化工原理課件傳熱

化工原理課件傳熱1第1頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四5.1傳熱過程概述第五章傳熱2第2頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四傳熱熱量從高溫度區(qū)向低溫度區(qū)移動(dòng)的過程稱為熱量傳遞，簡(jiǎn)稱傳熱。一是強(qiáng)化傳熱過程，如各種換熱設(shè)備中的傳熱。二是削弱傳熱過程，如對(duì)設(shè)備或管道的保溫，以減少熱損失?；どa(chǎn)中對(duì)傳熱過程的要求概述3第3頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四5.1傳熱過程概述5.1.1熱傳導(dǎo)及導(dǎo)熱系數(shù)第五章傳熱4第4頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四一、熱傳導(dǎo)(導(dǎo)熱)熱傳導(dǎo)(導(dǎo)熱)不依靠物體內(nèi)部各部分質(zhì)點(diǎn)的宏觀混合運(yùn)動(dòng)而借助于物體分子、原子、離子、自由電子等微觀粒子的熱運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的熱量傳遞稱為熱傳導(dǎo)，簡(jiǎn)稱導(dǎo)熱。5第5頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四描述熱傳導(dǎo)現(xiàn)象的物理定律為傅立葉定律（Fourier’sLaw），其表達(dá)式為傅立葉定律（Fourier’sLaw）溫度梯度導(dǎo)熱系數(shù)微分導(dǎo)熱通量熱通量與溫度梯度方向相反一、熱傳導(dǎo)(導(dǎo)熱)6第6頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四二、導(dǎo)熱系數(shù)導(dǎo)熱系數(shù)導(dǎo)熱系數(shù)表征了物質(zhì)熱傳導(dǎo)能力的大小，是物質(zhì)的基本物理性質(zhì)之一，其值與物質(zhì)的形態(tài)、組成、密度、溫度等有關(guān)。7第7頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四導(dǎo)熱系數(shù)[W/(m.oC)]0.006～0.060.1～0.70.2～3.015～4200.003～0.06氣體液體非導(dǎo)電固體金屬絕熱材料二、導(dǎo)熱系數(shù)8第8頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四1.固體的導(dǎo)熱系數(shù)純金屬的導(dǎo)熱系數(shù)與電導(dǎo)率的關(guān)系可用魏德曼（Wiedeman）-弗蘭茲（Franz）方程描述良好的電導(dǎo)體必然是良好的導(dǎo)熱體，反之亦然。二、導(dǎo)熱系數(shù)9第9頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四對(duì)大多數(shù)均質(zhì)固體，導(dǎo)熱系數(shù)與溫度近似呈線性關(guān)系對(duì)大多數(shù)金屬材料，為負(fù)值；而對(duì)大多數(shù)非金屬材料，為正值；對(duì)理想氣體，=1/T

，1/K。二、導(dǎo)熱系數(shù)10第10頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2.液體的導(dǎo)熱系數(shù)除水和甘油外，大多數(shù)非金屬液體的導(dǎo)熱系數(shù)亦隨溫度的升高而降低。金屬液體的導(dǎo)熱系數(shù)比一般的液體要高純液體的導(dǎo)熱系數(shù)比其溶液的要大二、導(dǎo)熱系數(shù)11第11頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四3.氣體的導(dǎo)熱系數(shù)氣體導(dǎo)熱系數(shù)隨溫度升高而增大。在相當(dāng)大的壓力范圍內(nèi)，氣體的導(dǎo)熱系數(shù)隨壓力的變化很小，可以忽略不計(jì)。二、導(dǎo)熱系數(shù)12第12頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四5.1傳熱過程概述5.1.1熱傳導(dǎo)及導(dǎo)熱系數(shù)第五章傳熱5.1.2對(duì)流13第13頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四對(duì)流是由流體內(nèi)部各部分質(zhì)點(diǎn)發(fā)生宏觀運(yùn)動(dòng)和混合而引起的熱量傳遞過程對(duì)流對(duì)流傳熱在化工生產(chǎn)中特指流體與固體壁面之間的熱量傳遞過程。對(duì)流14第14頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四對(duì)流傳熱速率可由牛頓冷卻定律描述溫度差對(duì)流傳熱系數(shù)微分對(duì)流傳熱通量對(duì)流15第15頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四5.1傳熱過程概述5.1.1熱傳導(dǎo)及導(dǎo)熱系數(shù)5.1.2對(duì)流第五章傳熱5.1.3熱輻射16第16頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四熱輻射因熱的原因而產(chǎn)生的電磁波在空間的傳遞稱為熱輻射。熱輻射1.可以在完全真空的地方傳遞而無需任何介質(zhì)。2.不僅產(chǎn)生能量的轉(zhuǎn)移，而且還伴隨著能量形式的轉(zhuǎn)換。3.任何物體只要在絕對(duì)零度以上，都能發(fā)射輻射能，但僅當(dāng)物體的溫度較高、物體間的溫度差較大時(shí)，輻射傳熱才能成為主要的傳熱方式。17第17頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四5.1傳熱過程概述5.1.1熱傳導(dǎo)及導(dǎo)熱系數(shù)5.1.2對(duì)流5.1.3熱輻射第五章傳熱5.1.4冷熱流體（接觸）熱交換方式及換熱器18第18頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四一、直接接觸式換熱和混合式換熱器二、蓄熱式換熱和蓄熱器三、間壁式換熱和間壁式換熱器√冷熱流體（接觸）熱交換方式及換熱器19第19頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四圖5-1套管式換熱器1-內(nèi)管 2-外管冷熱流體（接觸）熱交換方式及換熱器動(dòng)畫2220第20頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四圖5-2單程管殼式換熱器1-外殼,2-管束,3、4-接管,5-封頭,6-管板,7-擋板,8-泄水池冷熱流體（接觸）熱交換方式及換熱器動(dòng)畫2121第21頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四間壁式換熱器內(nèi)冷、熱流體間的傳熱過程包括以下三個(gè)步驟：（1）熱流體以對(duì)流方式將熱量傳遞給管壁；（2）熱量以熱傳導(dǎo)方式由管壁的一側(cè)傳遞至另一側(cè)；（3）傳遞至另一側(cè)的熱量又以對(duì)流方式傳遞給冷流體。