化工原理第5章 传热3-精品文档资料整理.ppt

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1、化工原理化工原理2 0 0 92 0 0 915.4 给热系数给热系数一、给热系数的影响因素和数值范围一、给热系数的影响因素和数值范围1. 引起流动的原因：引起流动的原因：自然对流和强制对流自然对流和强制对流 强强 自自 2. 流动型态：流动型态： 层流或湍流层流或湍流 湍湍 层层 3. 流体的物性流体的物性: ，cp ，4. 传热面的形状、大小、位置：传热面的形状、大小、位置：如圆管与平板、垂直与水平、管内与管外等如圆管与平板、垂直与水平、管内与管外等（一）影响因素（一）影响因素体积膨体积膨胀系数胀系数1PVVT化工原理化工原理2 0 0 92 0 0 925. 是否发生相变是否发生相变 蒸

2、汽冷凝、液体沸腾蒸汽冷凝、液体沸腾 相变相变 无相变无相变（二）数值范围（二）数值范围 P160 表表5-8无无相相变变有有相相变变 自自然然强强制制 gl 规律：规律：二、给热系数与量纲分析二、给热系数与量纲分析（一）（一） 的获得方法的获得方法1. 理论分析法理论分析法 5.4 给热系数给热系数2. 数值法数值法 传热和流体流动的数值方法传热和流体流动的数值方法 作者：作者：美美S.V.帕坦卡著帕坦卡著 郭宽良译郭宽良译 化工原理化工原理2 0 0 92 0 0 933. 实验方法实验方法* 用用因次分析法因次分析法、再结合实验，建立经验关系式。、再结合实验，建立经验关系式。（二）实验方法

3、求（二）实验方法求 tgulrcfp 或或，或或，无因次数群个数变量数基本因次数7435.4 给热系数给热系数 lNu 无因次数群：无因次数群：-努塞尔（努塞尔（Nusselt）数，数，表示导热热阻与对流热阻之比表示导热热阻与对流热阻之比化工原理化工原理2 0 0 92 0 0 94Prpc322RedutglGr或-格拉晓夫（格拉晓夫（Grashof ）准数是雷）准数是雷诺数的一种变形，表征自然对流时诺数的一种变形，表征自然对流时的的“雷诺数雷诺数”-普兰特（普兰特（Prandtl）准数，反映物性的影响准数，反映物性的影响一般，一般，气体的气体的Pr 1 - 雷诺（雷诺（Reynolds）数

4、，）数，流动型态对对流传热的影响流动型态对对流传热的影响5.4 给热系数给热系数 PrRe，或或GrfNu 故故三、流体做强制对流时的给热系数三、流体做强制对流时的给热系数化工原理化工原理2 0 0 92 0 0 950.80.023RePrnNu 0.40.3nn被加热被冷却0.80.023()()pncdud适用范围：适用范围： Re10000，0.6Pr160， 50（一）圆形直管内的强制湍流（一）圆形直管内的强制湍流5.4 给热系数给热系数2mttt进出定性温度：定性温度：化工原理化工原理2 0 0 92 0 0 962080.du 与与u、d 的比例关系的比例关系5.4 给热系数给热

5、系数修正：修正：(1) (1) 高粘度高粘度 0.80.330.140.027RePr()wNu壁温下流体的粘度壁温下流体的粘度(2) l/d50 特征尺寸：特征尺寸：管内径管内径di化工原理化工原理2 0 0 92 0 0 97(3) 过渡流（过渡流（2000Re10000)1Re10618 . 15f5.4 给热系数给热系数(4) 弯曲管内弯曲管内177. 11Rdf 117 . 0ldff校正系数校正系数化工原理化工原理2 0 0 92 0 0 98(5) 非圆形管强制湍流非圆形管强制湍流a) 当量直径法当量直径法用用de代替代替di计算，计算，u要用实际的流通面积计算要用实际的流通面积

