化工原理电子课件(北京化工大学)_(9)
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化工原理教学绪论课件PPT
解：
解：（1）结晶产品量 P 及水分蒸发量 W
首先根据题意画出过程示意图。
水，W kg/h
料液
1000kg/h 20%KNO3
蒸发器
S kg/h
50%KNO3
R kg/h
37.5%KNO3
结晶器
结晶产品 P kg/h
4% 水
21
在图中绿色虚线方框所示的范围内作物料衡算。
因过例程0-2中b 无化学反应，且为连续稳定过程，故可写出总物
28
概括
主要内容
化
工
理论基础
原
理
工程学科
课程学习
研究化工 单元操作 的基本原理： 典型化工单元设备的原理、结构 选型以及工艺尺寸的计算。
高等数学 物理学 物理化学
综合运用基础知识，有目的地解决 工程实际问题
目的并不只是 认识一些自然现象， 而是解决真实的、复杂的生产问题。
从复杂事物中排除非主要因素，抽出 关键环节，以合理的简化方式建立物 理和数学模型，解决工程问题。
经验方法 相似准则：利用经验公式和实验曲线进行设计和工程放大。
量纲分析：得出无因次准数方程，使实验参数最少，简化实验。
注：该方法着眼于过程参数的整体变化，不究其微观机理， 得到的结果带局限性 ，不可任意推广。
理论方法 利用基本定律对过程的微观机理进行相应的数学描述——
建立数学模型。
10
课程研究主线
其目的是满足工艺要求。
6
2、化工原理课程的内容 ——具体的单元操作 化工常用单元操作
单元操作 目 的
物态
原 理 传递过程
流体输送 输 送
液或气 输入机械能
搅拌 过滤 沉降
混合或分散
解：（1）结晶产品量 P 及水分蒸发量 W
首先根据题意画出过程示意图。
水，W kg/h
料液
1000kg/h 20%KNO3
蒸发器
S kg/h
50%KNO3
R kg/h
37.5%KNO3
结晶器
结晶产品 P kg/h
4% 水
21
在图中绿色虚线方框所示的范围内作物料衡算。
因过例程0-2中b 无化学反应，且为连续稳定过程，故可写出总物
28
概括
主要内容
化
工
理论基础
原
理
工程学科
课程学习
研究化工 单元操作 的基本原理： 典型化工单元设备的原理、结构 选型以及工艺尺寸的计算。
高等数学 物理学 物理化学
综合运用基础知识，有目的地解决 工程实际问题
目的并不只是 认识一些自然现象， 而是解决真实的、复杂的生产问题。
从复杂事物中排除非主要因素，抽出 关键环节，以合理的简化方式建立物 理和数学模型，解决工程问题。
经验方法 相似准则：利用经验公式和实验曲线进行设计和工程放大。
量纲分析：得出无因次准数方程，使实验参数最少，简化实验。
注：该方法着眼于过程参数的整体变化，不究其微观机理， 得到的结果带局限性 ，不可任意推广。
理论方法 利用基本定律对过程的微观机理进行相应的数学描述——
建立数学模型。
10
课程研究主线
其目的是满足工艺要求。
6
2、化工原理课程的内容 ——具体的单元操作 化工常用单元操作
单元操作 目 的
物态
原 理 传递过程
流体输送 输 送
液或气 输入机械能
搅拌 过滤 沉降
混合或分散
化工原理PPT精品课程课件全册课件汇总
d 内 罐 内 浓 度 改变量
整理并积分：
d
1
2
4 1.5
0.001 0.06
D H
2
0.001
0.06
dv v
4 1.5
4 10
2
0.001 dv 83.73(ln v )| 0.06 v
0.06 83.73 ln 342.8 s 0.001
第2章 流体输送机械 第3章 非均相物系的分离和固体流态化 第4章 传热
精品课程
目录
第5章 蒸馏 第6章 吸收 第7章 蒸馏和吸收塔设备 第8章 液－液萃取 第9章 干燥
0 绪论
0.1 化工生产与单元操作 0.2 单位制与单位换算 0.3 物料衡算与能量衡算
返回
4 19:35:23
8 19:35:23
洗衣粉的工艺流程
燃硫
转化塔
气
净气放空
磺化器
静电除雾器
碱洗塔
（化学吸收）
（反应） （分离） 液体磺酸
NaOH
其它液、 固计量
反应器 配料缸
布袋除尘
喷雾干燥 塔 （干燥）
大 气
旋转混 合器 包装 返回
9 19:35:23
单元操作的研究内容与方向：
单元操作的基本原理；
单元操作典型设备的结构； 研究内容