冷熱流體（接觸）熱交換方式及換熱器22第22頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四5.1傳熱過程概述5.1.1熱傳導(dǎo)及導(dǎo)熱系數(shù)5.1.2對(duì)流5.1.3熱輻射5.1.4冷熱流體（接觸）熱交換方式及換熱器第五章傳熱5.1.5載熱體及其選擇23第23頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四載熱體及其選擇在化工生產(chǎn)中，物料在換熱器內(nèi)被加熱或冷卻時(shí)，通常需要用另一種流體供給或取走熱量，此種流體稱為載熱體，其中起加熱作用的稱為加熱介質(zhì)（或加熱劑）；起冷卻（冷凝）作用的稱為冷卻介質(zhì)（或冷卻劑）。載熱體24第24頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四選擇載熱體原則（1）載熱體的溫度易調(diào)節(jié)控制；（2）載熱體的飽和蒸氣壓較低，加熱時(shí)不易分解；（3）載熱體的毒性小，不易燃、易爆，不易腐蝕設(shè)備；（4）價(jià)格便宜，來源容易。載熱體及其選擇25第25頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四第五章傳熱5.2熱傳導(dǎo)5.2.1平壁一維穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)26第26頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四一、單層平壁一維穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)假設(shè)：1.導(dǎo)熱系數(shù)不隨溫度變化，或可取平均值；2.一維穩(wěn)態(tài)3.忽略熱損失。圖5-3單層平壁熱傳導(dǎo)27第27頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四對(duì)平壁一維穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)積分并整理得微分式積分式一、單層平壁一維穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)28第28頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四導(dǎo)熱熱阻一、單層平壁一維穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)29第29頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四二、多層平壁的一維穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)圖5-4三層平壁熱傳導(dǎo)假設(shè)：1.導(dǎo)熱系數(shù)不隨溫度變化，或可取平均值；2.一維穩(wěn)態(tài)3.忽略熱損失4.沒有接觸熱阻

30第30頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四通過各層平壁截面的傳熱速率必相等或二、多層平壁的一維穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)31第31頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四三層平壁穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)速率方程對(duì)n層平壁，其傳熱速率方程可表示為二、多層平壁的一維穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)32第32頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四接觸熱阻因兩個(gè)接觸表面粗糙不平而產(chǎn)生的附加熱阻。接觸熱阻包括通過實(shí)際接觸面的導(dǎo)熱熱阻和通過空穴的導(dǎo)熱熱阻（高溫時(shí)還有輻射傳熱）。接觸熱阻與接觸面材料、表面粗糙度及接觸面上壓力等因素有關(guān)，可通過實(shí)驗(yàn)測(cè)定。二、多層平壁的一維穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)33第33頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四圖5-5接觸熱阻的影響接觸熱阻二、多層平壁的一維穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)34第34頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四練習(xí)題目思考題作業(yè)題:1、21.熱量傳遞的三種基本方式是什么？分別用什么定律可以描述？2.在熱傳導(dǎo)問題中，術(shù)語(yǔ)“一維”是什么意思？何謂穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)？3.試寫出有接觸熱阻存在時(shí)多層平壁熱傳導(dǎo)的計(jì)算公式。35第35頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四第五章傳熱5.2熱傳導(dǎo)5.2.1平壁一維穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)5.2.2圓筒壁的一維穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)36第36頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四一、單層圓筒壁的一維穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)常量常量傳熱速率傳熱面積熱通量平壁圓筒壁常量隨半徑變常量隨半徑變37第37頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四圖5-6單層圓筒壁的熱傳導(dǎo)一、單層圓筒壁的一維穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)38第38頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四通過該薄圓筒壁的傳熱速率可以表示為積分并整理得微分式積分式一、單層圓筒壁的一維穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)39第39頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四可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(duì)數(shù)平均面積一、單層圓筒壁的一維穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)40第40頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四或圓筒壁的對(duì)數(shù)平均半徑一、單層圓筒壁的一維穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)41第41頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四二、多層圓筒壁的穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)假設(shè)層與層之間接觸良好，即互相接觸的兩表面溫度相同。