计算对流传热速率.pptx

模块二 传热 04任务四 计算传热的过程速率 04任务四 计算基本传热过程速率3能力目标学习要求与目标1.具有计算对流传热速率的能力。知识目标1.掌握对流的传热机理。2.掌握计算对流传热速率。素质目标1.培养诚实守信、团结协作、爱岗敬业精神；2.培养安全、环保、健康生产意识；3.培养严谨的工作态度及质量意识，具备工程管理能力；4.培养分析问题和解决问题的能力；5.创新能力培养等。子任务2 计算对流传热速率 04任务四 计算基本传热过程速率 子任务2 计算对流传热速率一、计算对流传热速率 对流传热速率是指流体质点在单位时间内通过对流传热由高温向低温质点传递的热量。在生产过程中，通常是流体通过固体表面时与该表面发生的热量交换。 流体与固体壁面对流传热包括两种情况， 其一是高温流体在流动过程中将热量传递给与它接触的固体壁面，流体放热而被冷却； 其二是固体壁面将热量传递给与它接触的低温流体，流体吸热而被加热。 04任务四 计算基本传热过程速率1、认识间壁两侧流体的对流传热速率方程 大量实践证明：在单位时间内，对流传热速率与固体壁面的大小、壁面温度与流体主体温度的温度差成正比。传热过程的推动力Δt是流体与壁面间的温度差。具体传热过程见图，表明了在某一截面上壁面两侧流体与壁面的对流传热过程。 传热速率方程式可用牛顿冷却定律表示： 流体被冷却时吸热速率为： 流体被加热时放热速率为： 04任务四 计算基本传热过程速率2、分析对流传热系数的影响因素 （1）流体的物理状态:液体的物理状态不同，如液体、气体、蒸汽，它们的对流传热系数也各不相同。（2）流体的相态变化:在对流传热过程中，如果流体发生相变（沸腾或冷凝），则其对流传热系数要比没有相变时的对流传热系数要大得多。（3）流体的物理性质:对α影响较大的流体的物理性质有热导率λ、比热容Cp、密度ρ、黏度μ、体积膨胀系数β、汽化潜热r等。 04任务四 计算基本传热过程速率（4）流体的流动型态:流体的流动型态有两种，即层流型态和湍流型态。层流时对流传热系数较湍流时的小。（5）流体流动的原因:对流传热可分为强制对流传热和自然对流传热。前者主要是由外力作用而引起质点运动，后者主要受温度不同造成密度不同而形成流体质点的扩散，一般强制对流的对流传热系数较自然对流的为大。（6）传热面积的形状、位置及大小:管子有长有短，有粗有细，管子的排列有顺排、插排，管子的放置方位有竖直、水平、斜放，由于传热面积的形状、位置及大小都影响流体的流动状况，都会影响对流传热系数。 04任务四 计算基本传热过程速率 假设在壁面附近存在一层厚度为δt的流体虚拟膜，称为有效膜，所有的传热热阻都集中在这一层有效膜内。当流体的湍动程度增大，则有效膜厚度δt变薄，传热热阻减小，传热速率变大。有效膜内的传热速率可以仿照单层平壁的导热速率计算，即：? 04任务四 计算基本传热过程速率 将诸多影响因素作一归纳，可用以下四个准数表示，再通过试验确定各准数之间关系，得出对流传热系数关联式。各准数的意义见下表： 准数的符号及意义准数名称符 号意 义努塞尔特征数 被决定特征数，包含待定的对流传热系数雷诺数 表示流体的流动型态对对流传热的影响普兰特数 表示流体物性对对流传热的影响格拉斯霍夫数 表示自然对流对对流传热的影响 04任务四 计算基本传热过程速率（1）计算无相变流体在管内强制流动对流传热系数 流体在管内强制流动时被加热或被冷却，是工业上常见的传热过程。无相变传热是指流体在传热过程中没有发生相的转变，具体来说就是没有液体汽化为蒸汽，也没有蒸汽冷凝成液体。传热的结果只是引起温度的上升或下降。 04任务四 计算基本传热过程速率1）流体在圆型直管内作强制湍流的对流传热系数的计算①低粘度流体在圆型直管内作强制湍流的对流传热系数 低粘度流体在管内强制，此时自然对流的影响不计，准数关系式可表示为： 当流体被加热时，n=0.4；当流体被冷却时，n=0.3。m=0.8 04任务四 计算基本传热过程速率1）流体在圆型直管内作强制湍流的对流传热系数的计算 04任务四 计算基本传热过程速率②高粘度液体在圆型直管内作强制湍流