12．流体在管内流动而被加热，已知管长l，m，管径d，m，管内
流体质流量M，kg/m2，进口温度t`f，管壁为常热流边界条件，热
流密度为q，W/㎡，请写出计算表面传热系数h及管子进出口端
壁温t`w,t``w的详细步骤。
13．关于管内对流换热的热进口段长度有集中表达方式，它们各适
应什么条件？
（1）从管子进口到热边界层在管中心闭合前的一段
长度；
（2）当/x0和h=const前的一段长度;（3）
l/d=0.05Re.Pr.
14．外掠平板紊流局部表面传热系数沿板长的变化（图5－7）与
管内紊流进口段局部表面传热系数沿管长的变化（图6－1）两者
有明显的差别，请作一些分析。
15．以薄壁不锈钢管作导体通电加热在管内流动的气体，管子裸露
置于室内，试写出在稳定情况下，该管dx长微元段的热平衡关系。
已知钢管电阻微R，Ω/m；电流微I，A。
16．进口温度为10℃，质流量为0.045kg/s的空气在直径51mm，
长2m的管内被加热，壁温保持200℃，试用式（6－4）计算它的表面传热系数和出口温度。
17．黄铜管式冷凝器内径12.6mm，管内水流速1.8m/s，壁温维持
80℃，冷却水进出口温度分别为28℃和34℃，管长l/d>20，请用不同的关联式计算表面传热系数。
18．已知锅炉省煤器管壁平均温度为250℃，水的进出口温度为
5
㎡，试求所需管内径和长度（提示：
先按紊流计算，再校核Re）。
19．一盘管式换热器，蛇形管内径d＝12mm，盘的直径D＝180mm（以管中心距离计），共有四圈盘管。
若管内水进口温度为20℃，平均流速为1.7m/s，壁温为90℃，试估计冷却水出口温度。
20．水在热交换器管内被加热，管内径14mm，管长2.5m，壁温保持为110℃，求水在进口温度为60℃及流速u=1.3m/s时，通过热交换器后的温度。
21．管式实验台，管内径0.016m，长为2.5m，为不锈钢管，通以直流电加热管内水流，电压为5V，电流为911.1A，进口水温47℃，
水流速u=0.5m/s，试求它的表面传热系数及换热温度差。
（管子外
绝热保温，可不考虑热损失）
22．2.5kg/s的40℃的水进入50mm内径的管子，壁温85℃，管壁
粗糙度为0.0002，若管长为10m，计算出口水温及全管热流量。
23．空气在管内受迫对流换热，已知管径d=51mm，管长l=2.6m，
空气质流量M＝0.0417kg/s，进口温度t`f＝30℃，管壁的热流密度
q=12120W/㎡,求该管的平均表面传热系数h，空气在管子进口和出
口端的表面传热系数h`，h``，出口温度t``f，管壁进口和出口端的
壁温t`w,t``w。
实验点
空气温度
管壁温度
最窄截面
换热量
管径
风速
（W）
（mm）
1
23.0
184.8
11.05
288.0
25
2
9.5
152.0
12.67
286.0
25
3
9.1
107.7
25.69
282.0
25
4
21.0
112.4
25.04
282.0
25
5
17.6
105.0
27.60
287.0
25
6
20.6
151.5
13.98
283.0
25
7
23.0
195.0
13.70
520.0
50
8
10.8
160.8
15.65
523.0
50
9
9.6
117.6
29.38
510.0
50
10
21.0
155.0
20.02
517.0
50
11
14.3
136.0
24.04
536.0
50
12
20.2
119.1
34.35
533.0
50
13
21.0
125.0
31.83
519.0
50
14
10.8
104.0
36.94
523.0
50
15
9.5
124.0
17.20
284.0
25
16
21.0
102.0
31.39
280.0
25
24．水以1.3m/s的速度通过内径19mm，长为5.5m的管子，压降
为42mmHg,管壁平均温度为80℃，管内水平均温度55℃，试从类比律求表面传热系数，并与光滑管进行比较。
25．空气在管内以1.27m/s速度流动，平均温度tf＝38.5℃，tw＝
57.9℃，管内径d=22mm,长2.5m，试求空气的表面传热系数。
26．上题空气流速增加到u=3.5m/s，此时tf＝58.1℃，tw＝90.6℃，
试求表面传热系数。
27．套管换热器，内管外径d1＝12mm，外管内径d2=16mm，管长
400mm，内外管之间的环形流道内水流速u=2.4m/s，平均温度tf＝
73.1℃，内管壁温tw＝96℃，试求内管外表面的表面传热系数。
28．空气以0.0125kg/s流量流过直径50mm，长为6m的圆管，温度由23.5℃加热到62℃，试求在常壁温换热条件下管壁温度tw，
表面传热系数h及换热量Ф。
（建议用式（6－5）计算表面传热系
数）
29．已知椭圆管的长轴2a=26mm，短轴2b=13mm,用它做成的换热
-43
器每根管子的水流量为4×10m/s。
要求在壁温90℃时，把水从
32℃加热到48℃。
计算一根管的长度。
如果采用与该椭圆管周长相同的圆管在同样条件下完成水的加热，有需多长的圆管，两者相比差多少（%）?