19 19:35:23
KNO3组分物衡： 0.5S = 0.375R + 0.96P 两式联立解得： R=766.6 kg/h
例2：非稳态时的物料衡算
（P6例 0-4） 用1.5m3/s送 风量将罐内有机气体由6%
1.5m3/s v=v% H=10m 1.5m3/s v=0%
北京化工大学《化工原理》内部教学课件
北京化工大学化工原理电子课件
1.1 流体静力学
1.1.1 密度 1.1.2 压力 1.1.3 流体静力学平衡方程
1
返回
北京化工大学化工原理电子课件
第一章 流体流动
1. 研究流体流动问题的重要性 流体是气体与液体的总称。 流体流动是最普遍的化工单元操作之一； 研究流体流动问题也是研究其它化工单元操作的 重要基础。
一、定义
单位体积流体的质量，称为流体的密度。
m
V
kg/m3
二、单组分密度
f ( p,T )
液体 密度仅随温度变化（极高压力除外），其变
化关系可从手册中查得。
7
返回
北京化工大学化工原理电子课件
气体 当压力不太高、温度不太低时，可按理想 气体状态方程计算：
pM
RT
注意：手册中查得的气体密度都是在一定压力与温度 下之值，若条件不同，则密度需进行换算。
9
返回
北京化工大学化工原理电子课件
混合液体 假设各组分在混合前后体积不变，则有
1 a1 a2 an
m 1 2
n
a1 , a2 an ——液体混合物中各组分的质量分率。
四、比容
单位质量流体具有的体积，是密度的倒数。
vV 1
m
m3/kg
10
返回
北京化工大学化工原理电子课件
1.1.2 压力
——连续性方程 1.2.4 定态流动系统的能量守恒
——柏努利方程
1
返回
北京化工大学化工原理电子课件
1.2 流体动力学
1.2.1 流体的流量与流速 一、流量
1. 体积流量
单位时间内流经管道任意截面的流体体积。
VS——m3/s或m3/h 2.质量流量
1.1 流体静力学
1.1.1 密度 1.1.2 压力 1.1.3 流体静力学平衡方程
1
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北京化工大学化工原理电子课件
第一章 流体流动
1. 研究流体流动问题的重要性 流体是气体与液体的总称。 流体流动是最普遍的化工单元操作之一； 研究流体流动问题也是研究其它化工单元操作的 重要基础。
一、定义
单位体积流体的质量，称为流体的密度。
m
V
kg/m3
二、单组分密度
f ( p,T )
液体 密度仅随温度变化（极高压力除外），其变
化关系可从手册中查得。
7
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北京化工大学化工原理电子课件
气体 当压力不太高、温度不太低时，可按理想 气体状态方程计算：
pM
RT
注意：手册中查得的气体密度都是在一定压力与温度 下之值，若条件不同，则密度需进行换算。
9
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北京化工大学化工原理电子课件
混合液体 假设各组分在混合前后体积不变，则有
1 a1 a2 an
m 1 2
n
a1 , a2 an ——液体混合物中各组分的质量分率。
四、比容
单位质量流体具有的体积，是密度的倒数。
vV 1
m
m3/kg
10
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1.1.2 压力
——连续性方程 1.2.4 定态流动系统的能量守恒
——柏努利方程
1
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北京化工大学化工原理电子课件
1.2 流体动力学
1.2.1 流体的流量与流速 一、流量
1. 体积流量
单位时间内流经管道任意截面的流体体积。
VS——m3/s或m3/h 2.质量流量
Get清风《化工原理》全套教学课件
2-2
1-1
Ws1
Ws2
如上图所示：
根据质量守恒定律，有：
Ws1=Ws2
而 Ws1=u1·A1·ρ1
Ws2=u2·A2·ρ2
A1=d12·π/4
A2=d22·π/4
