石油化工传热单元操作08详解.pptx

石油化工传热单元操作 授课教师：吕忠媛 2 对流传热 一、 对流传热速率方程和对流传热系数 二、 对流传热机理简介 1、热对流 流体流过固体壁面(流体温度与壁面温度不同)时的传热过程称为对流传热。它在化工传热过程(如间壁式换热器)中占有重要的地位。 3 4 对流传热是借流体质点的移动和混合而完成的，因此对流传热与流体流动状况密切相关。 对流传热 图1 对流传热的温度分布情况 2、对流传热分析 5 层流内层 缓冲层 湍流核心 湍流边界层 传热方式 热传导 热传导和对流 对流 3、 对流传热分析 温度梯度 较大 居中 较小 热阻 较大 居中 较小 对流传热是集热对流和热传导于一体的综合现象。对流传热的热阻主要集中在层流内层，因此，减薄层流内层的厚度是强化对流传热的主要途径。 4、虚拟膜 假设流体侧的的温度差和热阻都完全集中在壁面附近一层厚度为 ，的虚拟膜内，在这层虚拟膜中仅以分子热传导方式传递热量。 将实际的对流传热过程折合为一个通过虚拟膜厚为 的单纯导热过程。 6 4、虚拟膜 7 注意： 1、层流内层和虚拟膜是两个不同的概念，前者是实际存在的，后者是为了考虑问题的方便而引入的。 2、两者又有共同之处，流体主体的湍动程度愈大，虚拟膜和层流内层都会变薄，则在相同的温差下可以传递更多的热量。 5、对流传热速率方程 对流给热系数，W?m-2?℃-1 8 5、对流传热速率方程 温度差 局部对流传热系数 微分对流传热通量 牛顿冷却定律 传热方向 TTW T TW 热流体 采用平均传热系数表示： 10 5、对流传热速率方程 对热流体而言： 对冷流体而言： 若热流体走管内，冷流体走管外： 具体表达式： 热流体 冷流体 tw Tw t T 牛顿冷却定律并非从理论上推导的结果，而只是一种推论，是一个实验定律。 11 6、对流传热系数 物理意义：表示单位温度差下，单位传热面积的对流传热速率，W/(m2·℃)； ?反映对流传热的快慢， ?越大，对流传热越快； ?不是流体本身的物理性质，与流体的流动状态、有无相变、流体物性、壁面情况、流体流动的原因等有关。 12 7、热边界层 靠近壁面的存在温度梯度的薄流体层定义为热边界层。在热边界层以外的区域，流体的温度基本上相同，即温度梯度可视为零。 热边界层 图 4-14 平板上的热边界层