(1.1.2)--5.3 对流传热化工原理.ppt

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1、制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春1第第5章章 传热传热Chapter 5 Heat Transfer制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春25.3 对流传热对流传热 对流是三种基本传热方式之一，指由于对流是三种基本传热方式之一，指由于流体的流体的宏观运动而引起的热量传递宏观运动而引起的热量传递，因此，对流传热只发，因此，对流传热只发生在流体中。生在流体中。工程工程:流体与固体壁面之间的传热过程。流体与固体壁面之间的传热过程。制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作

2、者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春35.3 对流传热对流传热一、一、过程分析程分析层流内层区：层流内层区：1.各层传热方式各层传热方式 湍流区：湍流区：过渡区：过渡区：热对流为主热对流为主热传导为主热传导为主热传导热传导+热对流热对流 制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春4层流内层区：层流内层区：湍流区：湍流区：过渡区：过渡区：温度均匀，没有热阻，温度均匀，没有热阻，有一定温差，有一定热阻，有一定温差，有一定热阻，温差大，热阻大，温差大，热阻大，热流体侧推推力：热流体侧推推力：冷流体侧推动力：冷流体侧推动力：2.在

3、在AA截面处的温度分布截面处的温度分布5.3 对流传热对流传热一、一、过程分析程分析制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春55.3 对流传热对流传热一、一、过程分析程分析制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春63.传热边界层传热边界层t5.3 对流传热对流传热一、一、过程分析程分析 将将过渡区折合成一定厚度的层流内层过渡区折合成一定厚度的层流内层，连同，连同层流内层共同称为层流内层共同称为对流传热有效膜对流传热有效膜，厚度为，厚度为t，该，该膜集中了膜集中了全部传热温差并以导

4、热方式传热全部传热温差并以导热方式传热的。的。制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春75.3 对流传热对流传热二、二、对流流传热速率方程速率方程假定：全部阻力都集中在假定：全部阻力都集中在厚度为厚度为t 的有效膜内。膜的有效膜内。膜内导热传热。内导热传热。当量膜当量膜t制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春85.3 对流传热对流传热二、二、对流流传热速率方程速率方程令令对流传热系数对流传热系数W/(m2)常用：常用：牛顿冷却定律牛顿冷却定律制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：

5、黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春9 对流传热系数，对流传热系数，W/(m2）流体被加热：流体被加热：流体被冷却：流体被冷却：说明：说明：定律本身未揭示过程实质，只是将众多因素归结定律本身未揭示过程实质，只是将众多因素归结到对流传热系数到对流传热系数中。中。5.3 对流传热对流传热二、二、对流流传热速率方程速率方程制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春105.3 对流传热对流传热三、三、对流流传热系数系数1.对流传热系数的影响因素对流传热系数的影响因素与流体有关：与流体有关：对流情况：对流情况：相变情况相变

6、情况：流动状况：流动状况：滞流内层薄滞流内层薄制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春11流体物性：流体物性：传热面的形状、位置和大小传热面的形状、位置和大小5.3 对流传热对流传热三、三、对流流传热系数系数制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春122.对流传热系数的一般准数关联式对流传热系数的一般准数关联式努塞尔准数努塞尔准数雷诺准数雷诺准数流动状况流动状况普兰特准数普兰特准数流体物性流体物性格拉斯霍夫准数格拉斯霍夫准数自然对流自然对流5.3 对流传热对流传热三、三、对流流传

7、热系数系数对流传热系数对流传热系数制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春13l无相变自然对流：无相变自然对流：l无相变强制对流：无相变强制对流：5.3 对流传热对流传热三、三、对流流传热系数系数制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春14化工原理化工原理课件课件第一章第一章 流体流动流体流动定性温度：定性温度：用于确定物性用于确定物性三种三种方法方法膜温膜温特征尺寸：特征尺寸：l如何确定如何确定适用范围：适用范围：Re、Pr 等的数值范围等的数值范围5.3 对流传热对流传热三、

8、三、对流流传热系数系数使用关联式时注意的问题：使用关联式时注意的问题：制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春15化工原理化工原理课件课件第一章第一章 流体流动流体流动制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春163.流体无相变时的对流传热系数流体无相变时的对流传热系数(1)管内强制对流管内强制对流层流层流湍流湍流过渡区过渡区5.3 对流传热对流传热三、三、对流流传热系数系数制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春17圆形直

