对流传热系数.pdf

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1、第三节.对流传热一.对流传热过程分析1.静止流体由于没有流动，则热量传递只有热传导，温度分布为直线型。2.流体流动⑴层流时温度分布变成曲线，产生对流传热，传热速率加大，但曲线弯曲程度不大，速率不太大。⑵湍流时由于流体质点强烈混合，远离壁面流体温度趋于均匀，曲线弯曲程度较大，传热速率大大提高。⑶传热边界层和滞流内层仿照流动边界层，在对流传热中，靠近壁面附近存在一层有温度差(温度梯度)的流体层，—传热边界层。同时紧靠壁面也存在一层处于层流的流体层,—湍流中的层流内层该层内温度梯度最大。故Å对流传热全部的热阻都集中在传热边界层。Ç对流传热的主要热阻集中在层流内层

2、。故强化对流传热，必须减薄层流内层的厚度。二.壁面和流体间对流传热速率方程式—牛顿冷却定率。温度差∆t仿照导热速率=，Q=热阻bλST−T1bw则对流传热Q=用代替1αλαS故Q=α⋅S(T−T)wQ—传热速率W2⎧S—传热面积m⎨T—流体温度℃T—壁面温度℃⎩w2α—对流传热系数W/m⋅K此公式称为对流传热速率方程讨论：⑴对于实际的换热器，由于都是管道，因此存在两个传热面，即内侧和外侧。则相应可写成两个传热速率方程：Q=αS(T−T)内侧iiwQ=αS(T−t)外侧00w⑵由于流体温度沿传热面方向在不断变化，因此传热系数和壁温也在不断变化。上式中的T，T

3、，α,α均取平均值wi0⑶流传热系数αQW单位：α==[]2(T−T)SmKw意义：表温差为一度时，单位面积的传热量，是反应对流传热快慢的一个参数，它是一个包含了许多影响因素、计算非常复杂的参数。给出一些经验值如下：传热方式空气自然对流气体强制对流水自然对流α5~2520~100200~10002(W/m⋅K)传热方式水强制对流水蒸气冷凝水沸腾α1000~150005000~150002500~250002(W/m⋅K)例：在套管换热器中，水以1.2m/s速度流过内径25mm长5m的内管，若管内壁温度为50℃，水的进口温度为20℃，2管壁对水的平均对流传热

4、系数为4850W/m⋅K，求水的出口温度？o已知：d=25mm,L=5m,u=1.2m/s,t=50Ciwo2t=20C,α=4850W/m⋅K1i求：t=?2解：由Q=αS(t−t)衡算方程iiwm3Cp=4.187kJ/kg⋅K,ρ=1000kg/mπ22W=d⋅u⋅ρ=0.785×0.025×1.2×1000=0.589(kg/s)ci4则Q=WC(t−t)=αS(t−t)cpc21iiwm20+t20.589×4.187×1000(t−20)=4850×0.393(50−)22o解之t=36.7C2