《(17)--3.2 对流传热化工原理及实验.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《(17)--3.2 对流传热化工原理及实验.pdf（20页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、一、对流传热过程分析二、对流传热速率牛顿冷却定律三、对流传热系数对 流 传 热一、对流传热过程分析对流传热是指是指运动流体与固体壁面之间的热量传递运动流体与固体壁面之间的热量传递过程，故对流传热与流体的流动状况密切相关。过程，故对流传热与流体的流动状况密切相关。流体无相变化流体有相变化强制对流传热（层流、湍流）自然对流传热蒸气冷凝对流传热液体沸腾对流传热热流体热流体冷流体冷流体间壁一、对流传热过程分析层流底层热传导01 液体分层运动，相邻层间没有流体的宏观运动。在垂直于流动方向上不存在热对流，该方向的热传导仅为流体的热传导。该层中温差较大，即温度梯度较大。对流传热的热阻主要存在于层流底层。一、
2、对流传热过程分析过渡区域传导+对流03 温度梯度很小，各处温度基本相同。湍流核心热对流02 热对流和热传导作用大致相同，在该层内温度发生缓慢变化。二、对流传热速率牛顿冷却定律流体被冷却：流体被冷却：)(wTTAQQ 对流传热速率，W；对流传热系数，W/(m2)；Tw 壁温，；T 流体平均温度，；A 传热面积，m2。流体被加热：流体被加热：)(wttAQ二、对流传热速率牛顿冷却定律 牛顿冷却定律是一种推论，假设Qt。QA ttttAtRww()1tttwRA1 复杂问题简单化表示。推动力：推动力：阻力：阻力：三、对流传热系数 求算对流传热系数的方法有两种：即理论方法和实验方法。理论方法：通过对流
3、传热现象的理论分析，建立描述对流传热现象的方程组，再用数学分析的方法求解。由于过程的复杂性，目前仅能对较为简单的对流传热现象用数学方法求解。实验方法：结合实验建立的关联式，工程上遇到的对流传热问题多依赖于实验方法。三、对流传热系数影响对流传热系数的因素01 流体的种类和相变化的情况液体、气体和蒸汽的对流传热系数都不相同，牛顿型流体和非牛顿型流体也有区别。流体有无相变化，对传热有不同的影响。讨论-1三、对流传热系数影响对流传热系数的因素01 流体的特性导热系数 粘度 比热容和密度 Cp 体积膨胀系数讨论-2三、对流传热系数影响对流传热系数的因素01 流体的温度流体温度与壁面温度差、流体物性随温度
4、变化、流体温度与壁面温度差、流体物性随温度变化、附加自然对流的综合影响。附加自然对流的综合影响。流体内部温度分布不均匀，导致密度差异，从流体内部温度分布不均匀，导致密度差异，从而产生附加自然对流。而产生附加自然对流。讨论-3三、对流传热系数影响对流传热系数的因素01 流体的流动状态流体层流流动时，传热基本上依靠分子扩散作流体层流流动时，传热基本上依靠分子扩散作用的热传导。用的热传导。流体呈湍流时，管中心温度分布均匀，湍流时流体呈湍流时，管中心温度分布均匀，湍流时对流传热系数远大于层流流动。对流传热系数远大于层流流动。讨论-4三、对流传热系数影响对流传热系数的因素01 流体的流动原因自然对流是由
5、于两流体内部存在温度差，各部自然对流是由于两流体内部存在温度差，各部分的流体密度不同，引起流体质点的相对位移。分的流体密度不同，引起流体质点的相对位移。强制对流是由于泵、搅拌器等外力作用迫使流强制对流是由于泵、搅拌器等外力作用迫使流体流动。通常，强制对流传热系数为自然对流体流动。通常，强制对流传热系数为自然对流传热系数的几倍至几十倍。传热系数的几倍至几十倍。讨论-5三、对流传热系数影响对流传热系数的因素01 传热面的形状、位置和大小形状：管、板、环隙、翅片等形状：管、板、环隙、翅片等传热面布置：水平或垂直旋转、管束的排列方式传热面布置：水平或垂直旋转、管束的排列方式管道尺寸：管径、管长、板高和
6、进口效应管道尺寸：管径、管长、板高和进口效应讨论-6三、对流传热系数对流传热过程的量纲分析02所谓所谓量纲分析方法量纲分析方法，即根据对问题的分析，找出影响，即根据对问题的分析，找出影响对流传热的因素，通过因次分析方法确定相应的对流传热的因素，通过因次分析方法确定相应的无因次数无因次数群群（准数），再通过实验确定求算对流传热系数的经验公（准数），再通过实验确定求算对流传热系数的经验公式，供设计计算使用。式，供设计计算使用。,Nuf Re Pr Gr三、对流传热系数对流传热过程的量纲分析02准数名称准数名称符号符号准数式准数式含义含义努赛尔特数努赛尔特数(Nusselt number)Nu表示对
7、流传热系数表示对流传热系数雷诺数雷诺数(Reynolds number)Re表示惯性力与粘性力之比，表征表示惯性力与粘性力之比，表征流动状态流动状态普兰德数普兰德数(Prandtl number)Pr反映与传热有关的流体物性反映与传热有关的流体物性格拉斯霍夫数格拉斯霍夫数(Grashof number)Gr表示由温度差引起的浮力与粘性表示由温度差引起的浮力与粘性力之比力之比表表 1 准数的名称、符号和含义准数的名称、符号和含义llupc322lgt三、对流传热系数对流传热过程的量纲分析02定性温度：定性温度：按照准数经验公式中定性温度取法的说明，按照准数经验公式中定性温度取法的说明，选择定性温
8、度的计算方法。选择定性温度的计算方法。注意问题 流体的平均温度流体的平均温度 t=(t1+t2)/2 壁面的平均温度壁面的平均温度tw 流体和壁面的平均温度（膜温）流体和壁面的平均温度（膜温）tm=(tw+t)/2三、对流传热系数对流传热过程的量纲分析02特征尺寸特征尺寸:Nu、Re等准数中管长等准数中管长l的确定的确定应用范围应用范围:关联式中关联式中Re、Pr等准数的数值范围等等准数的数值范围等注意问题三、对流传热系数对流传热系数对流传热系数管内管内有相变有相变强制对流强制对流自然对流自然对流无相变无相变横向流过管束横向流过管束圆形直管圆形直管湍流湍流层流层流过渡流过渡流弯管弯管非圆形管非圆形管管外管外管间流动管间流动蒸汽冷凝蒸汽冷凝膜状冷凝膜状冷凝滴状冷凝滴状冷凝在垂直管或板外冷凝在垂直管或板外冷凝在水平管外冷凝在水平管外冷凝液体沸腾液体沸腾对流传热系数对流传热系数经验关联式经验关联式:不不同类型的对流同类型的对流传热可用与传热可用与4个个准数和物性有准数和物性有关的关联式计关的关联式计算算，计算公式计算公式可从工程手册可从工程手册中查询中查询。对流传热小结 对流传热过程分析：层流、湍流、过渡区 对流传热速率牛顿冷却定律 对流传热系数：影响因素、计算方法