(化工原理 谭天恩 第五章.ppt

* * 第四节 给热系数 一、影响给热系数α的因素 1、引起流动的原因（自然对流、强制对流） 自然对流：由于流体内部密度差而引起流体的流动。 强制对流：由于外力和压差而引起的流动。 ρ，μ，λ，cp 2、流体的物性 形状：如管、板、管束等； 大小：如管径和管长等； 位置：如管子的排列方式（管束走正四方形和三角形排 列）；管或板是垂直放置还是水平放置。 3、流动形态——层流和湍流 4、传热面的形状，大小和位置 5、是否发生相变——蒸汽冷凝、液体沸腾 二、给热系数经验关联式的建立 式中l——特性尺寸； u——特征流速。 基本因次：长度L，时间T，质量M，温度θ 总变量数：8个 由π定律：8-4=4，可知有4个无因次数群。 1、因此分析 努塞尔特准数，待定准数 雷诺准数，流动形态对对流传热的影响 普兰特准数，流体物性对对流传热的影响 格拉斯霍夫准数，自然对流对对流传热的影响 各项准数的意义 以强制湍流为例： （1）固定Re，采用不同Pr的流体 双对数坐标系得一直线，斜率为n （2）不同Pr的流体在不同的Re下 双对数坐标系中得一直线 斜率为m，截距为C 2、实验安排及结果整理 n m n （1）确定物性参数数值的温度称为定性温度 定性温度的取法： （2）特性尺寸 取对流动与换热有主要影响的某一几何尺寸。 （3）准数关联式的使用范围 3、定性温度、特性尺寸的确定 三、无相变时给热系数的经验关联式 1.圆形直管内的强制湍流 适用范围： （一）流体在圆形直管内做强制对流 （5-63） 第四节 给热系数 注意事项： 定性温度取 特征尺寸为管内径 d 流体被加热时，n=0.4；被冷却时，n=0.3。 对于气体都取n=0.4。 （5-63） 对于空气或双原子气体，Pr≈0.7。式（5-63）可简化为： （5-63b） 对于短管，当l/d＜50时，式（5-63）算出的α乘校正系数f 或按书中图5-25 管长校正系数确定 当壁温与流体主体温差较大时 Re＞10000，0.6＜Pr＜160，l/d＞50 定性温度取tm；μw为取壁温下流体的粘度 （5-64） 2.圆形管内的强制层流 特点：①物性特别是粘度受管内温度不均匀性的影响，导 致速度分布受热流方向的影响。 ②层流的给热系数受自然对流影响严重,使得 给热系数提高。 （例 5-14） 适用范围： （5-65） （5-66） （5-65）式右端乘校正系数 3.圆形直管中的过渡区范围 当（2000＜Re＜10000）时，可用式（5-63）算出α值，然后再乘校正系数f2 （5-67） 4.弯曲管道内 （5-68） 5.非圆形直管强制湍流 当量直径法 对于套管环隙，有专用的关联式 （5-66） 例题5-15 例题5-16 （一）流体在圆形直管内做强制对流 1.流体在管束外垂直流过 （二）流体在管外强制对流 第四节 给热系数 在换热器内单排管 式中常数C1，C2和指数n可以在表5-11中查到 直列 错列 d s2 s1 d s2 s1 错列 直列 定性尺寸：管的外径d0 2.流体在列管式换热器壳程的流动 1 2 3 3 6 6 5 4 4 5 7 当管外装有割去25%直径的圆缺形折流挡板时： 定性尺寸：当量直径de 定性温度： （5-72） 可由图5-30计算α。当Re=2×（103~106）时，亦可用下式计算