圖5-7多層圓筒壁的熱傳導(dǎo)42第42頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四熱傳導(dǎo)速率可表示為對(duì)n層圓筒壁，其熱傳導(dǎo)速率方程可表示為或二、多層圓筒壁的穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)43第43頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四第五章傳熱5.3換熱器的傳熱計(jì)算5.3.1熱平衡方程44第44頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四假設(shè)換熱器絕熱良好，熱損失可以忽略不計(jì)，則在單位時(shí)間內(nèi)換熱器中熱流體放出的熱量必等于冷流體吸收的熱量。對(duì)于整個(gè)換熱器，其熱量衡算式為熱平衡方程45第45頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四若換熱器中兩流體均無相變，且流體的定壓比熱容不隨溫度變化或可取流體平均溫度下的值，若換熱器中流體有相變，例如飽和蒸氣冷凝熱平衡方程46第46頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四若換熱器中流體有相變，例如飽和蒸氣冷凝，且冷凝液在低于飽和溫度下離開換熱器熱平衡方程47第47頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四第五章傳熱5.3換熱器的傳熱計(jì)算5.3.1熱平衡方程5.3.2總傳熱速率微分方程和總傳熱系數(shù)48第48頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四一、總傳熱速率微分方程冷、熱流體通過間壁換熱的傳熱機(jī)理為"對(duì)流-傳導(dǎo)-對(duì)流"的串聯(lián)過程，對(duì)穩(wěn)態(tài)傳熱過程，各串聯(lián)環(huán)節(jié)的傳熱速率必然相等，即或49第49頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四根據(jù)串聯(lián)熱阻疊加原理，可得上式兩邊均除以一、總傳熱速率微分方程50第50頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四令則同理可得總傳熱速率微分方程總傳熱速率微分方程總傳熱速率微分方程一、總傳熱速率微分方程51第51頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四基于管內(nèi)表面積的局部總傳熱系數(shù)基于平均表面積的局部總傳熱系數(shù)基于管外表面積的局部總傳熱系數(shù)一、總傳熱速率微分方程52第52頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四顯然有管內(nèi)徑管外徑平均管徑工程上大多以外表面積為基準(zhǔn)，故后面討論中，除非特別說明，都是基于外表面積的總傳熱系數(shù)。一、總傳熱速率微分方程53第53頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四二、總傳熱系數(shù)總傳熱系數(shù)K表示單位傳熱面積，冷、熱流體單位傳熱溫差下的傳熱速率，它反映了傳熱過程的強(qiáng)度。K是評(píng)價(jià)換熱器性能的一個(gè)重要參數(shù)，也是對(duì)換熱器進(jìn)行傳熱計(jì)算的依據(jù)。K的數(shù)值取決于流體的物性、傳熱過程的操作條件及換熱器的類型等，可通過計(jì)算、實(shí)驗(yàn)測(cè)定或查閱相關(guān)手冊(cè)得到。54第54頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四1.總傳熱系數(shù)的計(jì)算設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮污垢熱阻的影響管壁外表面污垢熱阻管壁內(nèi)表面污垢熱阻總傳熱系數(shù)計(jì)算式二、總傳熱系數(shù)55第55頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四提高總傳熱系數(shù)途徑的分析總熱阻=管內(nèi)熱阻+管內(nèi)垢阻+壁阻+管外垢阻+管外熱阻壁阻總熱阻管內(nèi)熱阻管內(nèi)垢阻管外垢阻管外熱阻二、總傳熱系數(shù)56第56頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四若傳熱面為平壁或薄管壁當(dāng)管壁熱阻和污垢熱阻均可忽略時(shí)若管壁外側(cè)對(duì)流傳熱控制二、總傳熱系數(shù)57第57頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四若管壁內(nèi)側(cè)對(duì)流傳熱控制若管壁內(nèi)、外側(cè)對(duì)流傳熱控制相當(dāng)若管壁兩側(cè)對(duì)流傳熱熱阻很小，而污垢熱阻很大污垢熱阻控制二、總傳熱系數(shù)58第58頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四欲提高值，強(qiáng)化傳熱，最有效的辦法是減小控制熱阻。二、總傳熱系數(shù)值總是接近且永遠(yuǎn)小于中的小者。當(dāng)兩側(cè)對(duì)流傳熱系數(shù)相差較大時(shí)，近似等于中小者。59第59頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2.總傳熱系數(shù)的測(cè)定對(duì)于已有的換熱器，可以通過測(cè)定有關(guān)數(shù)據(jù)，如設(shè)備的尺寸、流體的流量和溫度等，然后由傳熱基本方程式計(jì)算值。顯然，這樣得到的總傳熱系數(shù)值最為可靠。二、總傳熱系數(shù)60第60頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四3.總傳熱系數(shù)的推薦值附錄二十中列出了管殼式換熱器的推薦值，可供設(shè)計(jì)時(shí)參考。在實(shí)際設(shè)計(jì)計(jì)算中，總傳熱系數(shù)通常采用推薦值。這些推薦值是從實(shí)踐中積累或通過實(shí)驗(yàn)測(cè)定獲得的。二、總傳熱系數(shù)61第61頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四在選用總傳熱系數(shù)的推薦值時(shí)，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：①設(shè)計(jì)中管程和殼程的流體應(yīng)與所選的管程和殼程的流體相一致；②設(shè)計(jì)中流體的性質(zhì)（黏度等）和狀態(tài)（流速等）應(yīng)與所選的流體性質(zhì)和狀態(tài)相一致；③設(shè)計(jì)中換熱器的類型應(yīng)與所選的換熱器的類型相一致；二、總傳熱系數(shù)62第62頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四④總傳熱系數(shù)的推薦值一般范圍很大，設(shè)計(jì)時(shí)可根據(jù)實(shí)際情況選取中間的某一數(shù)值。