化工原理_19對流傳熱機(jī)理和對流傳熱系數(shù)

1、第五章 傳 熱5.4 對流傳熱5.4.1 對流傳熱機(jī)理和對流傳熱系數(shù)5.4.2 對流傳熱的量綱分析5.4.3 流體無相變時的對流傳熱系數(shù)二、流體在換熱器的管間作強(qiáng)制對流換熱器管間流體的流動：裝有折流擋板。流體的流向和流速不斷地變化。在Re100時即可達(dá)到湍流。 圖5-14 換熱器折流擋板二、流體在換熱器的管間作強(qiáng)制對流圖5-15 管間管束排列形式二、流體在換熱器的管間作強(qiáng)制對流0.551 30.36RePrNu凱恩（Kern）法應(yīng)用范圍： 。特性尺寸：傳熱當(dāng)量直徑。定性溫度：除w取壁溫外，均取流體進(jìn)出口溫度的算術(shù)平均值。36Re2 10 1 10二、流體在換熱器的管間作強(qiáng)制對流三、自然對流(P

2、r)nNuc Gr通過實驗測得的c和n值列于表5-7中。 第五章 傳 熱5.4 對流傳熱5.4.1 對流傳熱機(jī)理和對流傳熱系數(shù)5.4.2 對流傳熱的量綱分析5.4.3 流體無相變時的對流傳熱系數(shù)5.4.4 流體有相變時的對流傳熱系數(shù)一、蒸汽冷凝傳熱1.蒸汽冷凝方式圖5-16蒸汽冷凝方式滴狀冷凝膜狀冷凝2.膜狀冷凝時的對流傳熱系數(shù)（1）層流膜狀冷凝時的對流傳熱系數(shù)膜狀冷凝時對流傳熱系數(shù)關(guān)系式推導(dǎo)中作了以下假設(shè)：冷凝液膜呈層流流動，傳熱方式為通過液膜的熱傳導(dǎo)。蒸汽靜止不動，對液膜無摩擦阻力。一、蒸汽冷凝傳熱蒸汽冷凝成液體時所釋放的熱量僅為冷凝潛熱，蒸汽溫度和壁面溫度保持不變。冷凝液的物性可按平均液

3、膜溫度取值，且為常數(shù)。一、蒸汽冷凝傳熱對蒸汽在垂直管外或垂直平板側(cè)的冷凝 1 4230.943rgL t蒸汽的飽和溫度與壁面溫度之差 swttt 飽和蒸汽的冷凝潛熱一、蒸汽冷凝傳熱 麥克亞當(dāng)斯(McAdams)建議在工程設(shè)計時，應(yīng)將計算結(jié)果提高20%，即1 4231.13()swrgL tt一、蒸汽冷凝傳熱（2）湍流膜狀冷凝時的對流傳熱系數(shù) 當(dāng)液膜呈現(xiàn)湍流流動時可應(yīng)用柯克柏瑞德(Kirkbride)的經(jīng)驗公式計算，即1 320.420.0076Refg一、蒸汽冷凝傳熱冷凝時Ref的計算：Reebfd u當(dāng)量直徑 凝液的平均流速若以 表示凝液的流通面積， 表示潤濕周邊長度， 表示凝液的質(zhì)量流率，

4、則有 APmq44RemmfqAqPAP一、蒸汽冷凝傳熱單位長度潤濕周邊上的凝液質(zhì)量流率 mqP 4Ref則從層流到湍流的 臨界值一般可取為1800。 Ref一、蒸汽冷凝傳熱（3）水平管外膜狀冷凝時的對流傳熱系數(shù) 對于蒸氣在單根水平管外的層流膜狀冷凝，努賽爾特曾經(jīng)獲得下述關(guān)聯(lián)式1 4230.725()oswrgd tt特征尺寸管外徑一、蒸汽冷凝傳熱水平管束外冷凝 1 4230.725()oswrgnd tt垂直列上的管數(shù)若各列管子在垂直方向上的排數(shù)不相等4120.750.750.7512()zmznnnnnnn一、蒸汽冷凝傳熱比較垂直管外水平管外1 4231.13()swrgL tt1 423

5、0.725()oswrgd tt2式相比140.64OLd水平垂直對于長1.5m，外徑20mm的圓管，水平放置時其層流膜狀冷凝對流傳熱系數(shù)約為垂直放置時的2倍。一、蒸汽冷凝傳熱 應(yīng)予指出，若蒸氣中含有空氣或其它不凝性氣體，則壁面可能為氣體（導(dǎo)熱系數(shù)很?。铀谏w而增加一層附加熱阻，使對流傳熱系數(shù)急劇下降。故在冷凝器的設(shè)計和操作中，必須考慮排除不凝氣。 一、蒸汽冷凝傳熱二、液體沸騰傳熱所謂液體沸騰是指在液體的對流傳熱過程中，伴有由液相變?yōu)闅庀?，即在液相?nèi)部產(chǎn)生氣泡或氣膜的過程。液體沸騰液體沸騰的方式過冷沸騰飽和沸騰 二、液體沸騰傳熱池內(nèi)沸騰管內(nèi)沸騰(流動沸騰或強(qiáng)制對流沸騰)1.液體沸騰曲線圖5-

6、17水的沸騰曲線二、液體沸騰傳熱2.液體沸騰傳熱的影響因素（1）液體性質(zhì)的影響 通常，凡是有利于氣泡生成和脫離的因素均有助于強(qiáng)化沸騰傳熱。二、液體沸騰傳熱（2）溫度差的影響 溫度差是控制沸騰傳熱過程的重要參數(shù)。一定條件下，多種液體進(jìn)行泡核沸騰傳熱時的對流傳熱系數(shù)與的關(guān)系可用下式表達(dá)，即()nkt二、液體沸騰傳熱（3）操作壓力的影響 提高沸騰操作的壓力相當(dāng)于提高液體的飽和溫度，使液體的表面張力和黏度均下降，有利于氣泡的生成和脫離。 二、液體沸騰傳熱（4）加熱壁面的影響 加熱壁面的材質(zhì)和粗糙度對沸騰傳熱有重要影響。清潔而粗糙的加熱壁面?zhèn)鳠嵯禂?shù)較高。加熱壁面的布置情況，也對沸騰傳熱有明顯的影響。二、液體沸騰傳熱3.液體沸騰傳熱系數(shù)的計算1 3Pr()LsfnLLvctQ SCrrg由于沸騰傳熱的機(jī)理相當(dāng)復(fù)雜，目前還沒有適當(dāng)?shù)姆治鼋饪梢悦枋稣麄€沸騰傳熱過程，故其傳熱系數(shù)的計算仍主要借助于經(jīng)驗公式，以下是工業(yè)計算中常用的羅森奧（Rohsenow）公式，即二、液體沸騰傳熱第五章 傳 熱5.4 對流傳熱5.4.1 對流傳熱機(jī)理和對流傳熱系數(shù)5.4.2 對流傳熱的量綱分析5.4.3 流體無相變時的對流傳熱系數(shù)5.4.4 流體有相變時的對流傳熱系數(shù)5.4.5 非牛頓型流體的傳熱（選讀）練 習(xí) 題 目思考題