环境工程原理第四章2ppt课件

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1、1、传热速率方程：2、热传导：（1）单层平壁稳态热传导（2）多层平壁稳态热传导（4-7）（4-5、6）（4-1）（4）多层圆筒壁稳态热传导（3）单层圆筒壁稳态热传导（4-12、13）（4-9、10、11）第三节对流传热流体流动时发生，依靠流体质点移动而传热一、对流传热方程与对流传热系数dAt2G1，T1G2，t1T2特点：两流体的传热方向垂直于流动方向层流底层：热阻大，温度梯度大，热传导方式湍流核心：热阻小，温度梯度小，对流方式过渡区域：热传导和对流方式有效膜：假设将过度区和湍流区的传热阻力全部叠加到层流低层的热阻中，用近壁一层厚

2、为δ的层流膜来代替。若湍流程度增加，有效膜减薄，传热速率增大。dtA2A1tWtTWT传热壁冷流体热流体传热推动力不易讨论，为此:对流传热速率方程——牛顿冷却公式对冷流体流体被加热：式中Q──对流传热速率，W；──对流传热系数，膜系数，W/(m2·℃)；代替λ/δ（λ/b），因为δ不易测得。Tw──壁温，℃；T──流体平均温度，℃；A──传热面积，m2。（4-14）对热流体，流体被冷却：Δt=T-TW视为有效膜后，对照单层平壁导热速率方程有：二、影响对流传热系数的因素2.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

3、动。强制对流：由于外力和压差而引起的流动。1.流体的物性，，，cp,β(体积膨胀系数,K-1)强>自u强>u自空气强为10~250W/m2℃；自可达5~25W/m2℃；3.流动形态层流、湍流湍>层5.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。通常将有决定性影响的尺寸称为特征尺寸4.是否发生相变蒸汽冷凝、液体沸腾相变>无相变为减少获得α关联式的实验工作量，将诸影响因数归结为几个量纲为1的量，即特征数。

4、＝f(u，l，，，cp，，gt)式中l——特性尺寸；gβΔt——浮升力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。三、对流传热中的量纲分析（一）因次分析（4-17）（4-14）Nusselt，怒塞尔数对流传热的特征数Reynolds，雷诺数流动型态对对流传热的影响Prandtl，普朗特数流体物性对对流传热的影响Grashof，格拉斯藿夫数自然对流对对流传热的影响（4-16）（4-17）lnPrlnNuf2．不同Pr的流体在不同的Re下lg(Nu/P

5、rf)＝algRe＋lgK双对数坐标系中得一直线斜率为a，截距为lgK（二）实验安排及结果整理以实验确定K、a、f、h强制湍流为例：Nu＝KReaPrf1．采用不同Pr的流体，固定RelgNu＝flgPr＋lg(KRea)双对数坐标系得一直线，斜率为flgRelgNu/PrblgKa获得特征数K、a、f、h数值后的计算对流传热系数的经验式称为关联式。使用时注意：1、特征数值的适用范围，不能超出。2、特征尺寸：通过实验确定特征数时，所选定的对流体流动和传热有决定影响的尺寸，称为特征尺寸l。如圆管用管内径d；非圆形管取当量直径d等。3

6、、定性温度：确定特征数时，所采用的流体的物性参数如Cp、ρ、μ等所依据的温度。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．确定物性参数数值的温度称为定性温度。不同的实验条件产生不同的关联式，对于某一关联式与下述各点紧密连在一起：四、液体无相变时对流传热系数的经验关联式（一）流体在管内的强制对流1．圆形直管内的湍流（Gr可略）（1）低粘度流体①适用范围：Re>10000，0.760（4-19）（4-18）注意

7、事项：②定性温度取进出口温度平均值③特征尺寸为管内径di④流体被加热时，n＝0.4；被冷却时，n＝0.3。⑤CP：/Jkg-1K-1（kJ要化成J）(2)高粘度流体（4-20）Re>10000，0.760定性温度取tm（算术平均值），而μw取壁温特征尺寸为din(4)弯曲管内：扰动增大，，乘以弯管效应校正系数(3)短管：l/d<60，入口处扰动较大，，乘以管入口效应校正系数例4-6，P1442.圆形直管内过渡流（2000

8、453.圆形管内强制层流特点：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，对流传热系数应提高。适用范围：当：定性温