如何计算对流传热系数

null第四节 对流与对流传热系数 第四节 对流与对流传热系数 的获得主要有三种 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 ：用因次 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 法、再结合实验，建立经验关系式。 把理论上比较成熟的动量传递的研究成果类比到热量传递过程。 建立理论方程式，用 数学 数学高考答题卡模板高考数学答题卡模板三年级数学混合运算测试卷数学作业设计案例新人教版八年级上数学教学计划 分析的方法求出的精确解或数值解。这种方法目前只适用于一些几何条件简单的几个传热过程，如管内层流、平板上层流等。§4-15 影响对流传热系数的因素§4-15 影响对流传热系数的因素一、引起流动的原因(ρ1 - ρ2)g= ρ2 g β △ t 1 强制对流：通过外力对流体作功迫使流体流动2 自然对流：由于流体内部存在温度差而引起的流动 设ρ1、 ρ2 分别代 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 温度为t1、t2两点流体的密度，β为其平均体积膨胀系数； 如果 t1< t2 , 则 ρ1=ρ2 （1+β△t） 单位体积流体所产生的升力为 火α与流动的类型有关 null二、流体的流动型态：层流和湍流α↓湍流：有混合流动，Re↑层流内层厚度δ↓α↑三、流体的性质 对α影响较大的物性主要有 cp 、λ、μ和ρ 四、传热面的型状、大α小和位置 影响α值的有：传热管、板、管束等不同，传热面的形状，管子的排列方式，水平或垂直放置；管径、管长或板的高度等影响α的因数很多 null化工上常见的对流传热 流体无相变化时 流体有相变化时 强制对流传热 自然对流传热 蒸汽冷凝传热 液体沸腾传热 §4-16 因次分析在对流传热中的应用 §4-16 因次分析在对流传热中的应用 实验测定 α值因数多 因次分析方法无因次数群再实验确定关系一、无相变化时强制湍流下的α 七个物理量四个基本因次（质量M、长度L、时间θ、温度T ）3个无因次数群 null对流系数的准数 流体的流动状态和湍动程度对对流传热的影响 流体物性对对流传热的影响 二、无相变化时自然对流下的α Nu pr 自然对流对对流传热的影响 准数关联式是一种经验公式 null准数的符号与意义 L—传热面的特征尺寸 m null经验公式的应用应注意以下四点： 1、应用范围2、定性尺寸（特性尺寸） 各准数Nu、Re及Gr中的特性尺寸l代表哪一个尺寸，应遵照所选用的关联式中规定尺寸 3、定性温度 确定准数中流体的物性参数cp、μ、ρ等所依据的温度即为定性温度。 主要取决于建立关联式时采用什么方法而定 有的用膜温（即流体进、出口温度的算术平均值与壁面温度平均值，再取两者的算术平均值） 有的用流体进、出口温度的算术平均值§4-17 流体做强制对流时的 对流传热系数§4-17 流体做强制对流时的 对流传热系数一、流体在圆形直管内强制对流传热经验关联式为： 或 使用范围： 管长与管径之比 定性尺寸： L取管内径 di 定性温度取流体进、出口温度的算术平均值 流体被加热时n=0.4；冷却时n=0.3 从分发展段以后： null若使用条件不满足上述条件时，需修正： 乘以1.02~1.07的系数加以修正 （1）对于短管（2）壁温与主体温度相差较大 考虑壁温对粘度的影响 在壁温未知的情况下 当液体被加热时 当液体被冷却时 尚未从分发展，滞流内层较薄，热阻小 （3）管内层流 层流 导热 自然对流 对流传热→要求强化→避免层流 α↓p226式5-65和式5-66null（4）过渡流(Re=2000~10000) 因湍流不充分，滞流内层较厚，故热阻大而值减小，此时算得的值须乘以小于1的校正系数f （5）圆形弯管 离心力作用 扰动加剧 α↑乘以校正系数 （6）非圆形管道 两个途径： ⅰ、当量直径 ⅱ、直接根据有关经验公式计算 p227式5-70null分析式中各项物理参数对对流传热系数α带来的影响： ①其他参数一定， α与u的0.8次方成正比，说明增大流速有利于α的提高，但随u↑，阻力∑hf ↑，故应适当增大动力。 ②其它参数一定，u一定， α与d的0.2次方成反比，改变管径对α的影响不大。 ③其它参数一定，V一定， α与d的1.8次方成反比，改变管径，缩小管径将使 α ↑。null【补例】列管换热器的列管内径为15mm，长度为2.0m。管内有冷冻盐水（25%CaCl2）流过，其流速为0.4m/s，温度自-5℃升至15℃。假定管壁的平均温度为20℃，试计算管壁与流体间的对流传热系数。解：定性温度=(-5+15)/2=5 ℃有关手册查得5℃时25% CaCl2的物性为 则（层流）null   在本题条件下，管径较小，管壁和流体间的温度差也较小，粘度较大，因此自然对流的影响可以忽略，故α可用式(5-65)计算，即                                                                       而null【例5-16】已知Q’=4×105kJ/h，两个单程换热器：D=270mm，n=48，φ25×2.5mm，l=3m 问：（1）两个换热器能否满足要求？ （2）是并还是串？分析：满足工艺要求?K?αi?αo?Ri?Ro?A=nπdlΔtm?T1t1T2?t2?ε-NTUnull单独进行计算??二、管外强制对流二、管外强制对流1、流体绕单根圆管的流动情况null2、流体在管束外横向流过的对流传热式中常数C1C2和指数n见表5-5 错列的α比直列时大 适用范围 平均 αnull3、列管式换热器 null图5-30 α或使用范围： 特征尺寸：当量直径de ，根据管子排列形式分别计算； 三角形： 正方形： 流速，可由 流体走短路 4、无折流板，平流流动， α可用管内强制对流。 null三、提高对流传热系数的途径力求使流体在换热器中达到湍流 α↑管内 管外 u↑α ↑∑hf↑动力↑ 也可装置添加物 最佳流速 null【补例】某车间有一台运转中的单程列管式换热器，热空气走管程，由120℃降至80℃，其对流传热系数α1=50W/ m2·℃。壳程的水被加热，水进口温度为15℃，出口升至90℃，其对流传热系数α2=2000 W/ m2·℃。管壁热阻及污垢热阻皆可不计，换热器系逆流操作。试计算水量增加增加一倍时，水和空气的出口温度t2’和T2’为若干。 分析：原工况下T1t1T2t2Q = Q’α1α2ΔtmK?A?ms1cp1?ms2cp2?新工况下ms2↑m’s2=2ms2α’1=α1α’2 =20.8α2Q 和Q’均要变Q = Q’K?A不变对新旧工况进行比较来进行计算null解：①旧工况下 T1=120℃，T2=80℃，t1=15℃，t2=90℃ α1=50W/（m2·K），α2=2000W/（m2·K）， T 80←120 t 15 → 90△t 65 30(1)新工况下 α’2 =20.8α2nullT T’2 ← 120 t 15 → t’2△t T’2-15 120-t’2(2)(1)/(2)得：(3)(4)null(3)代入(4)，得：(5)联立(3)和(5)，得：t‘2=61.9℃， T '2=69.9℃ §4-17 流体作自然对流时的对流传热系数 §4-17 流体作自然对流时的对流传热系数 大容积自然 Nu=f(Pr,Gr) ①由图5-33和图5-34→ α ②式子系数C与指数n可由表5-6选取。 