化工原理.对流传热.ppt

工业上遇到的对流传热常指间壁式换热器中两侧流体与固体壁面之间的热交换，即流体将热量传给固体壁面或者壁面将热量传给流体的过程称之为对流传热（或称对流给热）。 Re的表达式： * * 返回 第三节 对流传热 dA t2 G1，T1 G2，t1 T2 一、对流传热过程分析 二、 牛顿冷却定律 式中 Q ── 对流传热速率，W； ? ── 对流传热系数，W/(m2·℃)； △ t── 对流传热温度差，℃； A ──传热面积，m2。 T TW t tW ? ─有效膜厚度 三、影响对流传热系数?的因素 1.引起流动的原因 自然对流：由流体内部密度差而引起流体的流动。 强制对流：由外力和压差而引起的流动。 ?强 ?自 2.流体的物性: ?，?，?，cp 3.流动形态: 层流、湍流 ?湍 ?层 4. 传热面的形状，大小和位置 形状：如管、板、管束等； 大小：如管径和管长等； 位置：如管子的排列方式（管束有正四方形和三角形排列）； 管或板是垂直放置还是水平放置。 5. 是否发生相变: 蒸汽冷凝、液体沸腾 ?相变?无相变 四、对流传热系数经验关联式 （一）因次分析 式中 l—特性尺寸； u—特征流速。 基本因次：长度L，时间T，质量M，温度? 变量总数：8个 由?定律（8-4）= 4，可知有4个无因次数群。 ?＝f (u，l，?，?，cp，?，g??t) Nusselt，表征传热系数的准数 Reynolds，流动型态对对流传热的影响 Prandtl，流体物性对对流传热的影响 Grashof，自然对流对对流传热的影响 （努塞尔特准数） （雷诺准数） （普朗特准数） （格拉斯霍夫准数） （二）实验结果整理 以强制湍流为例：Nu＝cReaPrb 1．采用不同Pr的流体，固定Re logNu＝blogPr＋logcRea 双对数坐标系得一直线，斜率为b 2．相同Pr的流体在不同的Re下 logNu/Prb＝alogRe＋logc 双对数坐标系中得一直线 斜率为a，截距为logc logPr logNu b logRe logNu/Prb logc a 定性温度的取法： （三）定性温度、特性尺寸的确定 2．特性尺寸 取对流动与换热有主要影响的某一几何尺寸。 3．准数关联式的适用范围。 1．确定物性参数cp、μ、ρ等数值的温度称为定性温度。 （一）流体在管内的强制对流 适用范围：Re10000，0.7Pr160，?2mPa.s，l/d60 五、无相变时对流传热系数经验关联式 1．圆形直管内的湍流 注意事项： 特征尺寸为管内径di 流体被加热时，n＝0.4； 被冷却时，n＝0.3。 强化措施： u?, ? ? u0.8 ? ? ? d?, ? ? d-0.2 ? ? ? 流体物性的影响，?大的流体 ? ? ? 以下是对上面的公式的修正： (1)高粘度流体 Re10000，0.7Pr16700，l/d60 定性温度除μw取壁温外，其余均取进出口温度的平均值；特征尺寸为di (2) 短管： l/d 60 ?? ?? 管子入口处的流体扰动程度较大，热阻较小，则α较大，则短管整个管长的平均α要比长管的平均α大。 (3) 过渡流（2300Re10000) ? ? ? ? (4) 弯曲管内 ?? ?? 流体在弯管内流动时，由于离心力的作用，扰动增大，则α值要比直管的α略大一些。 (5) 非圆形管强制湍流 用de代替di计算，u要用实际的流通面积计算 流体在换热器壳程的流动 挡板形式：圆形、圆缺形 壳程流体的对流传热系数（圆缺形）： 定性温度： 正方形排列： 正三角形排列： 特征尺寸：当量直径de d0 t t 流速u按流通截面最大处的截面计算： 式中 h——两块折流挡板间距离，m； D——换热器壳径，m； do——管子的外径，m； t——相邻两管中心距，m。 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。 提高壳程对流传热系数的措施： 3）加强湍动，?? 2） 1） （一）蒸汽冷凝 1. 冷凝方式：滴状冷凝和膜状冷凝 六、有相变时的对流传热系数 膜状冷凝： 若冷凝液能润湿壁面，形成一层完整的液膜布满液面并连续向下流动。 附着力表面张力 滴状冷