化工原理27-28學(xué)時.ppt

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1、（三）單層圓筒壁的一維穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)常量常量傳熱速率Q傳熱面積熱通量q平壁：圓筒壁：常量隨半徑變常量隨半徑變r1r2t1t2λ傳熱速率可以表示為：積分并整理得：微分式積分式熱通量：寫成與單層平壁熱傳導(dǎo)速率方程相類似的形式：其中圓筒壁的對數(shù)平均面積薄層圓筒壁：對n層圓筒壁：或Q不變，但q不相等例4-4：二、對流傳熱（熱對流）運(yùn)動流體與固體壁面之間的傳熱，與流體的流動狀況密切相關(guān)。對流傳熱的溫度分布圖6（一）對流傳熱情況分析層流過渡區(qū)湍流傳熱方式熱傳導(dǎo)為主，還有自然對流熱傳導(dǎo)和對流傳熱對流傳熱為主速度慢中

2、快對流傳熱是熱對流和熱傳導(dǎo)于一體的綜合現(xiàn)象。熱阻主要集中在層流底層或?qū)恿?。（二）壁面與流體間的對流傳熱速率令所以流體一側(cè)的壁溫對流傳熱膜系數(shù)有效膜厚度式（4.14）牛頓冷卻公式反映了流體與壁面對流傳熱的快慢。數(shù)值越大，傳熱越快。（三）對流傳熱系數(shù)單位：W/(m2·℃)影響對流傳熱系數(shù)的因素1.流體的種類和相變化的情況2.流體的特性：導(dǎo)熱系數(shù)、黏度、比熱容、密度以及體積膨脹系數(shù)3.流體的溫度4.流體的流動狀態(tài)5.流體流動的原因6.傳熱面的形狀、位置和大小一個現(xiàn)象涉及到n個物理量，其中含有的基本單位

3、（量綱）為m個，則該現(xiàn)象可以由n-m個獨(dú)立的量綱為1的量表示。遵循量綱一致性原則。合理的方程式其等號兩邊各項(xiàng)的量綱必定相等。量綱分析法減少實(shí)驗(yàn)工作量；結(jié)果具有普遍性，便于推廣。通過量綱分析，可確定努賽爾數(shù)雷諾數(shù)表示對流傳熱系數(shù)的準(zhǔn)數(shù)表示流動狀態(tài)的準(zhǔn)數(shù)普朗特數(shù)表示與傳熱有關(guān)的流體物性。格拉曉夫數(shù)表示由溫度差引起的自然對流強(qiáng)度強(qiáng)制對流傳熱時，可忽略Gr，即：自然對流傳熱時，可忽略Re，即：無相變有相變強(qiáng)制對流自然對流對流傳熱蒸汽冷凝液體沸騰管內(nèi)管外圓管非圓管彎管湍流過渡流層流具體函數(shù)關(guān)系式一、圓形直管

4、內(nèi)強(qiáng)制湍流：（1）低黏度流體:迪特斯—貝爾特關(guān)聯(lián)式當(dāng)流體被加熱時，n=0.4；當(dāng)流體被冷卻時，n=0.3。無相變時：16特征尺寸：管內(nèi)徑。定性溫度：進(jìn)、出口溫度的算術(shù)平均值。公式應(yīng)用范圍：17（2）高黏度流體：西德爾—塔特關(guān)聯(lián)式壁溫下的黏度1.0氣體1.05加熱液體0.95冷卻液體18特征尺寸：管內(nèi)徑。定性溫度：除μw取壁溫外，均取進(jìn)、出口溫度的算術(shù)平均值。公式應(yīng)用范圍：191.過渡流3.彎管內(nèi)4.非圓形管內(nèi)按湍流時的公式計(jì)算，結(jié)果再乘以小于1的校正系數(shù)。受離心力的作用，增大了流體的湍動程度，使對

5、流傳熱系數(shù)較直管內(nèi)的大管內(nèi)徑改為當(dāng)量直徑2.短管路邊界層未充分發(fā)展，熱阻小，結(jié)果乘以大于1的校正系數(shù)。二、其它強(qiáng)制對流情況：20三、大空間自然對流2122管外強(qiáng)制對流1.橫向流過管束：換熱管排列分為直列和錯列兩種。錯列比直列傳熱快；錯列的流動阻力大，清洗不易。裝有折流擋板。流體的流向和流速不斷地變化。在Re>100時即可達(dá)到湍流。2.在換熱器管間的流動：換熱器折流擋板25經(jīng)驗(yàn)公式：圓缺形擋板---凱恩法應(yīng)用范圍：1.0氣體1.05加熱液體0.95冷卻液體特征尺寸：當(dāng)量直徑de。26使用關(guān)聯(lián)式計(jì)算對

6、流傳熱系數(shù)應(yīng)注意的問題：（1）應(yīng)用范圍Re、Pr等準(zhǔn)數(shù)的數(shù)值適用范圍（2）定性溫度各準(zhǔn)數(shù)中的流體物性應(yīng)按什么溫度查?。?）特征尺寸Nu、Re等準(zhǔn)數(shù)中的?的確定27有相變時的對流傳熱：相變時，流體溫度不變化，但流體會吸熱或者放熱，導(dǎo)致壁面與流體間的溫度梯度增大。α相變>α無相變28一、蒸汽冷凝傳熱1.蒸汽冷凝方式滴狀冷凝膜狀冷凝29垂直管外膜狀冷凝（層流）:水平管外膜狀冷凝:30影響冷凝傳熱的因素?zé)嶙柚饕性诶淠耗?nèi)：1.過熱蒸汽：膜兩側(cè)推動力仍為ts-tw；2.流體物性：密度、熱導(dǎo)率、冷凝熱與

7、α成正比，黏度與α成反比；3.蒸氣與液膜的流向和流速：同向α大，逆向α??；流速大則α大；4.不凝氣體含量：含量多則α小31大容積沸騰管內(nèi)沸騰液體沸騰的方式√二、液體沸騰傳熱沸騰曲線32壁溫-水的飽和溫度自然對流，無氣泡，局部有氣泡，擾動增強(qiáng)，泡（核）狀沸騰氣泡多，形成氣膜，膜狀沸騰臨界點(diǎn)最大，傳熱最好：33影響沸騰傳熱的因素1.流體物性：密度、熱導(dǎo)率與α成正比，黏度與α成反比；2.操作壓強(qiáng)：壓強(qiáng)大則降低了黏度和表面張力，強(qiáng)化了傳熱，使α增大；3.加熱壁面：清潔壁面、粗糙壁面利于傳熱。34總結(jié)對流傳

8、熱：35圓形直管內(nèi)強(qiáng)制對流低黏度流體高黏度流體α相變>α無相變過渡流、彎管、短管路、非圓形管各種經(jīng)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式的應(yīng)用α錯列>α直列泡狀沸騰區(qū)域有36