两种方法：定性温度用平均温度（膜温） 定性尺寸见表5-6§4-18 蒸汽冷凝时的对流传热系数§4-18 蒸汽冷凝时的对流传热系数1、膜状冷凝一、蒸汽冷凝的方式冷凝潜热化工生产中一般是膜状冷凝 2、滴状冷凝液膜是传热的主要热阻α比膜状冷凝时大几倍至十几倍null二、膜状冷凝的对流传热系数 1、蒸汽在垂直管外（或板外）冷凝冷凝液为滞流流动时：冷凝液为湍流流动时：null2、水平圆管外的α①单根 蒸汽冷凝器一般采用卧式的更为有利 与垂直放置比较②管束 null3、影响冷凝传热的因素液膜呈滞流：△t↑→冷凝速率↑→ δ↑→α↓ ⑴液膜两侧温差⑵凝液物性见公式⑶蒸气的流向与速度⑷蒸气中不凝性气体含量的影响 p↑→不凝性气体含量↑→冷凝时形成“气膜” →α↓↓ ⑸蒸气过热 ⑹冷凝壁面的影响null【补例】一蒸汽冷凝器，蒸汽冷凝给热系数α1=1000W/m2·℃，冷却水给热系数α2=100W/m2℃，已测得冷却水进、出口温度分别为t1=30℃，t2=35℃。如将冷却水的流量增加一倍，蒸汽冷凝量增加多少？（已知该蒸汽在饱和温度100 ℃下冷凝，且忽略热损失）分析：原工况下T1t1T2t2Q = Q’α1α2ΔtmK?A?ms1cp1?ms2cp2?新工况下ms2↑m’s2=2ms2α’1=α1α’2 =20.8α2Q 和Q’均要变Q = Q’K?A不变对新旧工况进行比较来进行计算null解：据题意可知本题中新工况下换热任务有变化，故可由 T 100←100 t 30 → 35△t 70 65式中，原工况时： null新工况时 α’2 =20.8α2T 100←100 t 30 → t’2△t 70 100-t’2∴ null由上式解得 ： t’2 =34.1℃ 则 蒸汽冷凝量之比为： 即新工况下蒸汽冷凝量为原工况时的1.64倍 讨论：Δt’m的变化幅度很小，而K’值的变化却较大， 即冷凝量的增加主要是由于传热系数K’值的提高而所引起的。 §4-19 沸腾时的对流传热系数§4-19 沸腾时的对流传热系数 在液体的对流传热过程中，在液相内部有液体不断汽化的过程，称为沸腾传热过程。沸腾方法： ① 大容积沸腾； ② 管内沸腾 1、沸腾曲线汽化中心 “粗糙壁面”具有的气化核心对沸腾很重要 null 自然对流：△t 较小≤5℃，α与q 都比较低；泡核沸腾或核状沸腾：△t >> 5~25℃，α与q 都急剧增大； △t > 25℃，不稳定， α与q 急剧下降膜状沸腾：临界点null工业上的沸腾装置多维持在核状沸腾状态 2、沸腾对流传热系数的计算大容积饱和核状沸腾(1) 各参数见p244。(2) 3、影响沸腾传热的因素(1)温度差的影响 应尽量在核状沸腾阶段进行操作。(2)操作压力的影响 ↑ p，强化对流传热过程。(3)液体物性的影响 (4)加热面的影响 壁面粗糙的，有利 表面张力小，有利 §4-20 对流传热系数关联式小结§4-20 对流传热系数关联式小结null的量级空气中水中油类中凝结传热 凝结传热 1、凝结的定义 ——蒸气与低于相应压力下饱和温度的冷壁面 相接触时，在壁面上凝结出液滴的现象 凝结换热实例 锅炉中的水冷壁 寒冷冬天窗户上的冰花 许多其他的工业应用过程 null膜状凝结：θ<90°,润湿能力强,凝结液能成片,凝结发生在液膜表面,传热须经过液膜,h较小 珠状凝结：θ>90°,润湿能力差,凝结液不能成片, 热阻较小，故h较大 在上述两种类型的凝结传中, 凝结液均是构成蒸汽与壁面间热交换的热阻载体一般：h珠=(5～10)h膜以上 如:温度高于100℃的水蒸汽在经过处理的铜表面上 珠状凝结时,平均凝结传热系数可达2.55×105W/m2.K. 膜状凝结的影响因素 膜状凝结的影响因素 1、不凝结气体的影响 影响机理： (1)冷壁面附近形成一不凝结气体层，增加了一项热阻 (2)不凝结气体的存在使壁面附近的蒸气分压下降，相 应的饱和温度下降，从而使凝结换热的驱动力下降 影响结果：使表面传热系数大大下降，换热削弱 影响程度：与压力、热负荷、运动速度等有关 例：纯净水蒸汽膜状凝结，h=5820-11630W/m•℃， 含有1%空气时，实验 证明 住所证明下载场所使用证明下载诊断证明下载住所证明下载爱问住所证明下载爱问 h值将下降60%左右