第九章对流传热分解.ppt

由 表面传热系数的一般关联式 对自然对流 其指数函数形式为 上式称为准则关联式，其中C、m、n为常数，均由不同情况时的具体条件进行实验测定后，再由该式计算表面传热系数h。 对强制对流 升力的影响较大，Re的影响可忽略 表面传热系数的一般关联式 1.应用范围 2.定性温度 在使用准则关联式确定表面传热系数h时，必须注意: 即建立准则关联式时的实验范围，一般指Re、Pr、Gr的数值范围，使用时不能超出该范围。 确定准数中流体物性所依据的温度就是定性温度。 其确定方法不尽相同。 3.特征尺寸 对对流换热有显著影响的几何尺寸，在建立准则 关联式时就定为特征尺寸。 如管内径、当量直径 等 §9.3 流体有相变时对流换热 膜状凝结 1.蒸汽凝结的两种方式 珠状凝结 一、凝结换热 高强度换热 蒸汽和低于相应压力下饱和温度的冷壁面相接触 时，就会放出汽化潜热，凝结成液体附着在壁面上。 此现象即为凝结换热。 如果凝结液能够很好地润湿壁面，就会在壁面上形成连续的液体膜，这种凝结形式称为膜状凝结。 膜状凝结的表面传热系数主要取决于凝结液的性质和液膜的厚度。 膜状凝结 液膜越厚，其热阻越大，表面传热系数也越小 蒸汽凝结潜热以导热的方式通过液膜到达壁面，液膜 几乎集中了凝结换热的全部热阻。 工业冷凝器的设计均以膜状凝结换热为计算依据。 冷壁 珠状凝结 如果凝结液不能很好地润湿壁面，则因表面张力的作用将凝结液在壁面上集聚为许多小液珠，并随机地沿壁面落下，这种凝结称为珠状凝结。 其表面传热系数远比膜状凝结时的大，有时大到几倍甚至几十倍 。 珠状凝结时蒸汽不必通过液膜的附加热阻，而直接在传热面上凝结 （1）蒸汽的流速和流向 3.影响蒸汽凝结换热的因素 蒸汽流速较大（介于10～25m/s）时，若蒸汽与液膜流动方向一致，液膜将加速变薄，表面传热系数增大；当流动方向相反时，液膜将减速增厚，表面传热系数减小。 以水蒸气膜状凝结为例，一般认为: 蒸汽流速小于10m/s时，流速对传热影响很小，可忽略不计。 蒸汽流速很大（大于25m/s）时，将会把液膜吹离表面，不论流向如何，都会使表面传热系数增大。 （2）蒸汽中含有不凝性气体 如空气、氮气等，即使含量极微，也会对凝结换热产生十分有害的影响 。排除不凝结气体是保证制冷系统冷凝器正常运行的关键。 （3）过热蒸汽 影响蒸汽凝结换热的因素 如水蒸气中含有1％的空气能使凝结表面传热系数降低60％ 实验研究表明，水蒸气的过热度对凝结传热影响不大。 一般冷凝器中蒸汽的过热度都不大，传热计算中可按 饱和蒸汽处理。 “ ” “ ” 第九章 对流传热 建筑与环境工程系 学习导引 本章主要介绍的是对流换热。 牛顿冷却公式——提供了对流换热换热量的计算方法，通过它，定义了表面传热系数，从而使复杂的对流换热问题得以简化??最终的对流换热问题集中于表面传热系数的求取。 关于表面传热系数——不同情况下的准则关联式。 基本要求 本章重点是掌握牛顿冷却公式，了解不同情况下表面传热系数的计算，通过学习应达到以下要求： 1.理解对流换热的基本概念，了解对流换热的过程及分类。 2.理解牛顿冷却公式的物理意义，会应用牛顿冷却公式计算流体与固体壁面间的对流换热量。 3.理解表面传热系数的定义和物理意义，了解影响表面传热系数的因素。 4.了解主要的无因次准数的含义。 5.了解常见的无相变和有相变对流换热的换热特征。 6.了解影响凝结换热和沸腾换热的因素。 主要内容 §10.1 对流换热概述 §10.2 流体无相变时的对流换热 §10.3 流体有相变时对流换热 §10.1 对流换热概述 一、对流换热过程分析 二、牛顿冷却公式 三、对流换热的影响因素 一、对流换热过程分析 当流体在管内湍流时，在传热方向上截取一截面A-A，各层界面处的温度变化为: th t?h tw1 tw2 t?c tc 湍流主体的传热以热对流为主； 缓冲层的传热以导热和热对流进行 ; 层流底层的传热以导热的方式进行。 因此，对流换热的热阻主要集中在流体的层流底层内，减薄层流底层的厚度是强化对流换热的主要途径。 该层温差很大,热阻也大 流体在管内湍流时, 其流动状况由层流内层、缓冲层和湍流主体组成 二、牛顿冷却公式 1、由牛顿1702年提出，是用于对流换热量的计算公式。 或 ? : 热流量，W； A : 换热面积，m2； h : 表面传热系数，W/（m2?K）； △t : 对流换热温差，