对流传热系数.pptx

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1、第三节 对流传热 获得的主要方法：u理论分析法解析求解、数值求解u实验法：半理论半经验方法，是目前的主要方法。牛顿冷却定律：第1页/共36页一、实验法求 影响 的因素主要有：1.引起流动的原因：自然对流和强制对流2.流动型态：层流或湍流3.流体的性质：、cp、等4.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5.有相变与无相变：cp或汽化潜热r量纲分析法：回忆第一章有关内容 用量纲分析法、再结合实验，建立经验关系式。定理：第2页/共36页一、实验法求-格垃晓夫数Gr是雷诺数的一种变形，相当于自然对流时的“雷诺数”无因次数群：-努塞尔数，表示导热热阻与对流热阻之比-普朗特数，

2、反映物性的影响。一般地，气体的Pr1第3页/共36页一、实验法求 故定性温度：确定物性的温度，有两种主体平均温度膜温第4页/共36页二、各种情形下的 经验式（一）无相变时当Gr25000，需考虑自然对流对传热的影响，式（5-5-6565）乘上一个大于1的校正系数：1、管内层流时0.6Pr6700，Gr25000（自然对流影响可以忽略），温差（壁温与流体主体温度之差）不大。使用范围为：管子的进口段，恒壁温、Re2300、思考：思考：为什么需乘上一为什么需乘上一个大于个大于1 1的校正系数？的校正系数？-传热主要以导热方式为主（有时有自然对流）传热主要以导热方式为主（有时有自然对流）第5页/共36

3、页二、各种情形下的 经验式2 2、管内湍流（5-63）熟记、常用第6页/共36页二、各种情形下的 经验式2 2、管内湍流（式5-63）思考思考1 1：与与u、d有何比例关系？有何比例关系？思考思考2：为什么加热时为什么加热时n取取0.4，冷却时取，冷却时取0.3？气体的Pr1等温液体被加热 或气体被冷却液体被冷却 或气体被加热速度分布速度分布时，时，变大变大时，时，变小变小第7页/共36页Why？Why？因为：管内未充分发展，层流底层较薄，热阻较小。若不满足适用范围时，需修正：（1）对于短管，L/d100即可达到湍流。式（5-72）第9页/共36页二、各种情形下的 经验式4 4、自然对流 （大

4、空间）C、n为经验常数。式（5-75）第10页/共36页二、各种情形下的 经验式（二）有相变竖直壁面：先层流，后湍流层流：式（5-79）、式（5-79b）湍流：式（5-82）1 1、冷凝传热 膜状冷凝：膜状冷凝：液膜是主要热阻液膜是主要热阻水平圆管外：层流：式（5-80）第11页/共36页水平管束：膜状冷凝传热的强化：v减薄冷凝液液膜厚度；v选择正确的蒸汽流动方向；v在传热面上垂直方向上刻槽或安装若干条金属丝等；v用过热蒸汽；v及时排放不凝性气体。第一排的 与单管相似，第二排的 比第一排小，第三排的 比第二排小，若干排后，基本上不变。平均 比单排的小（式5-80与5-80a对比）。膜状冷凝：膜

5、状冷凝：第12页/共36页二、各种情形下的 经验式2 2、沸腾传热（大容积）（1）产生沸腾现象的必要条件：液体过热、有汽化核心（2 2）沸腾传热机理：）沸腾传热机理：气泡的不断形成、长大、脱离壁面，气泡的不断形成、长大、脱离壁面，热量随气泡被带入液体内部；同时引起液体的搅动。热量随气泡被带入液体内部；同时引起液体的搅动。第13页/共36页二、各种情形下的 经验式（3 3）大容积沸腾传热的沸腾曲线twts沸腾曲线过热度不大，气泡没有；膜状沸腾 自然对流核状沸腾工业上常用工业上常用第14页/共36页二、各种情形下的 经验式（4）核状沸腾传热系数的主要影响因素：表面粗糙度：粗糙表面 大，但粗糙度达到

6、一定极限后，就基本上没影响了。过热度：与 t t的2 23 3次方成正比。第15页/共36页二、各种情形下的 经验式对流传热系数小结注意经验式的适用范围、定性温度、定性尺寸第16页/共36页 的数量级空气中水中总之：油类中返回目录第17页/共36页第六节 辐射传热一、基本概念1、什么是辐射传热？2、吸收率、发射率、透过率热辐射线波长在0.4 m40 m，主要有可见光、红外线靠电磁波传热的方式，称为。靠电磁波传热的方式，称为。自然界中凡是温度在0 K0 K以上的物体，都会不停地向四周发射热辐射能。第18页/共36页3黑体、白体、透热体、灰体灰体-以相同的吸收率吸收所有波长的热辐射能的物体。工业用

