第十五章 对流换热(少课时)讲解.ppt

第十五章　对流换热 分析对流换热的影响因素 相似理论及不同情况下对流换热计算 沸腾换热和凝结换热 §15-1 对流换热概念及牛顿冷却公式 对流换热的概念 对流换热的影响因素 牛顿冷却公式 一、对流与对流换热的概念 1、对流： 定义： 分类： 自然对流 ：起因：流体各部分密度不同 如：暖气片供暖时空气的流动 强制对流：起因：外界提供动力 如：空调制冷，暖风机供暖 2、对流换热 定义：流体与固体壁面之间既直接接触又有相对运动时的热量传递过程。 分析： 对流换热包含 热对流和导热 三、对流换热的影响因素 流动的起因和流态 流体有无相变 流体的物理性质 换热表面的几何因素 1、流动的起因和流态 受迫对流换热和自然对流换热 层流和紊流 层流：流速缓慢，流体分层，垂直于流动方向上的热传递主要靠导热，h 小 紊流：流体内各部分流体迅速混合，热传递主要依靠流体宏观的湍流脉动，h 大 2、流体的物理性质 对导热和对流产生影响的物性都将影响对流换热 导热系数λ， W/（m·K） 密度ρ， kg/m3 比热容 c , J/(kg·K) 动力粘度μ ， Pa·s （或运动粘度ν= η / ρ ，m2/s） 体膨胀系数αv， K-1 3、流体有无相变 无相变换热：显热传递热量 相变换热：沸腾换热和凝结换热过程中有潜热变化，沸腾换热中有气泡的强烈扰动，因此换热的规律和强度不同于单相流体，一般远高于单相流体的对流换热 4、换热表面的几何因素 几何因素影响流体的流动状态，因此影响流体的速度分布和温度分布 几何形状 尺寸 相对位置 表面粗糙度 四、表面传热系数的函数式 h ：表征对流换热强弱的参数 五、牛顿冷却公式 1、牛顿冷却公式 单位面积的换热量 或表示为： 流体被加热 流体被冷却 第二部分　相似理论及不同情况下　　　　　　　对流换热计算 §15-2　相似理论及其应用 §15-3　管内流体强制对流换热计算 §15-4　管外流体强制对流换热计算 §15-5　空间流体自然对流换热计算 研究对流换热的目的：获得表面传热 h 的数学表达式 实验法：利用相似原理指导下的实验研究方法 对流换热量的计算 步骤： 1.分析流动： 自然对流换热 大空间自然对流换热－－P192 有限空间自然对流换热－－P194 强制对流换热 管内－－表15-3 直管内层流P183 直管内过渡流P183 直管内紊流P184 弯管P185 管外 流体强制横向流过单管P188 流体强制横向流过管束P190 2.确定定性温度和定型尺寸:P180 3.确定Ｐr、Gr、Re 相关参数可从附录A-10和A-11中查取 4.确定Nu的计算公式并进行计算 5.由Nu求得表面传热系数h 6.热流密度或热流量的计算 相变换热 分类: 液体 气体 第六节、沸腾换热 一、沸腾换热概述 沸腾：在液体内部进行的汽化现象。 沸腾换热:是伴随相变的对流换热,表面传热系数要比无相变的对流表面传热系数大得多. 沸腾换热是制冷系统中蒸发器的主要换热方式. 分类：大空间沸腾 管内沸腾 二、大空间的沸腾换热机理和沸腾曲线 定义：在高于饱和温度的加热面沉浸于具有自由表面的液体中所发生的沸腾。 沸腾温差：Δt=ts-tw 经历阶段：自然对流： Δt＜5℃ 泡态沸腾： 5℃＜Δt＜25℃ 过渡沸腾： Δt 25℃ 膜态沸腾： 沸腾曲线 临界点：C 热流密度峰值：qmax 临界热流通量 三、管内沸腾换热过程 四、影响沸腾换热的因素 1、液体表面压力 压力低,沸点低,换热温差大,利于换热 2、不凝性气体 存在会使压力升高 3、液位高度 随液位的降低而升高 故满液式蒸发器内液位不能太高 4、沸腾表面结构 表面的微小凹坑容易产生汽化核心 沸腾换热计算 水在1~40bar的压力下： 注意：压力的单位为bar。 实验关联式 第七节、凝结换热 一、凝结换热概述 1、定义：工质在饱和温和下释放热量由气体转变为液态的过程 2、凝结的形式： 珠状凝结 液体与壁面润滑不好 膜状凝结 液体与壁面润滑良好 特点： 膜状凝结： 珠状凝结： 二、影响凝结换热的因