若需降低設(shè)備費(fèi)（減小換熱面積）可選取較大的值；若需降低操作費(fèi)（增大換熱面積）可選取較小的值。二、總傳熱系數(shù)63第63頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四練習(xí)題目思考題作業(yè)題:3、4、51.什么叫熱阻？試說明在多層平壁和多層筒壁熱傳導(dǎo)中應(yīng)用熱阻的優(yōu)點(diǎn)。2.換熱器中總的傳熱熱阻包括哪幾部分？在強(qiáng)化傳熱中，如何有效地減小熱阻？64第64頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四第五章傳熱5.3換熱器的傳熱計(jì)算5.3.1熱平衡方程5.3.2總傳熱速率微分方程和總傳熱系數(shù)5.3.3傳熱計(jì)算方法65第65頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四一、平均溫度差法對(duì)總傳熱速率微分方程積分，可得總傳熱速率積分方程傳熱過程冷、熱流體的平均溫度差66第66頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四推導(dǎo)平均溫度差的表達(dá)式時(shí)，對(duì)傳熱過程作以下簡(jiǎn)化假定：①傳熱為穩(wěn)態(tài)操作過程；②兩流體的定壓比熱容均為常量；③總傳熱系數(shù)為常量；④忽略熱損失。一、平均溫度差法67第67頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四1.恒溫傳熱時(shí)的平均溫度差換熱器中間壁兩側(cè)的流體均存在相變時(shí)，兩流體溫度可以分別保持不變，這種傳熱稱為恒溫傳熱。冷流體溫度熱流體溫度一、平均溫度差法68第68頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2.變溫傳熱時(shí)的平均溫度差（1）逆流和并流時(shí)的平均溫度差逆流并流一、平均溫度差法69第69頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四由熱量恒算并結(jié)合假定條件①和②，可得常數(shù)常數(shù)一、平均溫度差法70第70頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四因此，及都是直線關(guān)系，可分別表示為上兩式相減，可得也呈直線關(guān)系。將上述諸直線定性地繪于圖5-9中一、平均溫度差法71第71頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四圖5-9逆流時(shí)平均溫度差的推導(dǎo)一、平均溫度差法72第72頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四根據(jù)假定條件③，積分上式得總傳熱速率方程式一、平均溫度差法73第73頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四對(duì)數(shù)平均溫度差逆流和并流時(shí)計(jì)算平均溫度差的通式。一、平均溫度差法74第74頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四討論：（1）在工程計(jì)算中，當(dāng)時(shí)，可用算術(shù)平均溫度差（）代替對(duì)數(shù)平均溫度差，其誤差不超過4%。（2）在冷、熱流體的初、終溫度相同的條件下，逆流的平均溫差較并流的為大。一、平均溫度差法75第75頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四逆流：采用逆流操作，若換熱介質(zhì)流量一定，則可以節(jié)省傳熱面積，減少設(shè)備費(fèi)；若傳熱面積一定，則可減少換熱介質(zhì)的流量，降低操作費(fèi)，因而工業(yè)上多采用逆流操作。并流：若對(duì)流體的溫度有所限制，如冷流體被加熱時(shí)不得超過某一溫度，或熱流體被冷卻時(shí)不得低于某一溫度，則宜采用并流操作。一、平均溫度差法76第76頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四（2）錯(cuò)流和折流時(shí)的平均溫度差單管程，多管程單殼程，多殼程一、平均溫度差法77第77頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四圖5-10錯(cuò)流和折流示意圖一、平均溫度差法78第78頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四溫差校正系數(shù)安德伍德（Underwood）和鮑曼（Bowman）圖算法一、平均溫度差法先按逆流計(jì)算對(duì)數(shù)平均溫度差，然后再乘以考慮流動(dòng)方向的校正因素。即79第79頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四具體步驟如下：①根據(jù)冷、熱流體的進(jìn)、出口溫度，算出純逆流條件下的對(duì)數(shù)平均溫度差⊿t’m。②按下式計(jì)算因數(shù)R和P：一、平均溫度差法80第80頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四③根據(jù)R和P的值，從算圖中查出溫度差校正系數(shù)；④將純逆流條件下的對(duì)數(shù)平均溫度差乘以溫度差校正系數(shù)，即得所求的。

一、平均溫度差法一邊恒溫時(shí)81第81頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四值恒小于1，這是由于各種復(fù)雜流動(dòng)中同時(shí)存在逆流和并流的緣故。通常在換熱器的設(shè)計(jì)中規(guī)定，值不應(yīng)小于0.8，否則值太小，經(jīng)濟(jì)上不合理。若低于此值，則應(yīng)考慮增加殼方程數(shù)，將多臺(tái)換熱器串聯(lián)使用，使傳熱過程接近于逆流。一、平均溫度差法82第82頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四二、傳熱單元數(shù)法1.傳熱效率ε換熱器的傳熱效率ε定義為83第83頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四定義最大可能傳熱量式中qmcp

稱為流體的熱容量流率，下標(biāo)min表示兩流體中熱容量流率較小者，并稱此流體為最小值流體。換熱器中可能達(dá)到的最大溫差較小者具有較大溫差二、傳熱單元數(shù)法84第84頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四若冷流體為最小值流體，則傳熱效率為若熱流體為最小值流體，則傳熱效率為二、傳熱單元數(shù)法85第85頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四若已知傳熱效率，則可確定換熱器的傳熱量和冷、熱流體的出口溫度二、傳熱單元數(shù)法86第86頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

