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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流无相变对流传热相关计算.精品文档.无相变对流传热 圆形直管内湍流表面传热系数a. 一般流体或n= 0.4 流体被加热n= 0.3 流体被冷却定性温度适用范围 注意：分析湍流条件下的表面传热系数与u，di， 粘度，密度的关系。b. 粘度较大的流体一般情况下，应考虑粘度变化的影响，使用下式 液体被加热 液体被冷却适用条件：定性温度： 进出口平均温度定型尺寸： 管内径。c. 流体流过短管 若则为短管，处于进口段，表面传热系数较大。采用以上各式计算，并加以校正: 圆形直管内过渡流时表面传热系数 过渡流采用湍流公式，但需加以校正。 圆形直管内层流条件下
2、的表面传热系数特点：1）进口段的管长所占比例较大 2）热流方向不同，也会影响。 3）自然对流的影响有时不可忽略。计算式：适用条件：定性温度：流体进出口温度的算术平均值 定型尺寸：管内径di如果需要考虑自然对流对表面传热系数影响的话，计算出的表面传热系数必须乘以自然对流的影响的修正系数f，即可求表面传热系数 弯管内强制对流时的表面传热系数特点：离心力的作用，压力不均匀，产生二次 环流,结果使 计算式：式中：-直管内的表面传热系数； R-管子的曲率半径。 非圆形管内强制对流的表面传热系数采用圆形管内相应的公式计算,但特征尺寸采用当量直径。当量直径：4倍流通截面/润湿周边长度但只是一种近似算法，最好
3、采用经验公式和专用式。例题4.4.1 例题4.4.2（2） 管外强制对流传热a. 流体橫向流过单管如图1所示，当流体垂直流过单根圆管外表面时，由于流体沿圆柱周长（或方位角）各点的流动情况不同，因而各点的局部表面传热系数或局部努塞尔特数Nu亦随之而异。如果流体的初始状态不同，则流体流经各点的情况也随之变化，从而导致圆管沿圆周方向上局部或Nu分布也相应变化，如图2所示。从图2中的Nu分布曲线可见，流体横向流过单管时，其前半周和后半周的情况完全不同。在管子的前半周，与流体流过平壁时的情况大体相仿，从驻点（=0）处开始，随值的增加，边界层逐渐增厚，引起Nu逐渐下降。1）低雷诺数时，7080010130
4、00，层流边界层厚度增大，使 ，边界层分离，有一个最低点。 2）高雷诺数时，140000219000 有两个最低点：第一个最低点，层流边界层湍流边界层;第二个最低点，边界分离，分离点图b. 流体横向流过管束 在化工生产中大量遇到的是流体横向流过管束的传热设备，由于管间的相互影响，其流动的特性及传热过程均较单管复杂得多。1）管束的排列方式直列，错列。如图1所示 2）各排管的变化规律第一排管，直列和错列基本相同；第二排管，直列和错列相差较大；第三排管以后（直列第二排管以后），基本恒定；从图2中可以看出，错列传热效果比直列好。3）表面传热系数的计算方法 任意一排管子： 其中 C、和n取决于排列方式和
5、管排数，具体取值。平均 式中：i-第i排的平均表面传热系数，W/(.)；Ai-第i排总的传热面积 ，。(a)直列(b)错列图1图直列(a)和错列(b)管束中，不同排数的圆管上局部沿周向的变化(,空气） c. 流体在管壳间的传热1) 列管式换热器的结构和流动特性特点：由于装有不同形式的折流挡板（如图1所示），流动方向不断改变，在较小的下（=100）即可达到湍流。装有圆缺形折流挡板的列管式换热器如图2所示。2）表面传热系数的计算： 或 适用条件：定性温度：定型尺寸：当量直径（见图）对正方形排列 对三角形排列 式中：t-相邻两管的中心距,; d0-,管外径，m。 流速按最大流通截面，（最小流速）计算
6、： 式中：B-两挡板间的距离，m。D-换热器的外壳内径，m。折流板：弓形，弓形高度25%D，若不是25%，则应做适当调整，见有关手册。 图 圆缺折流挡板图2 装有圆形折流挡板的列管换热器(a)正方形(b)正三角形图3 管子的排列 圆缺折流挡板动画装有圆形折流挡板的列管换热器动画(3) 自然对流自然对流：温度差导致质量力分布不均，引起的流动。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。特点：自然对流，边界层内速度，温度分布均不同于强制对流。表面传热系数依经验式计算： C,n =f(传热面的形状和位置， )具体数值列于表中。定性温度：膜温定型尺寸：竖板，竖管，L 水平管，外径例题4.4.3 (a)竖直壁上表面传热系数的分布(b)近壁处温度与流速的分布图沿竖壁自然对流的流动和换热特征