对流传热系数的经验关联式课件.ppt

第3章传热;3.4.1 影响对流传热系数的因素;代价：动力消耗↑。;（3）流体的物理性质 ;（5）相变化的影响 有相变传热：蒸汽冷凝、液体沸腾， 无相变传热：强制对流、自然对流， 一般地，有相变时表面传热系数较大。;3.4.2 无相变化时对流传热过程的量纲分析 （1）量纲分析过程 ①　优点：减少实验次数； ②　依据：物理方程各项量纲一致； ③　步骤：：;（b）构造函数形式；;①　努赛尔数; ③　普朗特数;说明： 反映自然对流的强弱程度。;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。;3.4.3 无相变化的对流传热;① 流体在圆形直管内强制湍流的对流传热系数;流体被加热，n= 0.4 流体被冷却，n= 0.3;b)　粘度较大流体;c)　流体流过短管（l/d50）; e) 圆形直管内过渡流时对流传热系数 ;定性温度：tm=(t1+t2)/2 ； 特征尺寸：管内径d。;　 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;例题1：有一双管程列管换热器，由96根Φ25mm×2.5mm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：①管壁对苯的对流传热系数； ②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； ③若管径降为原来1/2，其他条件与①相同，此时对流传热系数为多少；; ;常数C、指数n见下表; ◆ 管束的排列方式 直列（正方形）、 错列（正三角形） ;直列; 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： ;(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。;大空间内流体沿垂直或水平壁面进行自然对流传热时：;传热面的形状及位置;3.4.4.1有相变对流传热的特点 ①　相变过程中产生大量相变热（潜热）； 例：水 ;(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。 ;（2）冷凝方式： ①　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。 ②　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 α滴状冷凝＞α膜状冷凝，相差几倍到几十倍， 但工业操作上，多为膜状冷凝。;α; 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; 水平圆管外膜状冷凝;水平管外膜状冷凝;(4) 影响冷凝传热的因素; 沸腾: 沸腾时，液体内部有气泡产生， 气泡产生和运动情况，对α影响极大。 沸腾分类： ① 按设备尺寸和形状不同 大容器饱和沸腾； 管内沸腾 ② 按液体主体温度不同 过冷沸腾：液体主体温度t ts， 气泡进入液体主体后冷凝。 饱和沸腾：t≥ts， 气泡进入液体主体后不会冷凝。;(1) 大容积饱和沸腾传热机