9、管内强制湍流：圆形直管内强制湍流：l低粘度流体：低粘度流体：即：即：被加热：被加热：被冷却：被冷却：适用：适用：且且 若若需乘需乘 校正校正5.3 对流传热对流传热三、三、对流流传热系数系数制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春18 的强化的强化特征尺寸特征尺寸 若若t1，t2，T1，T2，一定一定5.3 对流传热对流传热三、三、对流流传热系数系数制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春19 若若V不变，不变，若若di 不变，则不变，则5.3 对流传热对流传热三、三、对流流传热

10、系数系数制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春20l高粘度流体：高粘度流体：壁温下的黏度；：壁温下的黏度；适用：适用：若：若：液体被加热，液体被加热，1.05液体被冷却，液体被冷却，0.95气体时气体时,1.05.3 对流传热对流传热三、三、对流流传热系数系数制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春21圆管内强制过渡流：圆管内强制过渡流：圆管内强制层流：圆管内强制层流：壁温处；：壁温处；适用：适用：5.3 对流传热对流传热三、三、对流流传热系数系数制作者：黄德春制作者：黄德春制

11、作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春22弯管内强制对流：弯管内强制对流：非圆管内强制对流：非圆管内强制对流：直管时直管时弯曲半径，弯曲半径，m流动流动传热传热或或替代替代5.3 对流传热对流传热三、三、对流流传热系数系数制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春23传热传热流动流动5.3 对流传热对流传热三、三、对流流传热系数系数制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春24例题：例题：在在101.3kPa、50 下，下，Vh=90m3/h的空气进的空

12、气进入套管换热器内管，入套管换热器内管，t2=150，内管，内管 57 3.5mm，L=6m。求。求 i。解：解：制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春25又又(湍流湍流)制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春26 例例题题：水水在在381.5mm的的管管内内流流动动，流流速速为为1m/s，水水的的进进、出出口口温温度度分分别别为为15及及80。试试求求水水与与管管壁间的对流传热系数。壁间的对流传热系数。解：在定性温度下水的物理性质为解：在定性温度下水的物理性质为制作者：黄德

13、春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春27制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春28(2)管外强制对流：管外强制对流：管外沿传热面平行流动：管外沿传热面平行流动：管内流动管内流动流通截面流通截面当量直径当量直径 替换为替换为流体垂直流过管束：流体垂直流过管束：5.3 对流传热对流传热三、三、对流流传热系数系数制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春29管排数管排数直列直列错列错列Cn n 10.60.1710.60.171当当 1

14、.23时，时，当当 3时，时，C=1.320.650.1570.60.22830.650.1570.60.29040.650.1570.60.2905.3 对流传热对流传热三、三、对流流传热系数系数制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春30适用：适用：特征尺寸特征尺寸 错列管距最狭处的距离为错列管距最狭处的距离为(x1-do)及及2(t-do)中的较小者中的较小者 5.3 对流传热对流传热三、三、对流流传热系数系数制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春31在有折流板的换热器的

15、管间流动在有折流板的换热器的管间流动圆缺型折流挡板圆缺型折流挡板5.3 对流传热对流传热三、三、对流流传热系数系数制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春32圆盘型折流挡板圆盘型折流挡板5.3 对流传热对流传热三、三、对流流传热系数系数制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春33凯恩法：凯恩法：适用：适用：外外,传热当量直径传热当量直径特征尺寸特征尺寸：特征流速特征流速5.3 对流传热对流传热三、三、对流流传热系数系数换热器外壳内径，换热器外壳内径，m挡板间距，挡板间距，m制作者

16、：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春345.3 对流传热对流传热三、三、对流流传热系数系数制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春35(3)大空间自然对流传热：大空间自然对流传热：壁面形状壁面形状Gr PrCn水平圆管水平圆管(d0.2m)11041.091/51041090.531/410910120.131/3垂直管或板垂直管或板(L1m)脱离表面的速度脱离表面的速度 不稳定的气膜不稳定的气膜 CD段段 C点：临界点点：临界点 DE段段：稳态膜状沸腾：稳态膜状沸腾 气膜稳定气膜

17、稳定 不变不变5.3 对流传热对流传热三、三、对流流传热系数系数制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春46l 求算：求算：取经验值取经验值l 的影响因素：的影响因素：温度差：温度差：操作压强：操作压强：宜控制在泡核区；宜控制在泡核区；压强压强液体物性：液体物性：传热面：传热面：粗糙粗糙5.3 对流传热对流传热三、三、对流流传热系数系数制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春47l强化沸腾传热的途径强化沸腾传热的途径5.3 对流传热对流传热三、三、对流流传热系数系数 加热面：加热面：液体：液体：使表面粗糙化；使表面粗糙化；采用多孔金属表面；采用多孔金属表面；定期除垢定期除垢 加入添加剂降低液体表面张力；加入添加剂降低液体表面张力；加强搅拌加强搅拌