化工原理电子课件[北京化工大学].pptVIP

4.3 对流传热 4.3.1 对流传热过程分析 4.3.2 对流传热速率 4.3.3 影响对流传热系数的因素 4.3.4 对流传热系数经验关联式的建立 4.3.5 无相变时对流传热系数的经验关联式 4.3.6 有相变时对流传热系数的经验关联式;3.3.1 对流传热过程分析;dt;3.3.2 对流传热速率——牛顿冷却定律;式中 ?t──总有效膜厚度； ?e──湍流区虚拟膜厚度； ? ──层流底层膜厚度。;1. 牛顿冷却定律是一种推论，假设Q∝?t。 ;4.3.3 影响对流传热系数?的因素;5. 是否发生相变 蒸汽冷凝、液体沸腾 ?相变 ?无相变;4.3.4 对流传热系数经验关联式的建立; ;二、实验安排及结果整理 以强制湍流为例：Nu＝CReaPrk 1．采用不同Pr的流体，固定Re lgNu＝klgPr＋lgCRea 双对数坐标系得一直线，斜率为k;定性温度的取法：;一、流体在管内的强制对流; 特征尺寸为管内径di 流体被加热时，k＝0.4；被冷却时，k＝0.3。;强化措施： u?,??u0.8? ? ? d?, ??1/d0.2 ? ? ? 流体物性的影响，选?大的流体? ? ?;以下是对上面的公式进行修正： (1)高粘度 ;(2) l/d60 ?? ??;(5) 非圆形管强制湍流; 例题4.3.1 一列管式换热器，由38根?25×2.5mm的无缝钢管组成，苯在管内流动，由20℃加热到80 ℃，苯的流量为8.32kg/s，外壳中通入水蒸气进行加热，求： （1）管壁对苯的对流传热系数； （2）管子换为?19×2mm，管壁对苯的对流传热系数； （3）当苯的流量提高一倍，对流传热系数变化如何？;特点：1）物性特别是粘度受管内温度不均匀性的 影响，导致速度分布受热流方向影响。 2）层流的对流传热系数受自然对流影响严 重使得对流传热系数提高。 3）层流要求的进口段长度长，实际进口段 小时，对流传热系数提高。 ;热流方向对层流速度分布的影响;适用范围：;二、管外强制对流的对流传热系数 1. 流体在管束外垂直流过;在换热器内单排管：;整个管束：;2．流体在换热器壳程的流动;壳程流体的对流传热系数（圆缺形）： ;流速u按流通截面最大处的截面计算：;注意：换热器无折流挡板时，流体平行流过管束，对流给热系数按管内强制对流计算，但管子的内径换为当量直径 。 ;三、大空间的自然对流传热 ;一、蒸汽冷凝;2. 冷凝过程的热阻：液膜的厚度?;湍流;4．冷凝传热的影响因素和强化措施 1) 流体物性 冷凝液???? ??, ?? ；冷凝液??,??；潜热r? ??, ?? 2) 温差 液膜层流流动时，?t=ts－tW?，??,?? 3) 不凝气体 不凝气体存在，导致?? ?，定期排放。 4）蒸汽流速与流向 （u10m/s ） 同向时，???? ；反向时， ? ?? ? ； u ? ? ??;5) 蒸汽过热 包括冷却和冷凝两个过程。 6) 冷凝面的形状和位置 目的：减少冷凝液膜的厚度 垂直板或管：开纵向沟槽；水平管束：可采用错列;沸腾种类 1）大容积沸腾 2）管内沸腾 1. 汽泡产生的条件 问题：为什么汽泡只在加热面个别地方产生？ 过热度：?t=tW－ts 汽化核心：一般为粗糙加热面的细小凹缝处 汽化核心?生成汽泡?长大?脱离壁面?新汽泡形成?搅动液层 ;2. 沸腾曲线 1）自然对流阶段 ?t5 ?C 2） 核状沸腾阶段 25?C ?t5?C 3）不稳定膜状沸腾 25?C ?t5?C;3、沸腾传热的影响??素及强化措施 1）液体的性质 ;4）加热面 新的、洁净的、粗糙的加热面，?大 强化措施：将表面腐蚀，烧结金属粒;40