《对流传热》PPT课件

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1、3对流传热对流传热过程分析dAt2G1，T1G2，t1T2dtA2A1tWtTWT传热壁冷流体热流体层流底层温度梯度大，热传导方式湍流核心温度梯度小，对流方式过渡区域热传导和对流方式对流传热分析对流传热是以层流底层的导热和层流底层以外的以流体质点做相对位移和混合为主的传热的总称。传热边界层：将有温度梯度存在的区域（层流底层和过渡区）称为传热边界层。传热的热阻主要集中在层流底层。式中t──总有效膜厚度；e──湍流区虚拟膜厚度；──层流底层膜厚度。牛顿冷却定律建立膜模型：流体被冷却：TTW，1T’TW

2、,2t流体被加热：对流传热速率——牛顿冷却定律流体被冷却：式中Φ──对流传热速率，W；──对流传热系数，W/(m2·℃)；Tw，1──壁温，℃；T──流体平均温度，℃；A──传热面积，m2。1.牛顿冷却定律是一种推论，假设Φ∝T。2.复杂问题简单化表示。推动力：阻力：传热膜系数由牛顿冷却定律：当流体主体温度与固体壁面温度相差1K时，在单位时间内，每1m2壁面从周围流体接受或向周围流体给出的热量。单位：是对流传热强度的标志。影响对流传热系数的因素1.引起流动的原因自然对流：由于流体内部密度差而引起

3、流体的流动。强制对流：由于外力和压差而引起的流动。强>自2.流体的物性，，，cp3.流动形态层流、湍流湍>层5.是否发生相变蒸汽冷凝、液体沸腾相变>无相变4.传热面的形状，大小和位置形状：如管、板、管束等；大小：如管径和管长等；位置：如管子的排列方式（管束有正四方形和三角形排列）；管或板是垂直放置还是水平放置。流体在管内的强制对流1．圆形直管内的湍流m取不同值的原因：温度对靠近管壁层流底层流体黏度和导热系数的影响。适用范围：Re>10000，0.7

4、d≥50（2）特征尺寸为管内径di（当量直径）取对流动与换热有主要影响的某一几何尺寸。（3）流体被加热m＝0.4；被冷却m＝0.3。注意事项：（1）定性温度取以确定流体物性参数的温度强化措施：u,u0.8d,1/d0.2流体物性的影响，选大的流体以下是对上面的公式进行修正：(1)高粘度Re>10000，0.560定性温度取tm；特征尺寸为di(2)l/d<30-40(3)过渡流（2000

5、)非圆形管强制湍流当量直径法用de’代替di计算，u不同de’,要用实际的流通面积计算管外湍流流动的传热膜系数1.流体在管束外垂直流过在换热器内横向流过管束：整个管束：定性温度：适用范围：特性尺寸：管的外径do大空间的自然对流传热在传热面附近流体的运动不受外界干扰时称为大空间自然对流。注意：C,n与传热面的形状（管或板）、放置位置（垂直、水平）有关。应用范围：Pr≥0.6定性温度：壁面温度和流体温度的算术平均值。例常压下空气在内径为38mm的管中流过，温度由160oC升高到240oC，平均流速为15m/

6、s。试求：（1）空气和管壁之间的传热膜系数（2）若流速增大到25m/s，结果如何？讨论准数名称符号意义努塞尔准数Nu对流传热系数的准数雷诺准数Re确定流体的运动状态的准数普兰特准数Pr表示物性对给热过程的影响的准数格拉斯霍夫准数Gr自然对流的影响