（2）傳熱單元數(shù)NTU由換熱器熱平衡方程及總傳熱速率微分方程對(duì)于冷流體二、傳熱單元數(shù)法87第87頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四對(duì)于熱流體，同樣可寫出積分上式得基于冷流體的傳熱單元數(shù)基于熱流體的傳熱單元數(shù)二、傳熱單元數(shù)法88第88頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四傳熱單元數(shù)是溫度的量綱為一函數(shù)，它反映傳熱推動(dòng)力和傳熱所要求的溫度變化，傳熱推動(dòng)力愈大，所要求的溫度變化愈小，則所需要的傳熱單元數(shù)愈少。二、傳熱單元數(shù)法89第89頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四3.傳熱效率與傳熱單元數(shù)的關(guān)系現(xiàn)以單程并流換熱器為例做推導(dǎo)。假定冷流體為最小值流體，熱容量流率比令二、傳熱單元數(shù)法90第90頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四推導(dǎo)可得式中二、傳熱單元數(shù)法91第91頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四若熱流體為最小值流體，則式中二、傳熱單元數(shù)法92第92頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四對(duì)于單程逆流換熱器，可推導(dǎo)出傳熱效率與傳熱單元數(shù)的關(guān)系為當(dāng)兩流體中任一流體發(fā)生相變時(shí)二、傳熱單元數(shù)法93第93頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四當(dāng)兩流體的熱容流率相等單程并流換熱器單程逆流換熱器二、傳熱單元數(shù)法94第94頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

3.傳熱單元數(shù)法采用法進(jìn)行換熱器校核計(jì)算的步驟如下：(1)根據(jù)換熱器的工藝及操作條件，計(jì)算（或選取）總傳熱系數(shù)；(2)計(jì)算及，確定及；二、傳熱單元數(shù)法95第95頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四（3）計(jì)算：（4）根據(jù)換熱器中流體流動(dòng)的型式，由和查得相應(yīng)的；（5）根據(jù)冷、熱流體進(jìn)口溫度及，可求出傳熱量及冷、熱流體的出口溫度。二、傳熱單元數(shù)法96第96頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四應(yīng)予指出，一般在設(shè)計(jì)換熱器時(shí)宜采用平均溫度差法，在校核換熱器時(shí)宜采用法。二、傳熱單元數(shù)法97第97頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四練習(xí)題目思考題作業(yè)題:8、9、101.對(duì)數(shù)平均溫度差值與哪些因素有關(guān)？2.換熱器傳熱計(jì)算有哪兩種方法，它們之間的區(qū)別是什么？3.在管殼式換熱器設(shè)計(jì)中，為什么要限制溫度差校正系數(shù)大于0.898第98頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四第五章傳熱5.4對(duì)流傳熱99第99頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四對(duì)流傳熱是指運(yùn)動(dòng)流體與固體壁面之間的熱量傳遞過程，對(duì)流傳熱與流體的流動(dòng)狀況密切相關(guān)。對(duì)流傳熱概述圖5-12對(duì)流傳熱的溫度分布情況100第100頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四無相變有相變強(qiáng)制對(duì)流自然對(duì)流對(duì)流傳熱蒸汽冷凝液體沸騰概述101第101頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四第五章傳熱5.4對(duì)流傳熱5.4.1對(duì)流傳熱機(jī)理和對(duì)流傳熱系數(shù)102第102頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四圖5-12對(duì)流傳熱的溫度分布情況一、對(duì)流傳熱機(jī)理103第103頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四一、對(duì)流傳熱機(jī)理當(dāng)湍流的流體流經(jīng)固體壁面時(shí)，將形成湍流邊界層，若流體溫度與壁面不同，則二者之間將進(jìn)行熱交換。層流內(nèi)層緩沖層湍流核心湍流邊界層傳熱方式熱傳導(dǎo)熱傳導(dǎo)和渦流傳熱渦流傳熱104第104頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四層流內(nèi)層緩沖層湍流核心湍流邊界層溫度梯度較大居中較小熱阻較大居中較小對(duì)流傳熱是集熱對(duì)流和熱傳導(dǎo)于一體的綜合現(xiàn)象。對(duì)流傳熱的熱阻主要集中在層流內(nèi)層，因此，減薄層流內(nèi)層的厚度是強(qiáng)化對(duì)流傳熱的主要途徑。一、對(duì)流傳熱機(jī)理105第105頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四二、熱邊界層及對(duì)流傳熱系數(shù)靠近壁面的存在溫度梯度的薄流體層定義為熱邊界層。在熱邊界層以外的區(qū)域，流體的溫度基本上相同，即溫度梯度可視為零。熱邊界層106第106頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四圖5-13平板上的熱邊界層二、熱邊界層及對(duì)流傳熱系數(shù)107第107頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四若緊靠壁面處薄層流體內(nèi)的傳熱只能是熱傳導(dǎo)，因此傳熱速率可用傅立葉定律表示，即緊靠壁面處薄層流體的溫度梯度二、熱邊界層及對(duì)流傳熱系數(shù)108第108頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四根據(jù)牛頓冷卻定律，流體和壁面間的對(duì)流傳熱速率方程為換熱器任一截面上與熱流體相接觸一側(cè)的壁溫?fù)Q熱器任一截面上熱流體的平均溫度二、熱邊界層及對(duì)流傳熱系數(shù)109第109頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四因此有對(duì)流傳熱系數(shù)的另一定義式，它表明了對(duì)流傳熱系數(shù)與壁面溫度梯度之間的關(guān)系。二、熱邊界層及對(duì)流傳熱系數(shù)110第110頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四二、熱邊界層及對(duì)流傳熱系數(shù)當(dāng)流體流過圓管進(jìn)行傳熱時(shí)，管內(nèi)熱邊界層的形成和發(fā)展。對(duì)于一定的管長(zhǎng)，破壞邊界層的發(fā)展也能強(qiáng)化對(duì)流傳熱。對(duì)于同一種流體，強(qiáng)制對(duì)流傳熱的對(duì)流傳熱系數(shù)要大于自然對(duì)流的，有相變化的要大于無相變化的。