對流與對流傳熱系數(shù).ppt

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1、第四節(jié)對流與對流傳熱系數(shù)?的獲得主要有三種方法：1．理論分析法：2．實驗方法*：3．類比方法：用因次分析法、再結合實驗，建立經(jīng)驗關系式。把理論上比較成熟的動量傳遞的研究成果類比到熱量傳遞過程。建立理論方程式，用數(shù)學分析的方法求出?的精確解或數(shù)值解。這種方法目前只適用于一些幾何條件簡單的幾個傳熱過程，如管內(nèi)層流、平板上層流等。1§4-15影響對流傳熱系數(shù)的因素一、引起流動的原因(ρ1-ρ2)g=ρ2gβ△t1強制對流：通過外力對流體作功迫使流體流動2自然對流：由于流體內(nèi)部存在溫度差而引起的流動設ρ1、ρ2分別代表溫度為t1、t2兩點流體的密度，β為其平均體積膨脹系數(shù)；

2、如果t1

3、析方法無因次數(shù)群再實驗確定關系一、無相變化時強制湍流下的α七個物理量四個基本因次（質(zhì)量M、長度L、時間θ、溫度T）3個無因次數(shù)群π定理5對流系數(shù)的準數(shù)流體的流動狀態(tài)和湍動程度對對流傳熱的影響流體物性對對流傳熱的影響二、無相變化時自然對流下的αNupr自然對流對對流傳熱的影響準數(shù)關聯(lián)式是一種經(jīng)驗公式6準數(shù)名稱符號準數(shù)式意義努塞爾特準數(shù)NusseltNu?L/?表示對流傳熱系數(shù)的準數(shù)雷諾準數(shù)ReynoldsReLu?/?確定流動狀態(tài)的準數(shù)普蘭特準數(shù)PrandtlPrcp?/?表示物性影響的準數(shù)格拉斯霍夫準數(shù)GrashofGr?g△tL3?2/?2表示自然對流影響的準數(shù)準

4、數(shù)的符號與意義L—傳熱面的特征尺寸m7經(jīng)驗公式的應用應注意以下四點：1、應用范圍2、定性尺寸（特性尺寸）各準數(shù)Nu、Re及Gr中的特性尺寸l代表哪一個尺寸，應遵照所選用的關聯(lián)式中規(guī)定尺寸3、定性溫度確定準數(shù)中流體的物性參數(shù)cp、μ、ρ等所依據(jù)的溫度即為定性溫度。主要取決于建立關聯(lián)式時采用什么方法而定有的用膜溫（即流體進、出口溫度的算術平均值與壁面溫度平均值，再取兩者的算術平均值）有的用流體進、出口溫度的算術平均值8§4-17流體做強制對流時的對流傳熱系數(shù)一、流體在圓形直管內(nèi)強制對流傳熱經(jīng)驗關聯(lián)式為：或使用范圍：管長與管徑之比定性尺寸：L取管內(nèi)徑di定性溫度取流體進

5、、出口溫度的算術平均值流體被加熱時n=0.4；冷卻時n=0.3從分發(fā)展段以后：9若使用條件不滿足上述條件時，需修正：當時乘以1.02~1.07的系數(shù)加以修正（1）對于短管（2）壁溫與主體溫度相差較大考慮壁溫對粘度的影響在壁溫未知的情況下當液體被加熱時當液體被冷卻時近似計算尚未從分發(fā)展，滯流內(nèi)層較薄，熱阻小（3）管內(nèi)層流層流導熱自然對流對流傳熱→要求強化→避免層流α↓p226式5-65和式5-6610（4）過渡流(Re=2000~10000)因湍流不充分，滯流內(nèi)層較厚，故熱阻大而值減小，此時算得的值須乘以小于1的校正系數(shù)f（5）圓形彎管離心力作用擾動加劇α↑乘以校正系

6、數(shù)（6）非圓形管道兩個途徑：ⅰ、當量直徑ⅱ、直接根據(jù)有關經(jīng)驗公式計算p227式5-7011分析式中各項物理參數(shù)對對流傳熱系數(shù)α帶來的影響：①其他參數(shù)一定，α與u的0.8次方成正比，說明增大流速有利于α的提高，但隨u↑，阻力∑hf↑，故應適當增大動力。②其它參數(shù)一定，u一定，α與d的0.2次方成反比，改變管徑對α的影響不大。③其它參數(shù)一定，V一定，α與d的1.8次方成反比，改變管徑，縮小管徑將使α↑。12【補例】列管換熱器的列管內(nèi)徑為15mm，長度為2.0m。管內(nèi)有冷凍鹽水（25%CaCl2）流過，其流速為0.4m/s，溫度自-5℃升至15℃。假定管壁的平均溫度為20

7、℃，試計算管壁與流體間的對流傳熱系數(shù)。解：定性溫度=(-5+15)/2=5℃有關手冊查得5℃時25%CaCl2的物性為20℃時，則（層流）13在本題條件下，管徑較小，管壁和流體間的溫度差也較小，粘度較大，因此自然對流的影響可以忽略，故α可用式(5-65)計算，即而14【例5-16】已知Q’=4×105kJ/h，兩個單程換熱器：D=270mm，n=48，φ25×2.5mm，l=3m問：（1）兩個換熱器能否滿足要求？（2）是并還是串？液體溫度℃質(zhì)量流量kg/h比熱kJ/kg·K密度kg/m3導熱系數(shù)W/m·K粘度pa·s入口出口有機液63T2300002.26195