传热对流计算.pptVIP

第三章 传热 一、给热系数的影响因素 二、给热过程的因次分析 三、流体无相变时的给热系数 四、流体有相变时的给热系数 二、因次分析法在给热中的应用 三、流体无相变时的给热系数 四、流体有相变时的给热系数 应用范围： Re=2×103~106 定性尺寸： 当量直径de。 定性温度： 除μw取壁温以外，其余均取液体进、出口温 度的算术平均值。 当量直径可根据管子排列的情况分别用不同式子进行计算： 管子呈正方形排列时： 管子呈三角形排列时： 管外流速可以根据流体流过的最大截面积A计算 管内给热系数： 圆形直管 湍流 高粘度 层流 无自然对流 有自然对流时 过渡流 非圆形管： 弯管： 3、自然对流 对于大空间的自然对流，比如管道或传热设备的表面 与周围大气层之间的对流传热，通过实验侧得的c,n的值在 表5-5中。 定性温度 ： 壁温tw和流体进出口平均温度的算术平均值，膜温。 4、提高给热系数的途径 1）流体作湍流流动时的传热系数远大于层流时的传热系 数，并且Re↑，α↑，应力求使流体在换热器内达到湍流流 动。 2）湍流时，圆形直管中的给热系数 α与流速的0.8呈正比，与管径的0.2次方呈反比， 在流体阻力允许的情况下，增大流速比减小管径对提高给热系数的效果更为显著。 3）流体在换热器管间流过时，在管外加折流板的情况 给热系数与流速的0.55次方成正比，而与当量直径的 0.45次方成反比 设置折流板提高流速和缩小管子的当量直径，对加大对 流传热系数均有较显著的作用。 4) 不论管内还是管外，提高流u都能增大给热系数， 但是增大u，流动阻力一般按流速的平方增加，应根据具 体情况选择最佳的流速。 5）除增加流速外，可在管内装置如麻花铁或选用螺纹管 的方法，增加流体的湍动程度，给热系数增大，但此 时能耗增加。 1、蒸汽冷凝时的给热系数 冷凝给热：蒸汽与低于饱和温度的冷壁接触，释放出潜热后冷凝为液体，这一过程称为冷凝给热。 1）蒸汽冷凝的方式 a) 膜状冷凝： 若冷凝液能够浸润壁面，在壁面上形成一完 整的液膜 b)滴状冷凝： 若冷凝液体不能润湿壁面，由于表面张力的作 用，冷凝液在壁面上形成许多液滴，并沿壁面 落下 * * 第四节 给热系数关联式 三、对流传热系数的影响因素 1. 流体的种类和相变化情况——牛顿流体/非牛顿流体、有相变/无相变 2. 流体的物性——密度、粘度、导热系数、比热容 3. 流体流动的状态——层流/湍流 4. 流体流动的原因——自然对流/强制对流 自然对流：由于流体内部温度差造成的密度差，引起流体的流动。 强制对流：由于外力和压差而引起的流体的流动。 单位体积流体所受的浮升力： 5. 传热面的形状、大小及位置 对流传热系数 无相变 有相变 强制对流 自然对流 管内 圆形直管 弯管 非圆形直管 管束外的垂直流动 管间流动 蒸汽冷凝 液体沸腾 管外 单管外的垂直流动 层流 过渡区 湍流 α 的获得主要有三种方法： 1．理论分析法： 2．因次分析法* ： 3．实验法： 将影响给热的因素无因次化，通过实验决定无因次准数之间的关系。 对少数复杂的对流传热过程适用 建立理论方程式，用数学分析的方法求出 α的精确解或数值解。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。 常用方法 1、流体无相变时的强制给热过程 列出影响该过程的物理量，并用一般函数关系表示： 确定无因次准数π的数目 确定准数的形式 (1)列出物理量的因次 物理量因次 物理量 因 次 (2)选择m个物理量作为i个无因次准数的共同物理量 不能包括待求的物理量 所选m个物理量本身不能组成无因次准数 选择的共同物理量中应包括该过程中所有的基本因次。 选择l、λ、μ、u作为三个无因次准数的共同物理量 (3)因次分析 将共同物理量与余下的物理量分别组成无因次准数 对π1而言，实际因次为： ——流体无相变强制对流时的准数关系式 2、自然对流传热过程 包括7个变量，涉及4个基本因次， ——自然对流传热准数关系式 准数的符号和意义 准数名称 符号 准数式 意义 努塞尔特准数 （Nusselt） Nu 表示给热的系数 雷诺准数 （Reynolds） Re 确定流动状态的准数 普兰特准数 （Prandtl） Pr 表示物性影响的准数 格拉晓夫准数 （Grashof） Gr 表示自然对流影响的准数 3、应用准数关联式应注意的问题 1）定性温度：各准数中的物理性质按什么温度确定 2）定性尺寸：Nu，Re数中 应如何