清华大学化工原理05第五章传热

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1、《化工原理》（上）主讲人：戴猷元2003.2目录绪论第一章流体流动第二章流体输送机械第三章流体流过颗粒和颗粒层的流动第四章非均相物系的分离第五章传热第六章蒸发总结第五章传热第一节概述第二节热传导第三节对流传热第四节两流体间的传热第五节对流传热系数的关联式第六节热辐射第七节换热器第五节对流传热系数的关联式一、影响传热膜系数的因素1、流体流动状态层流：忽略自然对流时，层流底层＝r湍流：主要热阻在层流层，Re，边界层减薄，（注意管件、内构件影响，Re＝2000？）2、引起流动的原因自然对流时，近壁面处温度t>

2、主流t1膨胀公式：体积膨胀系数。强制对流与Re有关。3、物性：都是t的函数4、传热面形状，大小，位置。（特征尺寸）5、有无相变化二、对流传热中的因次分析法按确定的几何形状讨论经因次分析可以得到NusseltReynoldsPrandtGrashof(对流传热)(流动)(物性)(自然对流)1、应用范围：Re，Pr2、定性尺寸：3、定性温度：物性值三、流体在管内强制对流的1、圆形直管内，强制湍流1)低粘度流体（<2倍常温水粘度）流体被加热n＝0.4，流体被冷却n＝0.3，热流方向的影响，主要影响边界层厚度

3、（值变化）定性尺寸di定性温度管壁温度与流体平均温度相差不大（与有关，水不超过20～30℃，油不超过10℃）边界层形成（形体阻力）短>长2)高粘度流体（温差过大）2、圆形直管内，强制滞流1)速度分布不同复杂性2)存在自然对流影响3)入口段较大100d（Re＝2000）1)忽略自然对流影响2)(4)l/d>50乘以校正系数40302015101.021.051.131.181.28(5)垂直管流动方向与自然对流方向一致，+15%流动方向与自然对流方向相反，-15%3、圆形直管过渡流Re＝23

4、00～10000之间，用湍流公式乘以4、弯曲圆管内：由于离心力的作用，加速湍动产生二次环流5、非圆形管四、流体在管外强制对流的1、管外流体平行流过：de的计算。2、管外流体垂直流过1)单管边界层增厚边界层脱离Re小时，层流边界层（低点）脱离Re大时，层流边界层（低点）湍流边界层境厚脱离2)管束Re>3000do，u取最狭处：定性温度排数不为10，乘以校正系数。3)换热器管间流动流速，流向不断变化，Re>100湍流挡板形式，（圆缺挡板）出现旁流，不能达到垂直流动若圆缺挡板，截去2

5、5％。小结：1、对流传热与流动、物性有关（温差）Re由此：热流方向温差物性w2、必须注意经验公式的使用条件L，t，Re，Pr3、含Gr，使用膜温4、的大小a)湍>层短>长b)换热器c)加强湍动程度五、流体作自然对流的定性温度：膜温，tw与(t1+t2)/2的平均值定性尺寸水平管do，垂直管L查表!六、蒸汽冷凝的1、冷凝过程机理加热介质－饱和蒸汽壁面低于饱和蒸汽温度汽相温度唯一。无汽相热阻（忽略气流补充的压降）冷凝放出的潜热必须通过液膜传向壁面给热的热阻主要来自于壁面上的液膜液体浸润壁面

6、－膜状冷凝不浸润－滴状冷凝，α比前者大几至十几倍膜状冷凝：膜厚不同，α不同。L足够大时，湍流若液膜滞流热传导为主。2、垂直壁面的膜状冷凝1）理论分析物性＝const假设蒸汽存在对液膜无磨擦阻力滞流可以导出：定性尺寸：L定性温度：膜温：r：饱和温度下的冷凝潜热若传热量一定，r，冷凝量，膜厚，αρ，单位体积受力，流动快，膜厚，αλ（通过膜导热）αμ膜厚，αΔt传热推动力，冷凝液，膜厚，α倾斜直壁：与水平夹角为，2）实验结果：滞流下，蒸汽与液膜间磨擦3）流型判断滞流

7、：Re<2100；湍流：Re>2100Re壁下端Re值涉及冷凝负荷冷凝负荷M：单位浸润周边上的冷凝液质量流量4）无因次α*对于滞流：对于湍流：3、水平管壁蒸汽冷凝（1）单管水平管可以看成不同角度倾斜壁面，进行积分（2）管束4、几点讨论：对于过热蒸汽，一般可以按饱和蒸汽蒸汽流向:向下流，α向上流，α向上流速，α（3）不冷凝气：在蒸汽与液膜之间形成气膜。汽中含1％不凝气，50％。（4）不光滑壁，冷凝液阻力大，膜厚（5）强化：直管沟槽金属丝（张力作用）18％复盖面积时最大。水平管：

8、（倾斜）膜、滴交错七、液体沸腾时的：锅炉、蒸发器、再沸器温差容积沸腾：加热面浸于液体中自然对流汽泡运动管内沸腾：一定流速流动，加热管1、沸腾现象：特征：有气泡产生；由加热表面首先生成；必要条件过热加热表面过热度最大，缝隙依托表面不平整汽化核心，t残留气体过热生成长大上浮补充－过热自然对流区Δt<5℃，液体内产生自然对流，没有汽泡从液体逸出液面，仅在液体表面蒸发核状沸腾Δt，汽