对流传热系数的经验关联式详解演示文稿.ppt

对流传热系数的经验关联式详解演示文稿优选对流传热系数的经验关联式代价：动力消耗↑。（3）流体的物理性质3.4.2无相变化时对流传热过程的量纲分析
（1）量纲分析过程
①优点：减少实验次数；
②依据：物理方程各项量纲一致；
③步骤：：（b）构造函数形式；①努赛尔数③普朗特数说明：反映自然对流的强弱程度。应用准数关系式应注意的问题
（1）定性温度
定性温度：决定准数中各物性的温度。
流体的平均温度t=(t1+t2)/2为定性温度；
壁面的平均温度tw为定性温度；
流体和壁面的平均温度（称为膜温）tm=(t+tw)/2为定性温度。
工程上大多以流体的平均温度t=(t1+t2)/2为定性温度。
（2）特性尺寸
特性尺寸：量纲为1的数群Nu，Re等中所包含的传热面尺寸。
圆管内：特性尺寸取管内径；
非圆管内：特性尺寸取当量直径，de’=4流动截面积/传热周边
（3）注意公式的应用条件。无相变化的对流传热①流体在圆形直管内强制湍流的对流传热系数流体被加热，n=0.4
流体被冷却，n=0.3c)流体流过短管（l/d<50）e)圆形直管内过渡流时对流传热系数定性温度：tm=(t1+t2)/2；
特征尺寸：管内径d。g)非圆形管内强制对流
★采用圆形管内相应的公式计算，
但特征尺寸采用当量直径。
★最好采用专用、经验公式。
如：套管环隙例题1：有一双管程列管换热器，由96根Φ25mm×2.5mm的钢管组成。苯在管内流动，由20℃被加热到80℃，苯的流量为9.5kg/s，壳程中通入水蒸气进行加热。
试求：①管壁对苯的对流传热系数；
②若苯的流率增加一倍，其他条件不变，此时的对流传热系数为多少；
③若管径降为原来1/2，其他条件与①相同，此时对流传热系数为多少；
常数C、指数n见下表◆管束的排列方式
直列（正方形）、错列（正三角形）直列可以看出，错列传热效果比直列好。
◆传热系数的计算方法
任一排管子：
(3)自然对流传热
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：边界层发展不受限制和干扰。
有限空间自然对流传热：边界层发展受到限制和干扰。大空间内流体沿垂直或水平壁面进行自然对流传热时：传热面的形状及位置3.4.4.1有相变对流传热的特点
①相变过程中产生大量相变热（潜热）；
例：水(1)蒸汽冷凝机理
优点：饱和蒸汽具有恒定的温度，操作时易于控制
蒸汽冷凝的对流传热系数较大。
（2）冷凝方式：
①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。
②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。
比较两种冷凝方式的表面传热系数
α滴状冷凝＞α膜状冷凝，相差几倍到几十倍，
但工业操作上，多为膜状冷凝。实验结果：实测值高于理论值（约20%）
原因：液膜的波动、假设的不确切性水平管外膜状冷凝(4)影响冷凝传热的因素沸腾:沸腾时，液体内部有气泡产生，
气泡产生和运动情况，对α影响极大。
沸腾分类：
①按设备尺寸和形状不同
大容器饱和沸腾；
管内沸腾
②按液体主体温度不同
过冷沸腾：液体主体温度t<ts，
气泡进入液体主体后冷凝。
饱和沸腾：t≥ts，
气泡进入液体主体后不会冷凝。(1)大容积饱和沸腾传热机理
a）汽泡能够存在的条件：