化工原理精品教学（河北科技大学）6章5-6学时.pptVIP

蒸汽冷凝给热 液体沸腾给热 强制对流给热 自然对流给热 流体有相变 流体无相变 对流给热过程分类 对流给热过程的数学描述 牛顿冷却定律 t T 热流体→壁面： 壁面→冷流体： 对流传热系数α不是流体的物理性质，而是受诸多因素影响的 一个系数，反映对流热阻的大小。 流体有无相变化，流体流动的原因、流动状态、流动物性 和壁面情况（换热器结构）等都影响对流传热系数。 一般来说，对于同一种流体，强制对流传热时的α要大于 自然对流时的α，有相变的α要大于无相变时的α。 换热方式 空气自然对流 气体强制对流 水自然对流 水强制对流 水蒸气冷凝 有机蒸汽冷凝 水沸腾 α w/（m2.℃） 5~25 20~100 20~1000 1000~1500 5000~15000 500~2000 2500~25000 对流给热系数经验关联式 圆形直管内强制湍流的对流给热系数 特征尺寸：d内 定性温度：主体平均温度 流体被加热 b =0.4 流体被冷却 b =0.3 使用条件： 低粘度（ 2倍水的粘度） Re＞10000；0.7＜Pr＜160；l/d＞30～40 液体 气体 Pr 1 Pr 1 * * 考题：某厂精馏塔冷凝器中有φ25×2.5mm的管子50根，长2m，管内通冷却水， 流速为1.0m/s, 其进出口温度分别为20℃和40℃，管外为蒸汽冷凝，试求： （1）管壁对冷却水的对流传热系数α P185，例3 ‘0.023式’的修正 高粘度液体 Re＞104；0.5＜Pr＜100 l/d 30～40 Re =2000～10000的过渡流 ‘0.023式’的修正 流体在弯管内流动 流体在非圆直管内流动 套管环隙 经验关联式 ‘0.023式’的讨论 换热器的强化： 列管式换热器 列管换热器部件 5．下列各种情况下的对流传热系数： 空气流速为6m/s时的α1；空气流速为25m/s时的α2； 水的流速为1.2m/s时的α3；水的流速为2.5m/s时的α4； 蒸汽膜状冷凝时的α5之间的数值按自大而小的顺序 为________ ________ ________ ________ ________。 α5α4α3α2α1 圆形直管内强制层流的给热系数 管外强制湍流的给热系数 搅拌釜内液体与釜壁的给热系数 大容积自然对流的给热系数 （垂直流过管束） 作业 6-8、6-9 沸腾给热与冷凝给热 沸腾：液体在加热表面上的汽化 沸腾分类 饱和沸腾 过冷沸腾 大容积沸腾 管内沸腾 加热面沉浸在液体中，液体的主体温度等于相应压力下的饱和温度时的沸腾。 沸腾给热 按液体主体温度 按加热设备的尺寸和形状 大容积饱和沸腾 粗糙表面 的凹缝处 液体温度：饱和温度 加热面液体温度饱和温度 生成气泡 液体过热 气泡产生的必要条件 气泡长大 脱离壁面 上升 汽化核心 壁面处流体扰动加剧 无相变时的对流给热系数 过热度 液体沸腾 沸腾曲线 临界温差 临界热负荷 核状沸腾 沸腾给热系数计算及过程强化 表面物性 汽化核心增多 加入添加剂 物性 加热面 操作条件 影响因素 估算 如何强化 蒸汽冷凝给热 相变 冷凝液ts 滴状冷凝 饱和蒸汽ts 冷壁面 直接+通过液滴 通过液膜 汽相热阻=0 膜状冷凝 液膜上部 层流 液膜下部 湍流 数学模型法 数学模型法 假设 液膜层流流动，速度均匀； 蒸汽静止。 蒸汽在垂直壁面上的冷凝 热传导 液膜受力平衡 热量衡算 (kg/ms) 无因次冷凝给热系数 湍流 倾斜壁面 水平管外 垂直管外 水平管束外 冷凝给热 影响因素 不凝性气体 蒸汽过热 蒸汽流速 同向 反向 蒸汽冷凝给热过程强化 降低冷凝液膜厚度 水平管束：调整排列方式及角度 垂直壁面：加导流装置 增大流速 增加表面涂层 滴状冷凝 热辐射 定义： 因热的原因而产生的电磁波在空间的传递，称为热辐射 特点： ①不需要任何介质，可在真空中传递 ②任何物体只要在绝对零度以上，都能发射辐射能，但是只有在物体温度较高时，热辐射才能成为主要传热方式 ③不仅有能量的传递，而且还有能量形式的转化 热辐射 既有能量传递，又有能量形式的转化 传导、对流和辐射的评述 ①在传热过程中三种传热方式常常不是单独存在的，而是两种或三种传热方式的组合。 室内环境 暖气片 导热 对流 辐射 对流 热水 辐射 ②通过学习能熟练掌握传热过程的基本规律、实验测试技术及分析计算方法，从而达到认识、控制、优化传热过程的目的。 热辐射 热辐射：以电磁波的形式进行的热量传递。 特点：伴随能量的转换。 气体 液体 固体 发生在物质表面，全部波长。 发生在物质表面及内部，部分波长。 0.4～0.8μm 可见光区 电磁波波长范围：0 ～∞μm 大于0.8μm 红外区 小于0.4μm 紫外区 0.76～20μm 能量较高 有意义