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1、小结: (1) 对流传热: 工程上，指流体和固体壁面间的传热过程 包括对流传热和热传导 (2) 热边界层 近壁处，流体温度显著变化的区域。,热边界层内（近壁处） 集中全部的温差和热阻, 热边界层外（流体主体） 等温区，无温差和热阻, 流动边界层对传热边界层影响显著， 改善流动状况，特别是减薄层流内层厚度， 可使传热速率大大提高。, 牛顿冷却定律,影响表面传热系数的因素 流动状态、流动原因、流体的物性、传热面条件、相变化,(3) 表面传热系数的经验关联, 对流传热的四个重要无量纲数, 无相变管内强制对流 园形直管内湍流流体的表面传热系数,流体被加热，n= 0.4 流体被冷却，n= 0.3,粘度较
2、大流体,流体流过短管, 圆形直管内过渡流时表面传热系数, 圆形直管内强制层流, 圆形弯管内的强制对流, 非圆形管内强制对流, 管外强制对流 a) 流体横向流过单根管外,C、n见表4.4.2 P262 特征尺寸：管外径,表面传热系数分布： 1）低雷诺数（70800101300）=0-80,层流边界层厚度，h 80,边界层分离，h，有一个最低点。 2）高雷诺数（140000219000） 有两个最低点： N01： =70-80,层流边界 层湍流边界层； N02： =140（分离点）,发生边界分离。,管束的排列方式 直列（正方形）、 错列（正三角形）,b) 流体横向流过管束的表面传热系数,各排管h的
3、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 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：,C、n 取决于管排列方式和管排数。（见表4.4.3 P263） 特征尺寸：管外径,c) 流体在列管换热器管壳间的传热,* 折流挡板 壳程流体的流动方向不断改变， 较小Re（Re=100），即可达到湍流。 作用： 缺点：,流动阻力，壳程压降的重要因素。,提高湍动程度，h，强化传热； 加固、支撑壳体。,有折流挡板时壳程流体表面传热系数,挡板切割度为25%D,特征尺寸：流道的当量直径 正方形排列,正三角形排列,流速
4、：按最大流通截面(最小流速)计算,问题：已知流量，如何计算管间流速,问题: 无折流板时，如何计算壳程流体的h 此时，流体平行流过管束 按管内公式计算，特征尺寸为当量直径。,(3) 自然对流传热 指：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 有限空间自然对流传热 h计算公式,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,有相变对流传热的特点 相变过程中产生大量相变热（潜热） 例：水,4.4.4 蒸汽冷凝与液体沸腾,相变过程有其特殊传热规律 饱和相变温度恒定，与压力对应，便于控制。 例：工厂中，常用压力表示
5、饱和水蒸汽的等级,(1) 蒸汽冷凝机理 蒸汽侧实际为蒸汽相和凝液相共存。 传热热阻几乎全部集中在凝液相中 冷凝方式： 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 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。 问题：比较两种冷凝方式的表面传热系数 h滴状冷凝h膜状冷凝，相差几倍到几十倍 但工业操作：多为膜状冷凝(成熟),(2) 膜状冷凝表面传热系数 努塞尔方程 研究：垂直管外或壁面的膜状冷凝 方法：真实模型简化模型数学模型求解, 膜状冷凝的真实过程, 简化的物理模型 1）液膜很薄，层流流动 ；传热方式为导热，温度分布为线性 2）
6、蒸汽静止，汽-液界面无粘性应力,3）汽、液相物性为常数，壁面温度恒定，膜表面温度t=ts 4）冷凝液为饱和液体, 建立数学模型求解,做受力分析、质量衡算、热量衡算，得：,特征尺寸：L（竖壁或圆管壁高度）,倾斜壁面,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,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,(3) 膜状冷凝传热膜系数的经验关联 垂直管外或壁面上的冷凝 1）液膜层流,2）液膜湍流 完全由实验获得,注意：壁温未知时，计算应采用试差法,特征尺寸b：取管长l 此式和实验结果基本一致。, 水平管冷凝表面传热系数 1）水平单管外冷凝 理
7、论计算：将竖壁对方位角做积分（0-1800） 层流时，,2）水平管束外的冷凝,与单管外冷凝的区别,各排管子相互影响，传热系数依次下降,第一排管子：冷凝情况与单根水平管相同。 其他各排管子：冷凝情况必受到其上排管流下冷凝液的影响。 凝液量增加，液膜变厚，表面传热系数依次下降； 扰动加剧，表面传热系数依次增加。,管排数不同时， 采用平均管排数：, 近似取壳体直径上的管根数NTc 正三角形排列： 正方形排列：,其中，NT：单管程中管子的总根数， 可由传热面积A计算。 3）水平管内冷凝 特点：考虑蒸汽流速对h的影响 (1）蒸汽流速不大时，凝液可顺利排出， 可采用管外冷凝公式计算。 (2）当蒸汽速度较大时，可能形成两相流动， 应参考有关公式。,(4) 影响冷凝传热的因素, 冷凝液膜两侧的温度差：, 流体物性的影响：, 不凝性气体的影响：形成气膜，表面传热系数大幅度下降。, 蒸气过热的影响：过热蒸汽，若壁温高于饱和温度，传热过程与无相变对流传热相同；若壁温低于饱和温度，按饱和蒸汽冷凝处理。, 蒸气流速的影响：流速不大时，影响可忽略； 流速较大时，且与液膜同向，h增大； 流速较大时，且与液膜反向，h减小。,冷凝表面传热系数通常远大于对流表面传热系数,作业： p339 21 24,