出的近似函数表示式（8－12）将查得Pr=0.694代入该式算得①边界条件y=0:u=v=0,t=tw℃,在x

5、=0.25m处的格拉晓夫准则数②③结合①②③式可以计算出假定在处出现湍流边界层应满足瑞利数即可以解得在0.25m处的局部换热系数为4.47W/m2.℃。并且该竖壁会出现湍流边界层,出现位置在0.461m处7、常压下20℃的空气以10m/s的速度外掠表面温度为45℃的平壁，试计算离平壁前缘50mm、100mm、200mm、300mm以及10m、15m处局部表面换热系数，并分析外掠平壁对流换热系数随距平壁前缘距离x的变化规律，比较层流、湍流时的对流换热系数并给以说明。已知20℃的空气l=0.0259W/(m.K)。解：查附录1干空气(t=20℃时

6、)的物性参数：本问题属于外掠平壁常壁温情况，外掠平壁层流边界层流动常壁温情况下：外掠平壁湍流边界层流动常壁温情况下：判断层流与湍流的标准：当超过临界值时，层流边界层开始向湍流边界层过渡。外掠平壁通常取有代表性的值：其计算结果如下表:可得,当超过临界值时，层流边界层开始向湍流边界层过渡，经过一段过渡区进入湍流边界层。x(m)0.050.10.20.30.8151015u(m/s)101010101010101010ν(m2/s)1.57E-051.57E-051.57E-051.57E-051.57E-051.57E-051.57E-051.5

7、7E-051.57E-05Rex3.18E+046.37E+041.27E+051.91E+055.10E+056.37E+053.18E+066.37E+069.55E+06状态层流层流层流层流湍流湍流湍流湍流湍流λ0.02590.02590.02590.02590.02590.02590.02590.02590.0259Pr0.7030.7030.7030.7030.7030.7030.7030.7030.703Rexn178.46252.38356.92437.133679243983159388277511383843Prn0.890

8、.890.890.890.810.810.810.810.81hx(W/m2·℃)26.4718.7213.2310.8127.9626.7419.3816.871