6、计算b) 直接实验法直接实验法套管环隙套管环隙 : 水水-空气系统空气系统5.4 给热系数给热系数10.530.82310.02()RePreddd适用范围：适用范围： 12000Re 膜膜 工业生产中以工业生产中以膜状冷凝膜状冷凝为主为主5.4 给热系数给热系数化工原理化工原理2 0 0 92 0 0 9172. 冷凝过程的热阻：冷凝过程的热阻：3. 蒸汽冷凝的蒸汽冷凝的 一般为层流一般为层流123400.725grdt r汽化潜热（汽化潜热（ts下），下），kJ/kg。2Wsttt定性温度：膜温定性温度：膜温 5.4 给热系数给热系数14t 1）水平管外）水平管外do管外径管外径液膜的厚度

7、液膜的厚度 化工原理化工原理2 0 0 92 0 0 918湍流湍流2）竖壁或竖管上的冷凝）竖壁或竖管上的冷凝层流层流12341.13grH t适用条件：适用条件：Re1800定性温度：膜温定性温度：膜温 4 . 031232Re0077. 0g5.4 给热系数给热系数141.130.725odH垂直水平化工原理化工原理2 0 0 92 0 0 9194冷凝传热的影响因素和强化措施冷凝传热的影响因素和强化措施5.4 给热系数给热系数1) 流体物性流体物性 冷凝液冷凝液 r ， 2) 温差温差 液膜层流流动时，液膜层流流动时， t=tstW ，, 3) 不凝气体不凝气体 不凝气体存在，导致不凝气

8、体存在，导致 ，定期排放。，定期排放。4）蒸汽流速与流向）蒸汽流速与流向 向下流向下流 ；反向时，；反向时， ； u 化工原理化工原理2 0 0 92 0 0 9205) 冷凝面的形状和位置冷凝面的形状和位置 六、液体沸腾时的给热系数六、液体沸腾时的给热系数沸腾种类沸腾种类 1）大容积沸腾大容积沸腾 2）管内沸腾管内沸腾1. 汽泡产生的条件汽泡产生的条件问题：为什么汽泡只在加热面个别地方产生？问题：为什么汽泡只在加热面个别地方产生？5.4 给热系数给热系数目的：减少冷凝液膜的厚度目的：减少冷凝液膜的厚度 垂直板或管：开纵向沟槽；垂直板或管：开纵向沟槽； 水平管束：可采用错列水平管束：可采用错列

9、化工原理化工原理2 0 0 92 0 0 921过热度过热度： t=tWts 产生沸腾现象的必要条件：产生沸腾现象的必要条件： 液体过热、液体过热、 有汽化核心有汽化核心2. 沸腾曲线沸腾曲线 自然对流 核状沸腾 膜状沸腾 过热度（tw-ts） 过热度不大，气泡很少或没有；气 泡 产生和 脱 离频率很快大量气泡在加热面上汇合，形成蒸汽膜辐射影响加强5.4 给热系数给热系数汽化核心汽化核心：一般为粗糙加热面的细小凹缝处：一般为粗糙加热面的细小凹缝处汽化核心汽化核心生成汽泡生成汽泡长大长大脱离壁面脱离壁面新汽泡新汽泡形成形成搅动液层搅动液层 化工原理化工原理2 0 0 92 0 0 9223. 沸腾传热的影响因素及强化措施沸腾传热的影响因素及强化措施,2）温差）温差 stp3）操作压强）操作压强工业上：工业上：核状沸腾核状沸腾5.4 给热系数给热系数在核状沸腾阶段温差提高，在核状沸腾阶段温差提高， 4）加热面）加热面 新的、洁净的、粗糙的加热面，新的、洁净的、粗糙的加热面， 大大 强化措施：将表面腐蚀，烧结金属粒强化措施：将表面腐蚀，烧结金属粒1）液体的性质）液体的性质