化工原理第四章第五节讲稿.ppt

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1、第四章传热一、对流传热系数的影响因素二、对流传热过程的因次分析三、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第五节对流传热系数关联式2021/9/3一、对流传热系数的影响因素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2021/9/3ρcp：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

2、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。2021/9/35、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2021/9/3二、因次分析法在对流传热中的应用1、流体无相变时的强制对流传热过程列出影响该过程的物理量，并用一般函数关系表示：确定无因次准数π的数目2021/9/3确定准数的形式(1)列出物理量的因次物理量因次物理量因次(2)选择m个

3、物理量作为i个无因次准数的共同物理量不能包括待求的物理量不能同时选用因次相同的物理量选择的共同物理量中应包括该过程中所有的基本因次。2021/9/3选择l、λ、μ、u作为三个无因次准数的共同物理量(3)因次分析将共同物理量与余下的物理量分别组成无因次准数对π1而言，实际因次为：2021/9/3——流体无相变时强制对流时的准数关系式2021/9/32、自然对流传热过程包括7个变量，涉及4个基本因次，——自然对流传热准数关系式2021/9/3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

4、数雷诺准数（Reynolds）Re确定流动状态的准数普兰特准数（Prandtl）Pr表示物性影响的准数格拉斯霍夫准数（Grashof）Gr表示自然对流影响的准数2021/9/33、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。2021/9/3三、流体无相变时的对流传热系数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=

5、0.3。2021/9/3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。2021/9/3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滞流当管径较小，流体与壁面间的温度差较小，自然对流对强制滞流的传热的影响可以忽略时2021/9/3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

6、平均值。按上式计算出α后，再乘以一校正因子2021/9/33）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f。4）流体在弯管内作强制对流2021/9/35）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：应用范围：Re=12000~220000，d1/d2=1.65~17定性尺寸：当量直径de定性温度：流体进出口温度的算术平均值。202

7、1/9/32、流体在管外强制对流2021/9/32021/9/31）流体在管束外强制垂直流动2021/9/32021/9/32021/9/3流体在错列管束外流过时，平均对流传热系数流体在直列管束外流过时，平均对流传热系数应用范围：特征尺寸：管外径do，流速取流体通过每排管子中最狭窄通道处的速度。其中错列管距最狭窄处的距离应在（x1-do）和2（t-do）两者中取小者。注意：管束排数应为10，若不是10时，计算结果应校正。2021/9/32）流体在换热器的管间流动当管外装有割去25%直径的圆缺形折流板时，壳方的对流传热系数关联

8、式为：a)多诺呼(Donohue)法2021/9/32021/9/32021/9/3应用范围：Re=3～2×104定性尺寸：管外径do，流速取换热器中心附近管排中最窄通道处的速度定性温度：除μw取壁温以外，其余均取液体进、出口温度的算术平均值。b)凯恩（Kern）法2021/9/3应用范围