换热器教学课件-7-2.ppt

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1、三、流体无相变时的对流传热系数1、流体在管内作强制对流1）流体在圆形直管内作强制湍流a)低粘度（大约低于2倍常温水的粘度）流体当流体被加热时n=0.4，流体被冷却时，n=0.3。管长与管径比将计算所得的α乘以应用范围：特征尺寸：Nu、Re等准数中的l取为管内径di。定性温度：取为流体进、出口温度的算术平均值。b)高粘度的液体为考虑热流体方向的校正项。在工程上，液体被加热时，液体被冷却时，气体（不论被加热还是冷却），应用范围：特征尺寸：取为管内径di。定性温度：除μw取壁温以外，其余均取液体进、出口温度的算术平均值。2)流体在圆形直管内作强制滞流当管径较

2、小，流体与壁面间的温度差较小，自然对流对强制滞流的传热的影响可以忽略时应用范围：特征尺寸：管内径di。定性温度：除μw取壁温以外，其余均取液体进、出口温度的算术平均值。按上式计算出α后，再乘以一校正因子3）流体在圆形直管内呈过渡流对于Re=2300~10000时的过渡流范围，先按湍流的公式计算α，然后再乘以校正系数f。4）流体在弯管内作强制对流α`:弯管α：直管R：曲率半径5）流体在非圆形管中作强制对流对于非圆形管内对流传热系数的计算，前面有关的经验式都适用，只是要将圆管内径改为当量直径de。套管环隙中的对流传热，用水和空气做实验，所得的关联式为：应用

3、范围：Re=12000~220000，d1/d2=1.65~17特征尺寸：当量直径de定性温度：流体进出口温度的算术平均值。2、流体在管外强制对流1）流体在管束外强制垂直流动流体在错列管束外流过时，平均对流传热系数流体在直列管束外流过时，平均对流传热系数应用范围：特征尺寸：管外径do，流速取流体通过每排管子中最狭窄通道处的速度。其中错列管距最狭窄处的距离应在（x1-do）和2（t-do）两者中取小者。注意：管束排数应为10，若不是10时，计算结果应校正。2）流体在换热器的管间流动当管外装有割去25%直径的圆缺形折流板时，壳方的对流传热系数关联式为：a)

4、多诺呼(Donohue)法应用范围：Re=3～2×104特征尺寸：管外径do，流速取换热器中心附近管排中最窄通道处的速度定性温度：除μw取壁温以外，其余均取液体进、出口温度的算术平均值。b)凯恩（Kern）法应用范围：Re=2×103~106定性尺寸：当量直径de。定性温度：除μw取壁温以外，其余均取液体进、出口温度的算术平均值。当量直径可根据管子排列的情况别用不同式子进行计算：管子呈正方形排列时：管子呈三角形排列时：管外流速可以根据流体流过的最大截面积S计算3、自然对流对于大空间的自然对流，比如管道或传热设备的表面与周围大气层之间的对流传热，通过实验

5、侧得的c,n的值在表4-9中。定性温度：壁温tw和流体进出口平均温度的算术平均值，膜温。4、提高对流传热系数的途径1）流体作湍流流动时的传热系数远大于层流时的传热系数，并且Re↑，α↑，应力求使流体在换热器内达到湍流流动。2）湍流时，圆形直管中的对流传热系数α与流速的0.8呈正比，与管径的0.2次方呈反比，在流体阻力允许的情况下，增大流速比减小管径对提高对流传热系数的效果更为显著。3）流体在换热器管间流过时，在管外加流板的情况对流传热系数与流速的0.55次方成正比，而与当量直径的0.45次方成反比设置折流板提高流速和缩小管子的当量直径，对加大对流传热系

6、数均有较显著的作用。4)不论管内还是管外，提高流u都能增大对流传热系数，但是增大u，流动阻力一般按流速的平方增加，应根据具体情况选择最佳的流速。5）除增加流速外，可在管内装置如麻花铁或选用螺纹管的方法，增加流体的湍动程度，对流传热系数增大，但此时能耗增加。四、流体有相变时的对流传热系数1、蒸汽冷凝时的对流传热系数1）蒸汽冷凝的方式a)膜状冷凝：若冷凝液能够浸润壁面，在壁面上形成一完整的液膜b)滴状冷凝：若冷凝液体不能润湿壁面，由于表面张力的作用，冷凝液在壁面上形成许多液滴，并沿壁面落下2）膜状冷凝的传热系数a)蒸汽在垂直管外或垂直平板侧的冷凝假设：①冷

7、凝液的物性为常数，可取平均液膜温度下的数值。②一蒸汽冷凝成液体时所传递的热量，仅仅是冷凝潜热③蒸汽静止不动，对液膜无摩擦阻力。④冷凝液膜成层流流动，传热方式仅为通过液膜进行的热传导。修正后定性尺寸：H取垂直管或板的高度。定性温度：蒸汽冷凝潜热r取其饱和温度t0下的值，其余物性取液膜平均温度。应用范围：若用无因次冷凝传热系数来表示，可得：若膜层为湍流（Re＞1800）时滞流时，Re值增加，α减小；湍流时，Re值增加，α增大；b)蒸汽在水平管外冷凝c)蒸汽在水平管束外冷凝3）影响冷凝传热的因素a）冷凝液膜两侧的温度差△t当液膜呈滞流流动时，若△t加大，则蒸

8、汽冷凝速率增加，液膜厚度增厚，冷凝传热系数降低。b）流体物性液膜的密度、粘度及导热系数，蒸汽的