代入有： u1/u2= d22/ d12与柏努利方程 流体在做定态流动时，根据能量守恒定律，对任意截面进行能量衡算。 1、定态流动时的总能量衡算 A、内能 物质内部能量的总和，用U表示。单位是:kJ/kg B、位能 物体因受重力作用，在不同的高度所具有的能量。m.g.z(kJ/kg) C、动能 物体因运动而具有的能量。m·u2/2 D、静压能 流体的静压强是推动流体流动的动力，即静压强对流体做功。p·Vs〔kJ/kg〕 E、热 流体温度变化，而带来的热能的变化，被加热那么为为正，被冷却那么为负。 用Q来表示。〔kJ/kg〕 F、功 流体流动获得机械能为正〔用We来表示〕；流体损失机械能为负(用Hf表示)。
∑Q1=∑Q0+QL
∑Q1——随物料进入衡算范围的总热量〔KJ或KW〕;
∑Q0——随物料流出衡算范围的总热量〔KJ或KW〕;
QL——向衡算范围以外损失的总热量〔KJ或KW〕。
3、平衡关系 物系在自然发生变化时，其变化必然趋向一定方向，如任其开展，结 果必然到达一定的平衡状态。 在平衡状态下，物系的温度、组成、压强等均到了宏观的停止。 在平衡状态被人为打破后，物系将从新趋向新的平衡。 平衡状态是物系变化的极限，是实际操作所追求的理想条件。是我们 推知单元操作能否进行和能进行到何中程度的依据，也是我们进行设备工 艺尺寸设计的理论依据。 4、过程速率 物系处于非平衡状态，就必然发生使物系趋向于平衡的过程。但是以 什么样的速度趋向于平衡，这并不决定于平衡关系。而是决定于多种因素。 一般我们用过程速率来表示：
化工原理课件01-实验绪论
5
传热实验装置
6
精馏实验装置
7
氧解吸实验装置
8
流化干燥实验装置
9
二、实验目的
运用基本理论,在方法论指导 下,为工程规模单元过程及设备 设计提供依据. 着重“三个”能力训练
1、基本理论与实践结合 2、手动与自动操作结合 3、计算分析与撰写报告
10
二、实验目的
学会
● 运用一个基本理论
13
三、如何做好实验
3、写好报告
组长主持，分工合作 内容包括
· 摘要 及关键词
· 目的及任务 · 基本理论与原理
· 操作要点
· 数据整理与计算示例 · 结论与分析（建议）
· 实验流程及仪表
· 参考文献
14
三、如何做好实验
如何写摘要（200字左右）
简述实验条件，即采用什么装置（包括型号、尺
脂肪和油
化学品 人造纤维 塑料材料、合成树脂
石灰与水泥
化 学 工 程
生命科学 物理
冶金和金属制品
系统工程 计算机 数学 社会学 热力学 力学 化学
经济
2
一、实验课程内容
1、绪论及演示实验 2、阻力实验
3、离心泵性能实验
4、传热膜系数实验
5、精馏实验
6、氧解吸实验
3
流体阻力实验装置
4
离心泵实验装置
16
标题
北京化工大学
Beijing University of Chemical Technology
17
北京化工大学
Beijing University of Chemical Technology
化工原理实验
1
化工原理第01章课件
04
化工设备
反应器
要点一
总结词
反应器是化工生产中用于实现化学反应的设备，其种类繁 多，根据不同的化学反应类型和工艺要求，有不同的结构 和操作方式。
要点二
详细描述
反应器是化工生产的核心设备之一，其设计和操作对化工 产品的质量和产量具有重要影响。反应器的主要类型包括 釜式反应器、管式反应器、塔式反应器、固定床反应器、 流化床反应器等。这些不同类型的反应器各有其特点和使 用范围，需要根据具体的工艺要求进行选择和设计。
精馏操作
总结词
精馏操作是利用混合物中各组分挥发度的不同，通过加热和冷凝的方法实现各组分的分 离。
详细描述
精馏操作是化工生产中常见的分离方法，广泛应用于石油、化工、制药等领域。通过精 馏操作可以将液体混合物分离成不同的馏分，得到高纯度的产品。精馏操作的效率和分
离效果对于产品的质量和产率具有重要影响。
化工原理第01章课件
目录
• 化工原理简介 • 化工原理基础知识 • 化工单元操作 • 化工设备 • 化工原理实验与课程设计
01
化工原理简介
化工原理的定义
01
化工原理是一门研究化学工业中 单元操作过程和设备原理的学科 ，涉及物质分离、传递、反应工 程等领域。
02
它主要关注工业生产过程中物质 和能量的传递、转化和利用，为 化学工程实践提供基础理论和工 程方法。
课程设计任务与要求
任务
学生需根据所学理论知识和实验操作经验，完成一项化工工艺流程设计或设备改造方案设计。
要求