并分析引起差别的原因是什么？
30．空气横向外掠单圆管换热研究试验台，实验管长0.3m，管径
有50mm和25mm两种，现测得如下表列的16个实验点数据。
试由数据整理出该次实验得到的空气横向外掠单圆管换热准则关联
式。
并构思这种实验台的构造及测试系统。
31．空气以25.5m/s的速度横向外掠直径35mm长0.5m的单圆管，
对流换热量为900W，管子前后空气平均温度25.3℃。
试确定管壁
温度。
32．直径14mm，长1.5m的管状电加热器垂直至于速度为3m/s的
水流中，水流过管子前后的平均温度为55℃，设加热器管表面允
许最高温度为95℃，计算它的最大允许电功率。
33．空气横向掠过单管，管外径12mm，管外最大流速u=14m/s，空
气温度tf＝30.1℃,壁温tw＝12℃。
求空气的表面传热系数。
34．空气横向掠过6排顺排管束，管束中最窄截面处流速
u=15.5m/s，空气平均温度为19.4℃，壁温tw＝67.8℃，管间距
S1/d=S2/d=1.2，d=19mm，求空气表面传热系数。
35．水横向掠过5排叉排管束，管束中最窄截面处流速u=4.87m/s，
平均温度t1=20.2℃,壁温tw=25.2℃，管间距S1/d=S2/d=1.25，
d=19mm，求水的表面传热系数。
36．空气横向掠过12排管子组成的叉排加热器，管径d=25mm,管
间距S1=50mm,S2=45mm。
管束的最窄截面处流速u=5m/s,空气平
均温度tf=60℃，试求管束平均表面传热系数。
如管束改为顺排，
其他条件不变，则表面传热系数为多少？
37．试求空气掠过黄铜管束的表面传热系数及出口温度。
已知管束为叉排，共4排，每排16根管，管长1m,管外径25mm，管间距
S1=50mm，S2=37.5mm,管内为1.43×10-5Pa绝对压力的蒸汽，空气
3
进口温度tf1=15℃,流量Vo=7500Nm/h。
（提示：
计算中略去蒸汽及
管壁热阻）。
38．试确定上题空气掠过管束时消耗的功率、单位面积换热量与功
率消耗之比。
已知该叉排管束的阻力系数为
=0.75Re–0..2
流过管束的压强降p=f2ρu2（μf/μw）0.14m,N/m2
式中m为排数，u为管间最大流量，m/s.
