对流传热系数的经验关联式优质PPT.ppt

对流传热系数的经验关联式优质PPT.ppt

《对流传热系数的经验关联式优质PPT.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《对流传热系数的经验关联式优质PPT.ppt（44页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

管管径或当量直径；

（2）特征数的物理意义,雷诺数,8,普朗特数,说明：

反映流体物性对传热的影响,使用时注意：

*查取定性温度下的物性；

*计算所用单位，SI制。

9,说明：

反映自然对流的强弱程度。

格拉斯霍夫数（浮升力特征数）,强制对流,自然对流,混合对流,10,应用准数关系式应注意的问题

（1）定性温度定性温度：

决定准数中各物性的温度。

流体的平均温度t=（t1+t2）/2为定性温度；

壁面的平均温度tw为定性温度；

流体和壁面的平均温度（称为膜温）tm=（t+tw）/2为定性温度。

工程上大多以流体的平均温度t=（t1+t2）/2为定性温度。

（2）特性尺寸特性尺寸：

量纲为1的数群Nu，Re等中所包含的传热面尺寸。

圆管内：

特性尺寸取管内径；

非圆管内：

特性尺寸取当量直径，de=4流动截面积/传热周边（3）注意公式的应用条件。

11,3.4.3无相变化的对流传热,

（1）管内强制对流传热一般关系式：

12,流体在圆形直管内强制湍流的对流传热系数,a）低粘度流体,13,流体被加热，n=0.4流体被冷却，n=0.3,定性温度：

tm=（t1+t2）/2特征尺寸：

管内径d0,保证流体达到传热湍流；

适用条件：

避开传热进口段，保证稳态传热。

14,定性温度：

管内径d0,适用条件：

15,c）流体流过短管（l/d50）,影响：

处于传热进口段，表面传热系数较大。

计算：

采用以上各式计算，并加以校正。

d）圆形弯管内的强制对流特点：

离心力使径向压力不均，产生二次环流；

结果：

流体湍动程度增加，使增加；

同时，流动阻力损失增加。

16,e）圆形直管内过渡流时对流传热系数,计算：

采用湍流公式，但需加以校正。

设计换热器时，一般避免过渡流。

f）圆形直管内强制层流特点：

1）传热进口段的管长所占比例较大；

2）热流方向不同，也会影响；

3）自然对流的影响，有时不可忽略。

17,定性温度：

tm=（t1+t2）/2；

特征尺寸：

管内径d。

当,自然对流的影响不能忽略，先由上式进行计算，然后乘以校正系数,18,g）非圆形管内强制对流采用圆形管内相应的公式计算，但特征尺寸采用当量直径。

最好采用专用、经验公式。

如：

套管环隙,式中：

19,例题1：

有一双管程列管换热器，由96根25mm2.5mm的钢管组成。

苯在管内流动，由20被加热到80，苯的流量为9.5kg/s，壳程中通入水蒸气进行加热。

试求：

管壁对苯的对流传热系数；

若苯的流率增加一倍，其他条件不变，此时的对流传热系数为多少；

若管径降为原来1/2，其他条件与相同，此时对流传热系数为多少；

20,管外强制对流a）流体横向流过单管,21,常数C、指数n见下表,沿整个管周的平均对流传热系数：

特征尺寸：

管外径,22,皮肌炎是一种引起皮肤、肌肉、心、肺、肾等多脏器严重损害的，全身性疾病，而且不少患者同时伴有恶性肿瘤。

它的1症状表现如下：

1、早期皮肌炎患者，还往往伴有全身不适症状，如-全身肌肉酸痛，软弱无力，上楼梯时感觉两腿费力；

举手梳理头发时，举高手臂很吃力；

抬头转头缓慢而费力。

皮肌炎图片皮肌炎的症状表现,管束的排列方式直列（正方形）、错列（正三角形）,b）流体横向流过管束的表面传热系数,直列管束中管子的排列和流体在管束中运动特性,24,直列,第一排管直接冲刷；

