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1、DepartmentofChemicalandEnvironmentalEngineeringCTGULaiQingke1第四节第四节对流与对流传热系数对流与对流传热系数 的获得主要有三种方法：的获得主要有三种方法：1理论分析法理论分析法：2实验方法实验方法*：3类比方法类比方法：用因次分析法、再结合实验，建立经验关系式。用因次分析法、再结合实验，建立经验关系式。把理论上比较成熟的动量传递的研究成果类比把理论上比较成熟的动量传递的研究成果类比到热量传递过程。到热量传递过程。建立理论方程式，用数学分析的方法求出建立理论方程式，用数学分析的方法求出 的精确的精确解或数值解。这种方法目前只适用于一些
2、几何条件简解或数值解。这种方法目前只适用于一些几何条件简单的几个传热过程，如管内层流、平板上层流等。单的几个传热过程，如管内层流、平板上层流等。DepartmentofChemicalandEnvironmentalEngineeringCTGULaiQingke24-15影响对流传热系数的因素影响对流传热系数的因素一、引起流动的原因(1-2)g=2 g t1强制对流：通过外力对流体作功迫使流体流动强制对流：通过外力对流体作功迫使流体流动2自然对流：由于流体内部存在温度差而引起的流动自然对流：由于流体内部存在温度差而引起的流动设设1、2分别代表温度为分别代表温度为t1、t2两点流体的密度，两点
3、流体的密度，为其平均为其平均体积膨胀系数；体积膨胀系数；如果如果t1525，与与q都急剧增大；都急剧增大；t25，不稳定，不稳定，与与q急剧下降急剧下降膜状沸腾：膜状沸腾：临界点临界点自然对流自然对流泡状沸腾泡状沸腾 膜状沸腾膜状沸腾DepartmentofChemicalandEnvironmentalEngineeringCTGULaiQingke37工业上的沸腾装置多维持在工业上的沸腾装置多维持在核状沸腾状态核状沸腾状态2、沸腾对流传热系数的计算、沸腾对流传热系数的计算大容积饱和核状沸腾大容积饱和核状沸腾(1)各参数见各参数见p244。(2)3、影响沸腾传热的因素、影响沸腾传热的因素(1
4、)温度差的影响温度差的影响应尽量在核状沸腾阶段进行操作。应尽量在核状沸腾阶段进行操作。(2)操作压力的影响操作压力的影响p，强化对流传热过程。，强化对流传热过程。(3)液体物性的影响液体物性的影响(4)加热面的影响加热面的影响壁面粗糙的，有利壁面粗糙的，有利表面张力小，有利表面张力小，有利DepartmentofChemicalandEnvironmentalEngineeringCTGULaiQingke384-20对流传热系数关联式小结对流传热系数关联式小结DepartmentofChemicalandEnvironmentalEngineeringCTGULaiQingke39 的量级的
5、量级空气中空气中水中水中总之：总之：油类中油类中DepartmentofChemicalandEnvironmentalEngineeringCTGULaiQingke40凝结传热凝结传热 1、凝结的、凝结的定义定义 蒸气与低于相应压力下饱和温度的冷壁面蒸气与低于相应压力下饱和温度的冷壁面 相接触时，在壁面上凝结出液滴的现象相接触时，在壁面上凝结出液滴的现象凝结换热实例凝结换热实例 锅炉中的水冷壁锅炉中的水冷壁 寒冷冬天窗户上的冰花寒冷冬天窗户上的冰花 许多其他的工业应用过程许多其他的工业应用过程DepartmentofChemicalandEnvironmentalEngineeringCT
6、GULaiQingke41膜状凝结膜状凝结：90,润湿能力差润湿能力差,凝结液不能成片凝结液不能成片,热阻较小，热阻较小，故故h较大较大在上述两种类型的凝结传中在上述两种类型的凝结传中,凝结液均是构成凝结液均是构成蒸汽与壁面间热交换的热阻载体蒸汽与壁面间热交换的热阻载体一般：一般：h珠珠=(510)h膜以上膜以上如如:温度高于温度高于100的水蒸汽在经的水蒸汽在经过处理的铜表面上过处理的铜表面上珠状凝结时珠状凝结时,平均凝结传热系数可平均凝结传热系数可达达2.55105W/m2.K.DepartmentofChemicalandEnvironmentalEngineeringCTGULaiQi
7、ngke42膜状凝结的影响因素膜状凝结的影响因素1、不凝结气体的影响不凝结气体的影响影响机理影响机理：(1)冷壁面附近形成一不凝结气体层，增加了一项热阻冷壁面附近形成一不凝结气体层，增加了一项热阻(2)不凝结气体的存在使壁面附近的蒸气分压下降，相不凝结气体的存在使壁面附近的蒸气分压下降，相 应的饱和温度下降，从而使凝结换热的驱动力下降应的饱和温度下降，从而使凝结换热的驱动力下降影响结果影响结果：使表面传热系数大大下降，换热削弱：使表面传热系数大大下降，换热削弱影响程度影响程度：与压力、热负荷、运动速度等有关：与压力、热负荷、运动速度等有关例：纯净水蒸汽膜状凝结，例：纯净水蒸汽膜状凝结，h=5820-11630W/m，含有含有1%空气时，实验证明空气时，实验证明h值将下降值将下降60%左右左右