化工原理-4传热.pptVIP

t1,ρ1t2＞t1ρ2＜ρ1对温度分别为t1和t2（t2＞t1）的质点1和2，近似地有t2,ρ2单位体积流体因密度差产生的升力＝（ρ1－ρ2）g＝ρ2βg（t2－t1）＝ρ2βgΔt该升力表征自然对流的强弱。自然对流6.传热面的形状，大小和位置形状：如管、板、环隙等；大小：如管径、管长等；位置：如管或板是垂直放置还是水平放置，管子的排列方式等。4.流体的物性?、?、?、cp、β5.流体及壁面的温度温度影响流体的物性1.无相变强制对流传热?＝f(u，l，?，?，cp，?)基本因次：长度，时间，质量，温度变量总数：7个由?定律知有7-4=3个无因次数群：二、对流传热过程的因次（量纲）分析（l为特征尺寸）或努塞尔雷诺普朗特NusseltReynoldsPrandtl努塞尔准数Nu:含待求的对流传热系数雷诺准数Re:反映流动型态的影响普朗特准数Pr：反映流体物性的影响②Pr反映物质性质，一般随温度变，气体的小，液体的大。空气和水的Pr值可查附录：20℃空气Pr＝0.720℃水Pr＝7?W/（m2·℃）um/s?kg/m3?W/（m·℃）lmcpJ/(kg.℃)?Pa.s或kg/m.s注意:①无因次数群中各物理量须使用同一单位制中的单位；2.自然对流传热?＝f(l，?，?，cp，?，g??t)Gr为格拉晓夫（格拉斯霍夫，Grashof)准数,反映自然对流的影响,与强制对流中Re相对应。因次分析得：3.使用对流传热系数关联式应注意（1）定性温度：确定物性参数数值的温度定性温度的取法有：

取流体平均温度（常用）；

取壁面平均温度；

取流体与壁面的平均温度。（2）特征尺寸l(3）应用范围（一）流体在管内强制对流1．圆形直管内强制湍流(常用)应用范围：Re10000（湍流）0.7Pr120L/di60（管长与管径比）?2mPa.s（低粘度流体）三、无相变时对流传热系数关联式特征尺寸:管内径di定性温度:流体进出口温度的算术平均值流体被加热（冷流体）时n＝0.4流体被冷却（热流体）时n＝0.3单管程双管程例如：当流体流量及管子总数一定时，双管程中流速是单管程的2倍。提高?的一种方法是提高流速：如采用多程换热器2.圆形直管内强制层流（少见）3.圆形直管内过渡流（2300Re10000)先用湍流公式计算，再乘以校正系数φ：P232例4-6在单壳程、单管程无折流挡板的管壳式换热器中，热流体由90℃冷却到70℃，冷流体由20℃加热到60℃，求逆流和并流时Δtm逆流902070603050对数平均Δtm＝30.8℃算术平均＝40℃对数平均≠算术平均对数平均Δtm＝39.2℃算术平均＝40℃对数平均≈算术平均并流906070207010P234并流时冷流体的出口温度t2必低于热流体的出口温度T2。当对流体的出口温度有限制时可采用并流。t2t1T2T1逆流t2t1T2T1并流逆流时冷流体的出口温度t2可高于热流体的出口温度T2；T1、T2、t1、t2相同时，逆流时平均温差大于等于并流时平均温差。当传热量和传热系数一定时，逆流所需的传热面积小于并流。所以工程上多采用逆流。若一流体恒温（发生相变）、另一流体变温，则逆流与并流的平均温度差相同。如：热流体发生相变,冷流体发生温度变化t2t1TT逆流t2t1TT并流错流：两流体流向垂直。折流：发生在多程换热器中，此时并流和逆流同时存在。φ?t为温度差校正系数（＜1）?tm′为按逆流计算的平均温度差平均温度差?tm：先按逆流计算，再乘以校正系数：错流折流总传热速率方程不变：3、错流和折流时?tm的计算错流：板翅式换热器折流：单壳程双管程换热器(并流和逆流同时存在)φ?t由P、R查图4－19（折流）和4－20（错流）温度差校正系数的确定：T1、T2为热流体进、出温度；t1、t2为冷流体进、出温度。P234图4-20错流φ?t壳管隔板图4－19（a）用于单壳程，管程可以是2、4…图4－19（b）用于双壳程，管程可以是4、8…图4－19（c）用于三壳程，管程可以是6、12…图4－19（d）用于四壳程，管程可以是8、16…P234例4-