第二排管不直接冲刷；

扰动减弱第二排管以后基本恒定。

错列,第一排管错列和直列基本相同；

第二排管错列和直列相差较大，阻挡减弱，冲刷增强；

第三排管以后基本恒定。

25,可以看出，错列传热效果比直列好。

传热系数的计算方法任一排管子：

C、n取决于管排列方式和管排数。

管外径,适用范围：

26,（3）自然对流传热温度差引起流体密度不均，导致流体流动。

分类：

大空间自然对流传热：

边界层发展不受限制和干扰。

有限空间自然对流传热：

边界层发展受到限制和干扰。

大空间自然对流传热：

计算方法,查表法,27,大空间内流体沿垂直或水平壁面进行自然对流传热时：

定性温度：

膜温,定型尺寸：

竖板，竖管，L；

水平管，外径do,影响因素：

物性，传热面积、形状、放置方式；

系数C和指数n的取值见下表：

经验关联,28,29,3.4.4.1有相变对流传热的特点相变过程中产生大量相变热（潜热）；

例：

水,3.4.4有相变化的对流传热,相变过程有其特殊传热规律，传热更为复杂；

分为蒸汽冷凝与液体沸腾两种情况。

30,

（1）蒸汽冷凝机理优点：

饱和蒸汽具有恒定的温度，操作时易于控制蒸汽冷凝的对流传热系数较大。

3.4.4.2蒸汽冷凝对流传热,液膜,tw,ts,ts饱和蒸汽,31,

（2）冷凝方式：

膜状冷凝凝液呈液膜状（附着力大于表面张力），热量：

蒸汽相液膜表面固体壁面。

滴状冷凝凝液结为小液滴（附着力小于表面张力），有裸露壁面，直接传递相变热。

比较两种冷凝方式的表面传热系数滴状冷凝膜状冷凝，相差几倍到几十倍，但工业操作上，多为膜状冷凝。

32,膜状冷凝的真实过程,33,实验结果：

实测值高于理论值（约20%）原因：

液膜的波动、假设的不确切性,（3）膜状冷凝传热膜系数的经验关联垂直管外或壁面上的冷凝（a）液膜层流,（b）液膜湍流,注意：

壁温未知时，计算应采用试差法。

34,说明：

此式计算值和实验结果基本一致。

水平单管冷凝表面传热系数理论计算：

按倾斜壁对方位角做积分（0-1800）。

d圆管外径，m定性温度：

膜温，用膜温查冷凝液的物性、和；

潜热r用饱和温度ts查；

此时认为主体无热阻，热阻集中在液膜中。

35,水平管外膜状冷凝,36,（4）影响冷凝传热的因素,冷凝液膜两侧的温度差：

流体物性的影响：

不凝性气体的影响：

形成气膜，表面传热系数大幅度下降。

蒸汽过热的影响：

过热蒸汽，若壁温高于饱和温度，传热过程与无相变对流传热相同；

若壁温低于饱和温度，按饱和蒸汽冷凝处理。

蒸气流速和流向的影响：

流速不大时，影响可忽略；

流速较大时，且与液膜同向，增大；

流速较大时，且与液膜反向，减小。

37,沸腾:

沸腾时，液体内部有气泡产生，气泡产生和运动情况，对影响极大。

沸腾分类：

按设备尺寸和形状不同大容器饱和沸腾；

管内沸腾按液体主体温度不同过冷沸腾：

液体主体温度tts，气泡进入液体主体后冷凝。

饱和沸腾：

tts，气泡进入液体主体后不会冷凝。

3.4.4.3液体沸腾传热,38,

（1）大容积饱和沸腾传热机理a）汽泡能够存在的条件：

39,必须有汽化核心,b）汽泡产生的条件液体必须过热提供必须的汽化热量过热度,说明：

因此无汽化核心，气泡不会产生；

液体过热度增大，汽化核心数增多。

汽化核心：

体积很小的孔穴或固体颗粒，气泡能附着在其周围生长。

40,沸腾过程：

过热度，汽化核心数，气泡产生和长大的速度，使沸腾加剧，沸腾传热膜系数。

由于气泡产生，使液体扰动因此：

41,实验条件:

大容积、饱和沸腾。

（2）大容积饱和沸腾曲线,实验获得:

42,AB段：

无相变自然对流，无汽泡产生，缓慢增加BC段：

核状沸腾一方面，,另一方面，汽膜覆盖，又使；

当两者作用相抵消，出现转折点临界点（C点）。

临界值：

t、q、QCD段：

核状、膜状共存，膜覆盖为主，t，；

DEF段：

稳定膜状沸腾，全部膜覆盖，t，；

而后辐射作用加强，t，。

沸腾曲线意义:

工业上，应严格控制在核状沸腾区内操作。

43,（3）影响的因素,加热壁面的影响：

粗糙壁面,，光滑的壁面,；

被油脂污染的壁面,，清洁表面,；

水平管束沸腾传热，上排管。

44,