设计方案需符合工艺要求和安全规范，充分考虑经济、环保等因素，并给出详细的计算和分析过程。
课程设计内容与方法
内容
学生需根据课程要求选择合适的工艺流程或设备改造项目，进行流程设计或设备 改造方案设计。涉及的主要内容包括工艺流程图绘制、设备选型、工艺参数确定 等。
化工原理课件
自然循环：由于溶液在加热室不同位置上的受热程度 不同，产生密度差而引起的循环运动 强制循环：依靠外力迫使溶液沿一个方向作循环运动
2019/11/3
8
1 中央循环管式(标准式)
加热蒸汽：加热室管束环隙内
溶液：加热室管束及中央循环管内，受热时，由于 中央循环管单位体积溶液受热面小，使得溶液形成 由中央循环管下降，而由其余加热管上升的循环流 动。优点：
水
2019/11/3
3
7.1.5 蒸发的分类
按操作压强分：加压蒸发、常压蒸发、真空蒸发 真空蒸发的优点：
1t热1.增减面大压积，下S。因溶而液，沸对点一t1降定低的，传使热蒸量发Q，器可的节传省热蒸推发动器力的Δt=传T2.蒸发操作的热源可采用低压蒸汽或废热蒸汽，节省能 耗。
P↓,T ↓,Δt一定，Q不变 3.适于处理热敏性物料，即在高温下易分解、聚合或变 质的物料。
缺点：结构复杂，动力消耗大，传热 面积小，处理能力低。
适于处理易结晶、易结垢、高粘度的 溶液
2019/11/3
17
7.2.1.3 直接加热蒸发器
将一定比例的燃烧气与空气直 接喷入溶液中，燃烧气的温度 可高达1200～1800℃，由于气、 液间的温度差大，且气体对溶 液产生强烈的鼓泡作用，使水 分迅速蒸发，蒸出的二次蒸汽 与烟道气一同由顶部排出。
蒸发具有下述特点：
传热性质：传热壁面一侧为加热蒸汽进行冷凝，另一侧 为溶液进行沸腾，故属于壁面两侧流体均有相变化的恒温 传热过程。
溶液性质：有些溶液在蒸发过程中有晶体析出、易结垢 和产生泡沫；溶液的粘度在蒸发过程中逐渐增大，腐蚀性 逐渐加强。这些性质将影响设备的结构。
2019/11/3
6
溶液沸点的改变(升高)：含有不挥发溶质的溶液，其蒸汽 压较同温度下纯水的低，即在相同的压强下，溶液的沸点 高于纯水的沸点，所以当加热蒸汽一定时，蒸发溶液的传 热温度差要小于蒸发水的温度差，两者之差称为温度差损 失，而且溶液浓度越高，温度差损失越大
2019/11/3
8
1 中央循环管式(标准式)
加热蒸汽：加热室管束环隙内
溶液：加热室管束及中央循环管内，受热时，由于 中央循环管单位体积溶液受热面小，使得溶液形成 由中央循环管下降，而由其余加热管上升的循环流 动。优点：
水
2019/11/3
3
7.1.5 蒸发的分类
按操作压强分：加压蒸发、常压蒸发、真空蒸发 真空蒸发的优点：
1t热1.增减面大压积，下S。因溶而液，沸对点一t1降定低的，传使热蒸量发Q，器可的节传省热蒸推发动器力的Δt=传T2.蒸发操作的热源可采用低压蒸汽或废热蒸汽，节省能 耗。
P↓,T ↓,Δt一定，Q不变 3.适于处理热敏性物料，即在高温下易分解、聚合或变 质的物料。
缺点：结构复杂，动力消耗大，传热 面积小，处理能力低。
适于处理易结晶、易结垢、高粘度的 溶液
2019/11/3
17
7.2.1.3 直接加热蒸发器
将一定比例的燃烧气与空气直 接喷入溶液中，燃烧气的温度 可高达1200～1800℃，由于气、 液间的温度差大，且气体对溶 液产生强烈的鼓泡作用，使水 分迅速蒸发，蒸出的二次蒸汽 与烟道气一同由顶部排出。
蒸发具有下述特点：
传热性质：传热壁面一侧为加热蒸汽进行冷凝，另一侧 为溶液进行沸腾，故属于壁面两侧流体均有相变化的恒温 传热过程。
溶液性质：有些溶液在蒸发过程中有晶体析出、易结垢 和产生泡沫；溶液的粘度在蒸发过程中逐渐增大，腐蚀性 逐渐加强。这些性质将影响设备的结构。
2019/11/3
6
溶液沸点的改变(升高)：含有不挥发溶质的溶液，其蒸汽 压较同温度下纯水的低，即在相同的压强下，溶液的沸点 高于纯水的沸点，所以当加热蒸汽一定时，蒸发溶液的传 热温度差要小于蒸发水的温度差，两者之差称为温度差损 失，而且溶液浓度越高，温度差损失越大
化工原理教学资料
量的湿分，将湿分从物料中去除的过程，称为去湿。 去湿的方法及适用场合： 机械去湿：用于去除固体物料中大部分湿分。 吸附去湿：用于去除少量湿分。 热能去湿（干燥）：向物料供热以汽化其中
的湿分的单元操作。
2