111第111頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四第五章傳熱5.4對(duì)流傳熱5.4.1對(duì)流傳熱機(jī)理和對(duì)流傳熱系數(shù)5.4.2對(duì)流傳熱的量綱分析112第112頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四一、影響對(duì)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(dòng)狀態(tài)5.流體流動(dòng)的原因6.傳熱面的形狀、位置和大小113第113頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四二、對(duì)流傳熱過程的量綱分析1.根據(jù)對(duì)問題的觀察，找出影響對(duì)流傳熱過程的因素2.通過量綱分析確定相應(yīng)的量綱為一數(shù)群（準(zhǔn)數(shù)）3.通過實(shí)驗(yàn)確定相應(yīng)的經(jīng)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式公式。量綱分析步驟114第114頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四量綱分析的基本依據(jù)是π定理：一個(gè)表示n個(gè)物理量間關(guān)系的量綱一致的方程式，一定可以轉(zhuǎn)換成包含n-m個(gè)獨(dú)立的量綱為一數(shù)群間的關(guān)聯(lián)式，m指n個(gè)物理量中所涉及的基本量綱的數(shù)目。量綱分析的核心在于確定n和m，并用一定技巧將各個(gè)量綱為一數(shù)群的內(nèi)涵確定下來。量綱分析基本依據(jù)二、對(duì)流傳熱過程的量綱分析115第115頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四1.流體無相變時(shí)的強(qiáng)制對(duì)流傳熱過程（1）列出影響該過程的物理量傳熱設(shè)備的特征尺寸二、對(duì)流傳熱過程的量綱分析116第116頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四（2）確定量綱為一數(shù)群的數(shù)目上述7個(gè)變量（物理量）涉及到4個(gè)基本量綱：長(zhǎng)度、質(zhì)量、時(shí)間和溫度依據(jù)π定理，量綱為一數(shù)群的數(shù)目等于7-4=3二、對(duì)流傳熱過程的量綱分析117第117頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四通過量綱分析，可確定努賽爾特?cái)?shù)(Nusseltnumber)雷諾數(shù)(Reynoldsnumber)表示對(duì)流傳熱系數(shù)的準(zhǔn)數(shù)表示慣性力與黏性力之比，是表征流動(dòng)狀態(tài)的準(zhǔn)數(shù)二、對(duì)流傳熱過程的量綱分析118第118頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四普蘭德數(shù)(Prandtlnumber)表示速度邊界層和熱邊界層相對(duì)厚度的一個(gè)參數(shù)，反映與傳熱有關(guān)的流體物性。強(qiáng)制對(duì)流（無相變）傳熱時(shí)的準(zhǔn)數(shù)關(guān)聯(lián)式因此，有二、對(duì)流傳熱過程的量綱分析119第119頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2.自然對(duì)流傳熱過程（1）列出影響該過程的物理量傳熱設(shè)備的特征尺寸作用在單位體積流體上的浮力二、對(duì)流傳熱過程的量綱分析120第120頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四（2）確定量綱為一數(shù)群的數(shù)目上述7個(gè)變量（物理量）涉及到4個(gè)基本量綱：長(zhǎng)度、質(zhì)量、時(shí)間和溫度依據(jù)π定理，量綱為一數(shù)群的數(shù)目等于7-4=3二、對(duì)流傳熱過程的量綱分析121第121頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四通過量綱分析，可確定努賽爾特?cái)?shù)(Nusseltnumber)普蘭德數(shù)(Prandtlnumber)二、對(duì)流傳熱過程的量綱分析122第122頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四格拉斯霍夫數(shù)(Grashofnumber)表示由溫度差引起的浮力與黏性力之比自然對(duì)流（無相變）傳熱時(shí)的準(zhǔn)數(shù)關(guān)聯(lián)式因此，有二、對(duì)流傳熱過程的量綱分析123第123頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四3.使用由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)整理得到的關(guān)聯(lián)式應(yīng)注意的問題（1）應(yīng)用范圍關(guān)聯(lián)式中Re、Pr等準(zhǔn)數(shù)的數(shù)值范圍等；（2）特性尺寸Nu、Re等準(zhǔn)數(shù)中的?應(yīng)如何確定；（3）定性溫度各準(zhǔn)數(shù)中的流體物性應(yīng)按什么溫度查取。二、對(duì)流傳熱過程的量綱分析124第124頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四第五章傳熱5.4對(duì)流傳熱5.4.1對(duì)流傳熱機(jī)理和對(duì)流傳熱系數(shù)5.4.2對(duì)流傳熱的量綱分析5.4.3流體無相變時(shí)的對(duì)流傳熱系數(shù)125第125頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四一、流體在管內(nèi)作強(qiáng)制對(duì)流1.流體在光滑圓形直管內(nèi)作強(qiáng)制湍流（1）低黏度流體可應(yīng)用迪特斯（Dittus）—貝爾特（Boelter）關(guān)聯(lián)式或當(dāng)流體被加熱時(shí)，n=0.4；當(dāng)流體被冷卻時(shí)，n=0.3。126第126頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四特性尺寸：管內(nèi)徑。定性溫度：流體進(jìn)、出口溫度的算術(shù)平均值。應(yīng)用范圍：若，可將由上式求得的值乘以進(jìn)行校正。一、流體在管內(nèi)作強(qiáng)制對(duì)流127第127頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四（2）高黏度流體可應(yīng)用西德爾（Sieder）—泰特（Tate）關(guān)聯(lián)式或壁溫下的黏度考慮熱流方向的校正項(xiàng)一、流體在管內(nèi)作強(qiáng)制對(duì)流128第128頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四特性尺寸：管內(nèi)徑。定性溫度：除μw取壁溫外，均取流體進(jìn)、出口溫度的算術(shù)平均值。