化工原理（上册） 教学课件 作者 钟理伍钦马四朋 主编 上册( 第2 4章) 第四章 第四章 传热（ 第三次课） new.pptVIP

尚辅网 尚辅网 * * 尚辅网 无相变时，影响对流传热系数的主要因素可用下式表示： 八个物理量涉及四个基本因次：质量M，长度L，时间T，温度θ。 通过因次分析可得，在无相变时，准数关系式为： 即 五、对流传热中的因次分析 尚辅网 准数符号及意义 表示自然对流影响的准数 Gr=βgΔtl3ρ2/μ2 格拉斯霍夫准数（Grashof） 表示物性影响的准数 Pr=cpμ/λ 普兰特准数 （Prandtl） 确定流动状态的准数 Re=luρ/μ 雷诺准数 （Reynolds） 表示对流传热系数的准数 Nu=hl/λ 努塞尔特准数（Nusselt） 意义 符号 准数名称 尚辅网 准数关联式的实验确定 以强制对流为例，则Gr可忽略，准数关联式可写为： 固定Re，两边取对数： 在双对数坐标轴上，可确定n。 尚辅网 再取对数 同理可确定m，A。 尚辅网 准数关联式是一种经验公式，在利用关联式求对流传热系数时，不能超出实验条件范围。 在应用关联式时应注意以下几点： 1、应用范围 2、特性尺寸 无因次准数Nu、Re等中所包含的传热面尺寸称为特征尺寸。通常是选取对流体流动和传热发生主要影响的尺寸作为特征尺寸。 尚辅网 3、定性温度 流体在对流传热过程中温度是变化的。确定准数中流体物理特性参数的温度称为定性温度。一般定性温度有三种取法：进、出口流体的平均温度，壁面平均温度，流体和壁面的平均温度（膜温）。 4、准数是一个无因次数群，其中涉及到的物理量必须用统一的单位制度。 尚辅网 ??? Nu=0.023Re0.8Prn 当流体被加热时，n=0.4，被冷却时，n=0.3。 特性尺寸 ： 取管内径， 定性温度： 流体进、出口温度的算术平均值。 第四节 对流传热系数关联式 一、流体无相变时对流传热系数的关联式 1 流体在圆形直管内作强制对流 1.1 流体在圆形直管内作强制湍流 1.1.1 低粘度流体 尚辅网 Nu=0.023Re0.8Pr1/3（μ/μw）0.14 特性尺寸 取管内径 定性温度 除μw取壁温下的粘度外，均为流体进、出口温度的算术平均值。 1.1.2 高粘度流体 尚辅网 例： 常压下，空气以15m/s的流速在长为4m，φ60×3.5mm的钢管中流动，温度由150℃升到250℃。试求管壁对空气的对流传热系数。 解：此题为空气在圆形直管内作强制对流 定性温度 t=（150+250）/2=200℃ 查200℃时空气的物性数据（附录）如下 Cp=1.026×103J/kg. ℃ λ=0.03928W/m. ℃ μ=26.0×10-6N.s/m2 ρ=0.746kg/m3 Pr=0.68 特性尺寸 d=0.060-2×0.0035=0.053m l/d=4/0.053=75.550 尚辅网 Re=duρ/μ=(0.053×15 ×0.746)/(0.6 ×10-5) =2.28 ×104 104(湍流) Pr=cpμ/λ=(1.026 ×103 ×26.0 × 10-5)/0.03928=0.68 本题中空气被加热,n=0.4代入 Nu=0.023Re0.8Pr0.4 =0.023×(22800)0.8×(0.68)0.4 =60.4 尚辅网 流体在圆形直管内作强制滞流时，应考虑自然对流的影响。 当自然对流的影响比较小且可被忽略时，按下式计算： Nu=1.86Re1/3Pr1/3（di/L）1/3（μ/μw）0.14 特性尺寸：取管内径di 定性温度： 除μw取壁温下的值外，均为流体进、出口 温度的算术平均值。 1.2 流体在圆形直管内作强制层流 尚辅网 当自然对流的影响不能忽略时, 对水平管，按下式计算 应用范围：Re2300；l/d50； 特性尺寸：取管内径di 定性温度：壁温tw与流体进、出口平均温度的平均值tm Nu=0.74Re0.2(GrPr)0.1Pr0.2 尚辅网 1.3 流体在圆形直管内作过渡流 对流表面传热系数可先用湍流时计算，然后乘以 校正系数Φ 尚辅网 流体在弯管内流动时，由于受离心力的作用，增大了流体的湍动程度，使对流传热系数较直管内大。 式中 h?—— 弯管中的对流传热系数，w/（m2?℃ ） h —— 直管中的对流传热系数，w/（m2?℃ ） R —— 弯管轴的弯曲半径，m 1.4 流体在弯管内作强制对流 尚辅网 例：一套管换热器，套管为φ