对流传热系数关联式2009.pptVIP

4.5 对流传热系数关联式 一、对流传热系数的影响因素 二、对流传热过程的因次分析法 三、流体无相变时的对流传热系数 四、流体有相变时的对流传热系数（自学） 小结 若用无因次冷凝传热系数来表示，可得： 若膜层为湍流（Re＞1800）时 滞流时，Re值增加，α减小； 湍流时，Re值增加，α增大； b) 蒸汽在水平管外冷凝 c)蒸汽在水平管束外冷凝 3）影响冷凝传热的因素 a）冷凝液膜两侧的温度差△t 当液膜呈滞流流动时，若△t加大，则蒸汽冷凝速率增加，液膜厚度增厚，冷凝传热系数降低。 b）流体物性 液膜的密度、粘度及导热系数，蒸汽的冷凝潜热，都影响冷凝传热系数。 c) 蒸汽的流速和流向 蒸汽和液膜同向流动，厚度减薄，使α增大； 蒸汽和液膜逆向流动， α减小，摩擦力超过液膜重力时， 液膜被蒸汽吹离壁面，当蒸汽流速增加，α急剧增大； d) 蒸汽中不凝气体含量的影响 蒸汽中含有空气或其它不凝气体，壁面可能为气体层所遮盖，增加了一层附加热阻，使α急剧下降。 e)冷凝壁面的影响 若沿冷凝液流动方向积存的液体增多，液膜增厚，使传热系数下降。 例如管束，冷凝液面从上面各排流动下面各排，使液膜逐渐增厚，因此下面管子的α要比上排的为低。 冷凝面的表面情况对α影响也很大，若壁面粗糙不平或有氧化层，使膜层加厚，增加膜层阻力，α下降。 * * 讲授内容 概述 4.1 热传导 4.2 对流传热 4.3 传热计算 4.4 对流传热系数关联式 4.5 辐射传热 4.6 换热器 4.7 本节讲授 内容 3 流体无相变时对流传热系数 2 对流传热过程的因次分析 4 流体有相变时对流传热系数 1 对流传热系数的影响因素 对流传热速率方程： ——理论上计算对流传热系数的基础 1. 流体的种类和相变化的情况 2. 流体的物性 1）导热系数 滞流内层的温度梯度一定时，流体的导热系数愈大，对流传热系数也愈大。 2）粘度 流体的粘度愈大，对流传热系数愈低。 3）比热和密度 ρcp：单位体积流体所具有的热容量。 ρcp值愈大，流体携带热量的能力愈强，对流传热的强度愈强。 4）体积膨胀系数 体积膨胀系数β值愈大，密度差愈大，有利于自然对流。对强制对流也有一定的影响。 3. 流体的温度 4. 流体流动状态 湍流的对流传热系数远比滞流时的大。 5. 流体流动的原因 强制对流： 自然对流： 由于外力的作用 由于流体内部存在温度差，使得各部分的流体密度不同，引起流体质点的位移 单位体积的流体所受的浮力为： 6. 传热面的性状、大小和位置 1. 流体无相变时的强制对流传热过程 通过因此分析可得准数关系式： 2. 自然对流传热过程 准数关系式： 准数的符号和意义 准数名称 符号 准数式 意义 努塞尔特准数 （Nusselt） Nu 表示对流传热的系数 雷诺准数 （Reynolds） Re 确定流动状态的准数 普朗特准数 （Prandtl） Pr 表示物性影响的准数 格拉晓夫准数 （Grashof） Gr 表示自然对流影响的准数 3. 应用准数关联式应注意的问题 1）定性温度：各准数中的物理性质按什么温度确定； 2）定性尺寸：Nu，Re数中l应如何选定； 3）应用范围：关联式中Re，Pr等准数的数值范围。 1. 流体在管内作强制对流 1）流体在圆形直管内作强制湍流 a)低粘度（大约低于2倍常温水的粘度）流体 当流体被加热时n=0.4，流体被冷却时，n=0.3。 管长与管径比 将计算所得的α乘以 应用范围： 定性尺寸： Nu、Re等准数中的l取为管内径di。 定性温度： 取为流体进、出口温度的算术平均值。 b) 高粘度的液体 为考虑热流体方向的校正项。 应用范围： 定性尺寸： 取为管内径di。 定性温度： 除μw取壁温以外，其余均取液体进、出口温度的算术平均值。 2) 流体在圆形直管内作强制层流 当管径较小，流体与壁面间的温度差较小，自然对流对强制层流的传热的影响可以忽略时： 应用范围： 定性尺寸： 管内径di。 定性温度： 除μw取壁温以外，其余均取液体进、出口温度的算术平均值。 3）流体在圆形直管内呈过渡流 对于Re=2300~10000时的过渡流范围， 先按湍流的公式计算α，然后再乘以校正系数Ф。 4）流体在弯管内作强制对流 －弯管轴的弯曲半径 5）流体在非圆形管中作强制对流 对于非圆形管内对流传热系数的计算，前面有关的经验式都适用，只是要将圆管内径改为当量直径de。 套管环隙中的对流传热，用水和空气做实验，所得的关联式为