7、的大多数固体材料可近似为灰体。-透热体，如单原子或对称双原子构成的气体（He，H2，O2等）吸收率吸收率A1 1反射率反射率R1 1透过率透过率D1 1-绝对黑体，如没有光泽的黑漆-绝对白体或镜体，如十分光亮的金属 如图可见，实际物体的辐射特性曲线过于复杂，工程上为方便处理，以灰体近似替代实际物体。！注意：！注意：灰体是一种假想体。灰体是一种假想体。第19页/共36页二、物体的辐射（发射）能力辐射能力：单位时间、单位面积上对所有波长辐射线的辐射能量，用E表示，单位W/m2。又称发射能力。根据普朗克量子理论，有 1、黑体的辐射能力Eb所有物体中，黑体的发射能力最强。所有物体中，黑体的发射能力最强

8、。-斯蒂芬波尔茨曼定律 第20页/共36页二、物体的辐射（发射）能力-黑度（或辐射率）属物性，与材料性质和温度、浓度等有关3、与A的关系-克希霍夫定律2 2、灰体的辐射能力E灰体 黑体T1T2EEbAEbTT比黑体的小。比黑体的小。对虚线所示面能量衡算：对虚线所示面能量衡算：如图两壁面无限大且相距很近。如图两壁面无限大且相距很近。注意：只是数值上相等发射能力强的吸收能力也强第21页/共36页三、两灰体组成的封闭体系的辐射传热速率如图两物体之间的辐射传热量如图两物体之间的辐射传热量QAB不仅与两物体不仅与两物体的发射能力有关，还与两者的相互位置、周围环境的发射能力有关，还与两者的相互位置、周围环

9、境的对其辐射有关，很复杂。本节重点讨论的对其辐射有关，很复杂。本节重点讨论两灰体组两灰体组成的封闭体系的辐射传热速率的计算。成的封闭体系的辐射传热速率的计算。QAB环境环境第22页/共36页三、两灰体组成的封闭体系的辐射传热速率影响角系数的因素：两物体间的距离r、两物体表面积A、两物体的放置角度等。1、角系数辐射能被拦截的百分数，用 12、21表示可以证明：第23页/共36页三、两灰体组成的封闭体系的辐射传热速率思考思考2：如图，两相距很近的无限大平板，如图，两相距很近的无限大平板，角系数为多少？角系数为多少？思考思考1 1：如图，由如图，由N N个面组成的闭合体，个面组成的闭合体，任一面的所

10、有角系数之和为多少？任一面的所有角系数之和为多少？第24页/共36页三、两灰体组成的封闭体系的辐射传热速率-投入辐射,W/m2-有效辐射，W/m22、几个概念物体与环境交换的热量物体物体环境环境第25页/共36页三、两灰体组成的封闭体系的辐射传热速率3、对两灰体组成的封闭体系的辐射传热速率Q1-21-2：对灰体对灰体1 1（灰体（灰体2 2）表面作热量衡算，有：）表面作热量衡算，有：J J1 1G G1 1第26页/共36页三、两灰体组成的封闭体系的辐射传热速率对灰体对灰体1 1与灰体与灰体2 2之间的任一面作热量衡算，有：之间的任一面作热量衡算，有：表面热阻表面热阻J J1 1J J2 2空

11、间热阻加和定理第27页/共36页三、两灰体组成的封闭体系的辐射传热速率（式（式5-985-98，式，式5-1025-102）第28页/共36页三、两灰体组成的封闭体系的辐射传热速率（式（式5-985-98，式，式5-1025-102）1-2=1，A1=A2=A小 1-2=1，（式5-975-97）具体地：1-2=1，（式5-1015-101）A1=A小第29页/共36页三、两灰体组成的封闭体系的辐射传热速率思考：思考：如图所示，写出两无限大平行平板之间平行插入第三块板时如图所示，写出两无限大平行平板之间平行插入第三块板时的辐射传热量计算式。的辐射传热量计算式。表面热阻表面热阻 空间热阻空间热阻

12、空间热阻空间热阻表面热阻表面热阻表面热阻表面热阻表面热阻表面热阻第30页/共36页三、两灰体组成的封闭体系的辐射传热速率对照：对照：两无限大平行平板之间的辐射传热两无限大平行平板之间的辐射传热热屏第31页/共36页影响辐射传热的因素：u温度：与 T4有关，u表面黑度：u介质：如插入热屏，增大热阻，减小Qu几何位置：1-21-2第32页/共36页四、气体热辐射的特点只有不对称的双原子气体和多原子气体具有只有不对称的双原子气体和多原子气体具有热辐射能力；热辐射能力；气体只在某些波段范围内具有热辐射能力；气体只在某些波段范围内具有热辐射能力；气体的热辐射发生在整个体积内，而不是在气体的热辐射发生在整个体积内，而不是在表面。且沿程变化。表面。且沿程变化。第33页/共36页五、辐射、对流的联合传热其中：暴露在空气中的设备的热损失计算中：联合传热膜系数，用经验式计算第34页/共36页第35页/共36页谢谢大家观赏！第36页/共36页