應(yīng)用范圍：一、流體在管內(nèi)作強(qiáng)制對(duì)流129第129頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2.流體在光滑圓形直管內(nèi)作強(qiáng)制層流特性尺寸：管內(nèi)徑。定性溫度：除μw取壁溫外，均取流體進(jìn)、出口溫度的算術(shù)平均值。應(yīng)用范圍：一、流體在管內(nèi)作強(qiáng)制對(duì)流130第130頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四當(dāng)時(shí)，對(duì)流傳熱系數(shù)可先用湍流時(shí)的公式計(jì)算，然后把算得的結(jié)果乘以校正系數(shù)。3.流體在光滑圓形直管中呈過渡流一、流體在管內(nèi)作強(qiáng)制對(duì)流131第131頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四4.流體在彎管內(nèi)作強(qiáng)制對(duì)流流體在彎管內(nèi)流動(dòng)時(shí)，由于受離心力的作用，增大了流體的湍動(dòng)程度，使對(duì)流傳熱系數(shù)較直管內(nèi)的大管子的彎曲半徑一、流體在管內(nèi)作強(qiáng)制對(duì)流132第132頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四5.流體在非圓形管內(nèi)作強(qiáng)制對(duì)流流體在非圓形管內(nèi)作強(qiáng)制對(duì)流時(shí)，只要將管內(nèi)徑改為當(dāng)量直徑，則仍可采用上述各關(guān)聯(lián)式。傳熱當(dāng)量直徑定義：究竟采用哪個(gè)當(dāng)量直徑，由具體的關(guān)聯(lián)式?jīng)Q定。一、流體在管內(nèi)作強(qiáng)制對(duì)流133第133頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四練習(xí)題目思考題作業(yè)題:11、12、131.對(duì)流傳熱系數(shù)的定義是什么？說明對(duì)流傳熱的機(jī)理及求算對(duì)流傳熱系數(shù)的途徑。2.量綱分析的步驟，所應(yīng)用的基本定理是什么？3.傳熱過程所涉及到的量綱為一準(zhǔn)數(shù)的名稱、計(jì)算式、含義是什么？134第134頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四第五章傳熱5.4對(duì)流傳熱5.4.1對(duì)流傳熱機(jī)理和對(duì)流傳熱系數(shù)5.4.2對(duì)流傳熱的量綱分析5.4.3流體無相變時(shí)的對(duì)流傳熱系數(shù)135第135頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四二、流體在換熱器的管間作強(qiáng)制對(duì)流換熱器管間流體的流動(dòng)：裝有折流擋板。流體的流向和流速不斷地變化。在Re>100時(shí)即可達(dá)到湍流。136第136頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四圖5-14換熱器折流擋板二、流體在換熱器的管間作強(qiáng)制對(duì)流137第137頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四圖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(duì)流138第138頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四凱恩（Kern）法應(yīng)用范圍：。特性尺寸：傳熱當(dāng)量直徑。定性溫度：除μw取壁溫外，均取流體進(jìn)出口溫度的算術(shù)平均值。二、流體在換熱器的管間作強(qiáng)制對(duì)流139第139頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四三、自然對(duì)流通過實(shí)驗(yàn)測(cè)得的c和n值列于表5-7中。140第140頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四第五章傳熱5.4對(duì)流傳熱5.4.1對(duì)流傳熱機(jī)理和對(duì)流傳熱系數(shù)5.4.2對(duì)流傳熱的量綱分析5.4.3流體無相變時(shí)的對(duì)流傳熱系數(shù)5.4.4流體有相變時(shí)的對(duì)流傳熱系數(shù)141第141頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四一、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142第142頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2.膜狀冷凝時(shí)的對(duì)流傳熱系數(shù)（1）層流膜狀冷凝時(shí)的對(duì)流傳熱系數(shù)膜狀冷凝時(shí)對(duì)流傳熱系數(shù)關(guān)系式推導(dǎo)中作了以下假設(shè)：①冷凝液膜呈層流流動(dòng)，傳熱方式為通過液膜的熱傳導(dǎo)。②蒸汽靜止不動(dòng)，對(duì)液膜無摩擦阻力。一、蒸汽冷凝傳熱143第143頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四③蒸汽冷凝成液體時(shí)所釋放的熱量?jī)H為冷凝潛熱，蒸汽溫度和壁面溫度保持不變。④冷凝液的物性可按平均液膜溫度取值，且為常數(shù)。一、蒸汽冷凝傳熱144第144頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四對(duì)蒸汽在垂直管外或垂直平板側(cè)的冷凝蒸汽的飽和溫度與壁面溫度之差飽和蒸汽的冷凝潛熱一、蒸汽冷凝傳熱145第145頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四麥克亞當(dāng)斯(McAdams)建議在工程設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)將計(jì)算結(jié)果提高20%，即一、蒸汽冷凝傳熱146第146頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四（2）湍流膜狀冷凝時(shí)的對(duì)流傳熱系數(shù)當(dāng)液膜呈現(xiàn)湍流流動(dòng)時(shí)可應(yīng)用柯克柏瑞德(Kirkbride)的經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算，即一、蒸汽冷凝傳熱147第147頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四冷凝時(shí)Ref的計(jì)算：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(rùn)濕周邊長(zhǎng)度，表示凝液的質(zhì)量流率，則有一、蒸汽冷凝傳熱148第148頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四單位長(zhǎng)度潤(rùn)濕周邊上的凝液質(zhì)量流率則從層流到湍流的