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北京化工大学化工原理电子课件
干燥过程的分类：
常压干燥 真空干燥 连续式 间歇式
按操作压力分
按操作方式分
cH cg c v H 1.01 1.88 H f ( H )
式中
cg ：干空气比热 c v ：水汽比热 =
= 1.01 kJ/(kg干气∙℃) 1.88 kJ/(kg水汽∙℃)
16
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北京化工大学化工原理电子课件
2. 焓（热含量）I [kJ/kg干气] 定义：湿空气的焓为干空气的焓与水汽的焓之和。 计算基准： 以0℃干空气及0℃液态水的焓值为0作计算基准。
13
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北京化工大学化工原理电子课件
解 20o C：水饱和蒸汽压 PS 2.33kP a Pw 2.33 -1 H 0.622 0.622 0.0146 kg水汽 kg干空气 P - Pw 101.3 - 2.33 Pw 2.33 100% 100% 100% PS 2.33 50o C：水饱和蒸汽压 PS 12.34kP a Pw 2.33 -1 H 0.622 0.622 0.0146 kg水汽 kg干空气 P - Pw 101.3 - 2.33 Pw 2.33 100% 100% 18.88% PS 12.34
湿空气是由水蒸汽和绝干空气构成。
8
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北京化工大学化工原理电子课件
H =
kg水汽
kg绝干空气
=
nwMw ng Mg
的湿分的单元操作。
2
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干燥过程的分类：
常压干燥 真空干燥 连续式 间歇式
按操作压力分
按操作方式分
cH cg c v H 1.01 1.88 H f ( H )
式中
cg ：干空气比热 c v ：水汽比热 =
= 1.01 kJ/(kg干气∙℃) 1.88 kJ/(kg水汽∙℃)
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2. 焓（热含量）I [kJ/kg干气] 定义：湿空气的焓为干空气的焓与水汽的焓之和。 计算基准： 以0℃干空气及0℃液态水的焓值为0作计算基准。
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解 20o C：水饱和蒸汽压 PS 2.33kP a Pw 2.33 -1 H 0.622 0.622 0.0146 kg水汽 kg干空气 P - Pw 101.3 - 2.33 Pw 2.33 100% 100% 100% PS 2.33 50o C：水饱和蒸汽压 PS 12.34kP a Pw 2.33 -1 H 0.622 0.622 0.0146 kg水汽 kg干空气 P - Pw 101.3 - 2.33 Pw 2.33 100% 100% 18.88% PS 12.34
湿空气是由水蒸汽和绝干空气构成。
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H =
kg水汽
kg绝干空气
=
nwMw ng Mg
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一、因次分析 ＝f(u，l，，，cp，，gt) 式中 l——特性尺寸； u——特征流速。 基本因次：长度L，时间T，质量M，温度 变量总数：8个
由定律（8-4）=4，可知有4个无因次数群。
Nu C Re a P rk Gr g
9
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l Nu du Re
热流方向对层流速度分布的影响
21
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Nu 1.86 (Re
适用范围： Gr
北京化工大学化工原理电子课件 1 d 3 0.14 Pr ) ( )
