各种对流换热过程特征其计算公式.pptVIP

第十六章 各种对流换热过程的特征及其计算公式;第一节 受迫对流换热;管内受迫对流换热实验关联式;（2）入口段的热边界层薄，局部换热系数高。 层流入口段长度: 湍流时:;（3）特征速度及定性温度的确定 特征速度：计算Re数时用到的流速，一般多取截面平均流速。 定性温度：计算物性的定性温度多为截面上流体的平均温度（或进出口截面平均温度）。; ;定性温度为流体平均温度 （ 按壁温 确定），管内径为特征长度，管子处于均匀壁温。;3. 管内紊流时的准则方程 实用上使用最广的是迪贝斯－贝尔特公式： εlεRεt 加热流体时 冷却流体时 式中: 定性温度采用流体平均温度 ，特征长度 为管内径。; 实验验证范围： 此式适用与流体与壁面具有中等以下温差场合。;三、流体横掠圆管时的换热;; 外部流动：换热壁面上的流动边界层与热边界层能自由发展，不会受到邻近壁面存在的限制。; 虽然局部表面传热系数变化比较复杂，但从平均表面换热系数看，渐变规律性很明显。;2、流体横掠圆管束时的换热;第二节 自然对流换热; 定义： 由流体自身温度场的不均匀所引起的流动称为自然对流。; 在一般情况下，不均匀温度场仅发生在靠近换热壁面的薄层之内。在贴壁处，流体温度等于壁面温度tw，在离开壁面的方向上逐步降低，直至周围环境温 度t∞，如图5—26a所示。薄层内的速度分布则有两头小中间大的特点。 ;自然对流亦有层流和湍流之分。 以一块热竖壁的自然对流为例，其自下而上的流动景象示出于下图a。 在壁的下部，流动刚开始形成，它是有规则的层流；若壁面足够高，则上部流动会转变为湍流。 不同的流动状态对换热具有决定性影响：层流 时，换热热阻完全取决了薄层的厚度。从换热壁面下端开始，随着高度的增 加，层流薄层的厚度也逐渐增加。局部表面传热系数也随 高度增加而减小。;流体沿竖壁自然对流的流动性质和 局部表面传热系数的变化 ;从对流换热微分方程组出发，可以导出适用于自然对流换热的准则方 程式 。;一、无限空间自然对流换热;根据自然对流换热原则性准则方程，工程中广泛使用的是下列形式的关联式： ;;二、有限空间自然对流换热;讨论如图所示的竖的和水平的两种封闭夹层的自然对流换热 。;夹层内流体的流动，主要取决于以夹层厚度δ为特征长度的Gr数 ;（H/δ的实验验证范围为11～42）;第三节 蒸汽凝结换热;凝结换热的关键点 凝结可能以不同的形式发生，膜状凝结和珠状凝结 冷凝物相当于增加了热量进一步传递的热阻 层流和湍流膜状凝结换热的实验关联式 影响膜状凝结换热的因素 会分析竖壁和横管的换热过程，及Nusselt膜状凝结理论;?1 、凝结换热现象 ; (1)膜状凝结 ;(2)珠状凝结 ;一、膜状凝结分析解及关联式 ;;根据以上 9 个假设从边界层微分方程组推出努塞尔的简化方程组，从而保持对流换热理论的统一性。同样的，凝结液膜的流动和换热符合边界层的薄层性质。 ;下脚标 l 表示液相;考虑假定（3）液膜的惯性力忽略 ; 只有u 和 t 两个未知量，于是，上面得方程组化简为：;边界条件：;(2) 局部表面传热系数;(3) 修正：实验表明，由于液膜表面波动，凝结换热得到强化，因此，实验值比上述得理论值高20％左右;（4）当是水平圆管及球表面上的层流膜状凝结时，其平均表面传热系数为： ;2 膜层中凝结液的流动状态 ;对水平管，用 代替上式中的 即可。 并且横管一般都处于层流状态;;;计算方法：对于竖壁湍流膜状换热，沿整个壁面上的平均表面传热系数 ;利用上面思想，整理的实验关联式：;二、影响膜状凝结的因素; 4. 液膜过冷度及温度分布的非线性 如果考虑过冷度及温度分布的实际情况，要用下式代替计算公式中的 ， 5. 管子排数 管束的几何布置、流体物性都会影响凝结换热。 前面推导的横管凝结换热的公式只适用于单根横管。; 6. 管内冷凝 此时换热与蒸气的流速关系很大。 蒸气流速低时，凝结液主要在管子底部，蒸气则位于 管子上半部。 流速较高时，形成环状流动，凝结液均匀分布在管子 四周，中心为蒸气核。; 7. 凝结表面的几何形状 强化凝结换热的原则是尽量减薄粘滞在换热表面上的液膜的厚度。 可用各种带有尖峰的表面使在其上冷凝的液膜拉薄，或者使已凝结的液