化工原理(天大版）---（上册）第四章 传热精选.ppt

4-5-2 对流传热过程的因次分析 列出物理量的因次 L 因次 ρ α u λ Cp μ l 物理量 选择m个（基本因次的数目）物理量作为i个无因次准数 的共同物理量 m=4，i=3 不能包括待求物理量 不能选用因次相同的物理量 选择的共同物理量中应包括该过程中所有的基本因次 从7个物理量中选4个物理量，这4个物理量中必须包括L、M、 θ 、T 本例中选l、 λ 、μ、u作为3个无因次准数的共同物理量 4-5-2 对流传热过程的因次分析 因次分析（将共同物理量与剩余的物理量分别组成无因次准数） 对π1整理其因次 表示对传热系数的准数 确定流动状态的准数 表示物性影响的准数 π1 =Φ（π2、 π3 ） 4-5-2 对流传热过程的因次分析 自然对流传热过程 自然对流传热引起流动的原因：单位体积流体的升力，ρgβΔt α=f（l，ρ， μ ，Cp，λ，ρgβΔt） π1 =Φ（π2、 π3 ） 表示自然对流影响的准数 4-5-2 对流传热过程的因次分析 应用准数关联式应注意的问题 定性温度 取流体平均温度t=（t1+t2）/2 取壁面温度tw 取流体和壁面平均温度tm=（tw+t）/2 特征尺寸 传热当量直径 4-5-3 流体无相变时的对流传热系数 流体在管内作强制对流 流体在圆形管内作强制湍流 低粘度（大约低于2倍常温下水的粘度）液体，用迪特斯（Dittus）和贝尔特（Boelter）关系式 说明： n的取值，当流体被加热时，n=0.4，被冷却时，n=0.3 应用范围：Re1x104，0.7Pr120，管长与管径比60 特征尺寸：di 定性温度： t=（t1+t2）/2 4-5-3 流体无相变时的对流传热系数 讨论（1）中n的取值 对于大多数液体，Pr1 被加热时， Pr0.4 Pr0.3，n=0.4 被冷却时， Pr0.3 Pr0.4 ，n=0.3 对于大多数气体Pr 1 被加热时， Pr0.4 Pr0.3，n=0.4 被冷却时， Pr0.3 Pr0.4 ，n=0.3 4-5-3 流体无相变时的对流传热系数 高粘度流体，用西德尔（sieder）和塔特（Tate）关联式 说明： 应用范围：Re1x104，0.7Pr16700，l/di60 特征尺寸：di 定性温度：μw取壁温， 其余取t=（t1+t2）/2 4-5-3 流体无相变时的对流传热系数 流体在管外强制对流 4-5-3 流体无相变时的对流传热系数 流体在管束外强制垂直流动（垂直于管束流动） 管束的排列方式 直列 错列 正方形 等边三角形 流体在错列管束流过时，平均对流传热系数的计算式为： 流体在直列管束流过时，平均对流传热系数的计算式为： 4-5-3 流体无相变时的对流传热系数 说明 应用范围：Re 3000 特征尺寸：管外径do，流速u取流体通过每排管子中最狭窄通道处的速度 管束排数为10：若不是10，上述计算式需乘以表4-1所列系数 4-5-3 流体无相变时的对流传热系数 流体在换热器的管间流动 4-5-4 流体有相变时的对流传热系数 * 一、蒸汽冷凝 蒸汽冷凝方式 膜状冷凝 滴状冷凝 一、蒸汽冷凝 影响冷凝传热因素 冷凝液膜两侧的温度差Δt Δt?，蒸汽冷凝速率增加，液膜厚度?，α? 流体物性：ρ、μ、λ、γ ρ?，单位体积受力?，流动快，膜厚?，α? μ? 膜厚?，α? λ?（通过膜导热）α? 若传热量一定，r?，冷凝量?，膜厚?，α? 蒸汽的流速和流向 若同流，摩擦力使液膜加速，膜厚?， α ? 若逆流， α ? 当摩擦力超过膜重力，液膜被蒸汽吹离壁面，此时气速?， α ? 不凝气含量的影响:α ? 冷凝壁面的影响 壁面粗糙不平或有氧化层，使液膜厚?， α ? 管束的排列的影响 二 液体的沸腾 工业液体沸腾的方式 大容器沸腾：将加热壁面浸没在液体中，液体在壁面受热沸腾 管内沸腾 沸腾时的传热 随Δt（tw-ts）的不同而不同 当Δt?5℃ ，自然对流 当Δt=5~25℃ ，泡核沸腾或泡状沸腾 当Δt25℃，膜状沸腾 4-5-5 壁温的计算 在间壁两侧流体的ti和to间设壁温tw 由于管壁一般都为热良导体，故可认为管壁内外温度相同 计算αi和αo 计算tw 4-5-5 壁温的计算 例4-17 在列管换热器中两流体进行换热。若已知管内、外流体的平均温度分别为170 ℃、135 ℃；管内、外流体的对流传热系数分别为12 000W/（m2 ·℃）及1100W/（m2 ·℃），管内、外侧污垢热阻分别为0.0002和0.0005 m2 ·℃/W。试估算管壁平均温度。假设管壁热传导热阻可忽略。 解： 135 ℃ tw170 ℃ tw=164 ℃ 结论：管壁温度接近于热阻