化工原理(少学时)课件和辅导教程、考试重点例题复习题.ppt

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1、工业上遇到的对流传热常指间壁式换热器中两侧流体与固体壁面之间的热交换，即流体将热量传给固体壁面或者壁面将热量传给流体的过程称之为对流传热（或称对流给热、放热）。第三节对流传热1一、对流传热过程分析dAt2qm1,T1qm2t1T22层流底层温度梯度大，热传导方式湍流核心温度梯度大，对流方式过渡区域热传导和对流方式dA2A1tWtTWT传热壁冷流体热流体3二、对流传热速率方程——牛顿冷却定律式中Q──对流传热速率，W；──对流传热系数，W/(m2·℃)；△t──对流传热温度差，℃；A──传热面积，m2。4──有效膜厚度下面来推导牛顿冷却定律建立膜模型：单层壁导热速率

2、方程：TTWttW51.牛顿冷却定律是一种推论，假设Q∝t。2.复杂问题简单化表示。推动力阻力6三、影响对流传热系数的因素1.引起流动的原因自然对流：由于流体内部密度差而引起流体的流动。强制对流：由于外力和压差而引起的流动。强>自2.流体的物性，，，cp75.是否发生相变蒸汽冷凝、液体沸腾相变>无相变4.传热面的形状，大小和位置形状：如管、板、管束等；大小：如管径和管长等；位置：如管子的排列方式（管束有正四方形和三角形排列）；管或板是垂直放置还是水平放置。3.流动形态层流、湍流湍>层8四、对流传热系数经验关联式的建立（一）因次分析式中l——特

3、性尺寸；u——特征流速。基本因次：长度L，时间T，质量M，温度变量总数：8个由定律（8-4）=4，可知有4个无因次数群。＝f(u，l，，，cp，，gt)9Nusselt待定准数Reynolds，流动型态对对流传热的影响Prandtl，流体物性对对流传热的影响Grashof，自然对流对对流传热的影响10（二）实验安排及结果整理以强制湍流为例：Nu＝KReaPrb1．采用不同Pr的流体，固定RelgNu＝blgPr＋lgKRea双对数坐标系得一直线，斜率为b2．不同Pr的流体在不同的Re下lgNu/Prb＝algRe＋lgK双对数坐标系中得一直线斜率为a

4、，截距为KPrNubReNu/PrbKa11定性温度的取法：（三）定性温度、特性尺寸的确定2．特性尺寸取对流动与换热有主要影响的某一几何尺寸。3．准数关联式的适用范围。1．确定物性参数cp、μ、ρ等数值的温度称为定性温度。12（一）流体在管内的强制对流适用范围：Re>10000，0.760五、无相变时对流传热系数的经验关联式1．圆形直管内的湍流13特征尺寸为管内径di流体被加热时，n＝0.4；被冷却时，n＝0.3。注意事项：定性温度取14对流体而言，温度升高，μ减小，层流底层变薄，大多数液体的λ略有减小，但不显著，总的结果是

5、使α增大，反之，液体被冷却时，使α变小。液体的Pr>1，Pr0.4>Pr0.3所以，加热时n＝0.4，冷却时n＝0.3。15强化措施：u,u0.8d,1/d0.2流体物性的影响，选大的流体16以下是对上面的公式进行修正：(1)高粘度Re>10000，0.760定性温度除μw取壁温外，其余均取进出口温度的平均值；特征尺寸为di17(2)短管：l/d<60管子入口处的流体扰动程度较大，热阻较小，则α较大，则短管整个管长的平均α要比长管的平均α大。18(4)弯曲管内流体在弯管内流动时，由于离心力的

6、作用，扰动增大，则α值要比直管的α略大一些。19(3)过渡流（2300

7、0.4m/s。试求管壁对水的对流传热系数。22特点：1）物性特别是粘度受管内温度不均匀性的影响，导致速度分布受热流方向影响。2）层流的对流传热系数受自然对流影响严重使得对流传热系数提高。3）层流要求的进口段长度长，实际进口段小时，对流传热系数提高。圆形管内强制层流23热流方向对层流速度分布的影响24适用范围：当：定性温度：25(5)非圆形管强制湍流1)当量直径法2)直接实验法套管环隙:水-空气系统适用范围：12000