39．改变地37题中的管间距，令S1、S2按比例缩小或扩大，比例
为0.85、0.95、1.05、1.25、及1.5等，在其他条件均不改变的情况下，求单位面积换热量与功率消耗之比的变化。
40．由圆翅片管束（见图5-1）制成的蒸汽—空气加热器。
管束及
翅片管的换热及流动阻力计算关联式为
Nu=0.134Re0.681Pr1/3[（H-δ）/H]0.3[（H-δ）/δ]0.1134
（Re=103~2×104）
Nu=0.189[1+0.1（S1/d0-2）]Re0.685
Pr1/3（δ/H）0.304
（Re=2×104~5×104）
F=37.86Re-0.316（S1/d0）-0927（S1/S2）0.515
上述关联式定性温度为流体平均温度，定型尺寸为管外径do。
已
知管束参数为：
正三角形排列，管间距S1=70mm，6排，每排20根，
管长1.5m，do=25mm，翅片厚δ=0.5mm，翅片高H=20mm，翅片间距
（节距）b=3.5mm，空气质流量M=1.8kg/s,管壁温度tw=110℃，空
气进口温度tf1=10℃,试计算换热量及功率消耗。
41．一厚壁紫铜管，内置电加热器，悬吊于大于水槽中进行水平圆
筒壁自然对流换热实验研究，实验中管壁温度可作为常壁温处理，
求水在横管外自然对流表面传热系数，已知管外径d=30mm,水的
平均温度tf=37.1℃，壁温tw=64.5℃。
在这种情况下的实验数据为
什么可以作为常壁温处理？
42．直径50mm的立管，高0.5m，表面温度90℃，空气温度20℃，
试求管外壁空气自然对流表面传热系数。
43．水平蒸汽输送管外径d=0.3m，tw=450℃，环境温度tf=30℃，
试求每米长管子的自然对流散热损失。
44．外径76mm的暖气管，横穿室内，tw=100℃，室内温度tf=18℃，
计算管壁自然对流表面传热系数及单位管长散热损失。
45．顶棚表面温度13℃，室内温度25℃，顶棚4m×5m,试求自然
对流换热量及其表面传热系数。
46．倾斜放置，温度为45℃的1m×1m平板,热面朝上接受辐射热
2
300W/m，辐射热被全部吸收，然后以自然对流方式散出，环境温
度为0℃，板背面绝热。
试求稳态时，该板平均温度能达到的最大
值。
47．某实际工程设备是一个水平圆筒，其直径达5.5m，表面温度
355℃，放置在周围空气温度为35℃的环境中，现需要知道它的自
然对流表面传热系数，但因为实际设备太大，只能依靠模化实验研究它的表面自然对流换热，为此需要确定模化实验的圆筒模型
最小直径是多少？
根据现有条件，有两个模化方案可供选择，第1方案是：
模化实验在空气中进行，模型表面温度为80℃，室内空气温度控制为20℃。
第2方案是：
圆筒表面温度控制为80℃，并采用温度保持20℃的水代替空气在水槽中进行实验。
请计算这两个方案模化所用的实验圆筒直径各为多少？
并对方案的优缺点进行分析。
48．一常壁温竖式散热器，已知高度为650mm，在室温15℃时，它
的平均自然对流表面传热系数为
2
2
4.82W/（m
·℃），散热面积2m，
试确定表面温度。
该散热器内充油，热源为市电，请计算它的自然对流散热的电动率。
2
49．面积为1×1（m）的加热板，垂直吊放在空气中，每边的功率
3100W，设其中1/2是以自然对流方式散出的，空气温度为20℃，
试计算板的局部表面温度及局部表面传热系数沿板高的变化，并
绘出它的变化曲线（可每隔0.1m为一个计算点）。
50．若上述电热板置于水中情况如何？
如果再将功率增加10倍，
板表面局部温度及局部表面传热系数又如何？
51．将49题中的板作为常壁温边界条件处理，计算它的壁面温度
[用式（6-19）计算]。
并与作为常热流条件处理时，板的半高度
处的壁温相比较。
52．一辐射采暖板tw1=120℃，空气温度tf=13℃，板高0.75m，宽
1.8m，热面倾斜45o，求它的自然对流表面传热系数及其对流换热
量。
53．某建筑物墙壁内空气夹层厚δ=75mm，高2.5mm，两侧壁温分
别为tw1=15℃，tw2=5℃，求它的当量表面传热系数及每平方米通
过夹层的热量。
54．在Grδ<2000时，垂直空气夹层的换热过程相当于纯导热过程，
试求在这种情况下到热量为最小时的夹层厚度。
已知tw1=15℃，
tw2=5℃，并求导热量。
55．计算垂直空气夹层的热流密度随夹层厚度的变化，要求每隔
1mm为一个计算点，厚度有1mm到50mm，其他条件同例题6-8，即夹层高度为0.5m，两壁温度分别为-15℃和15℃，将计算结果绘制成图线，并分析热流密度随厚度的变化趋势。
56．计算热面在下的水平空气层的热流密度随夹层厚度的变化，要求每隔1mm为一个计算点，厚度有1mm到50mm，已知夹层宽度远
大于厚度，两壁温度分别为-15℃和15℃，将计算结果绘制成图线，
并分析热流密度随厚度的变化趋势。
57．垂直平壁高2.5mm，表面温度为30℃，空气温度10℃。
试确
定空气自下而上掠过此壁的速度高于若干m/s时，该壁的换热可
作为受迫对流换热处理？
低于若干m/s时，可作为纯自然对流换
热处理？
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