臨界值一般可取為1800。一、蒸汽冷凝傳熱149第149頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四（3）水平管外膜狀冷凝時(shí)的對(duì)流傳熱系數(shù)對(duì)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)式特征尺寸管外徑一、蒸汽冷凝傳熱150第150頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四水平管束外冷凝

垂直列上的管數(shù)若各列管子在垂直方向上的排數(shù)不相等一、蒸汽冷凝傳熱151第151頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四比較垂直管外水平管外2式相比對(duì)于長(zhǎng)1.5m，外徑20mm的圓管，水平放置時(shí)其層流膜狀冷凝對(duì)流傳熱系數(shù)約為垂直放置時(shí)的2倍。一、蒸汽冷凝傳熱152第152頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四應(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(duì)流傳熱系數(shù)急劇下降。故在冷凝器的設(shè)計(jì)和操作中，必須考慮排除不凝氣。一、蒸汽冷凝傳熱153第153頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四二、液體沸騰傳熱所謂液體沸騰是指在液體的對(duì)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154第154頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四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(dòng)沸騰或強(qiáng)制對(duì)流沸騰)155第155頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四1.液體沸騰曲線圖5-17水的沸騰曲線二、液體沸騰傳熱156第156頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2.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157第157頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四（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(shí)的對(duì)流傳熱系數(shù)與的關(guān)系可用下式表達(dá)，即 二、液體沸騰傳熱158第158頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四（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159第159頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四（4）加熱壁面的影響加熱壁面的材質(zhì)和粗糙度對(duì)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(duì)沸騰傳熱有明顯的影響。二、液體沸騰傳熱160第160頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四3.液體沸騰傳熱系數(shù)的計(jì)算由于沸騰傳熱的機(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€(gè)沸騰傳熱過程，故其傳熱系數(shù)的計(jì)算仍主要借助于經(jīng)驗(yàn)公式，以下是工業(yè)計(jì)算中常用的羅森奧（Rohsenow）公式，即二、液體沸騰傳熱161第161頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四第五章傳熱5.4對(duì)流傳熱5.4.1對(duì)流傳熱機(jī)理和對(duì)流傳熱系數(shù)5.4.2對(duì)流傳熱的量綱分析5.4.3流體無相變時(shí)的對(duì)流傳熱系數(shù)5.4.4流體有相變時(shí)的對(duì)流傳熱系數(shù)5.4.5非牛頓型流體的傳熱（選讀）162第162頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四練習(xí)題目思考題作業(yè)題:16、17、181.試說明流體有相變化時(shí)的對(duì)流傳熱系數(shù)大于無相變時(shí)的對(duì)流傳熱系數(shù)的理由。2．為什么滴狀冷凝的對(duì)流傳熱系數(shù)要比膜狀冷凝的傳熱系數(shù)高？3．對(duì)于膜狀冷凝，雷諾數(shù)是如何定義的？4.液體沸騰曲線的意義。163第163頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四第五章傳熱5.6換熱器5.6.1間壁式換熱器的結(jié)構(gòu)形式5.6.2換熱器傳熱過程的強(qiáng)化5.6.3傳熱過程強(qiáng)化效果的評(píng)價(jià)5.6.4管殼式換熱器的設(shè)計(jì)和選型164第164頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四一、換熱器設(shè)計(jì)的基本原則1.流體流徑的選擇①不潔凈和易結(jié)垢的流體宜走管程，因?yàn)楣艹糖逑幢容^方便。②腐蝕性的流體宜走管程，以免管子和殼體同時(shí)被腐蝕，且管程便于檢修與更換。③壓力高的流體宜走管程，以免殼體受壓，可節(jié)省殼體金屬消耗量。165第165頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四④被冷卻的流體宜走殼程，可利用殼體對(duì)外的散熱作用，增強(qiáng)冷卻效果。⑤飽和蒸汽宜走殼程，以便于及時(shí)排除冷凝液，且蒸汽較潔凈，一般不需清洗。⑥有毒易污染的流體宜走管程，以減少泄漏。一、換熱器設(shè)計(jì)的基本原則166第166頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四⑦流量小或黏度大的流體宜走殼程，因流體在有折流擋板的殼程中流動(dòng)，由于流速和流向的不斷改變，在低Re（Re>100）下即可達(dá)到湍流，以提高對(duì)流傳熱系數(shù)。⑧若兩流體溫差較大，宜使對(duì)流傳熱系數(shù)大的流體走殼程，因壁面溫度與大的流體接近，以減小管壁與殼壁的溫差，減小溫差應(yīng)力。一、換熱器設(shè)計(jì)的基本原則167第167頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2.流體流速的選擇

增大流速加大對(duì)流傳熱系數(shù)減少污垢的形成流動(dòng)阻力加大總傳熱系數(shù)增大動(dòng)力消耗增多一般需通過多方面權(quán)衡選擇適宜的流速。表5-11至表5-13列出了常用的流速范圍，可供設(shè)計(jì)時(shí)參考。一、換熱器設(shè)計(jì)的基本原則168第168頁(yè)，共185頁(yè)，2023年，2月20日，星期四3.冷卻介質(zhì)（或加熱介質(zhì)）終溫的選擇一般來說，設(shè)計(jì)時(shí)冷卻水的進(jìn)出口溫度差可取5～10℃。缺水地區(qū)可選用較大溫差，水源豐富地區(qū)可選用較小的溫差。