l
w
25000
d (Re Pr ) 10 l
1 0.8(1 0.015 Gr 3 )
0.6 Pr 6700 Re 2300
29
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北京化工大学化工原理电子课件
三、大空间的自然对流传热
Nu f (Gr , Pr)
Nu C (Gr, Pr)
n
c p gtl 3 2 n C ( ) l 2
注意： c,n与传热面的形状（管或板）、放置位置 （垂直、水平）有关。 定性温度：膜温 特征尺寸：垂直的管或板为高度 水平管为管外径
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。 5. 是否发生相变 蒸汽冷凝、液体沸腾
8
相变 > 无相变 返回
北京化工大学化工原理电子课件
4.3.4
对流传热系数经验关联式的建立
北京化工大学化工原理电子课件
4.3 对流传热
4.3.1 对流传热过程分析 4.3.2 对流传热速率 4.3.3 影响对流传热系数的因素 4.3.4 对流传热系数经验关联式的建立 4.3.5 无相变时对流传热系数的经验关联式 4.3.6 有相变时对流传热系数的经验关联式
1
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北京化工大学化工原理电子课件
3 2 2 4( t 0.785d 0 ) 正三角形排列：d e 2 d 0
27
t
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北京化工大学化工原理电子课件
流速u按流通截面最大处的截面计算：
S max
式中
do hD(1 ) t
h——两块折流挡板间距离，m； D——换热器壳径，m；
do——管子的外径，m；
t——相邻两管中心距，m。
3.3.1 对流传热过程分析
G1，T1
G2，t1 dA
t2
T2
2
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冷流体
传热壁
热流体
dt
T tW t A2
3
•层流底层 温度梯度大，热传导方式 •湍流核心 温度梯度大，对流方式
TW
A1
•过渡区域 热传导和对流方式
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北京化工大学化工原理电子课件
3.3.2 对流传热速率——牛顿冷却定律
2) 温差 液膜层流流动时，t=ts－tW，d, 3) 不凝气体 不凝气体存在，导致 ，定期排放。
4）蒸汽流速与流向 （u>10m/s ）
同向时，d ；反向时， d ； u
34
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北京化工大学化工原理电子课件
5) 蒸汽过热 包括冷却和冷凝两个过程。
6) 冷凝面的形状和位置
0.14 ) w
Re>10000，0.7<Pr<160，l/d>60 定性温度取tm；特征尺寸为di
液体被加热 1.05 0.14 ( ) 液体被冷却 0.95 w 气体(冷却或加热 ) 1.0
16
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北京化工大学化工原理电子课件
(2) l/d<60
d
12
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4.3.5 无相变时对流传热系数的经验关联式
一、流体在管内的强制对流 1．圆形直管内的湍流
Nu 0.023Re 0.8 Prk
du 0.8 c p k 0.023 ( ) ( ) d
适用范围： Re>10000，0.7<Pr<160，<2mPa.s，l/d>60
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注意事项：
t1 t 2 • 定性温度取 t m 2
• 特征尺寸为管内径di • 流体被加热时，k＝0.4；被冷却时，k＝0.3。
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du 0.8 u k 0.023 ( ) ( ) 0.023 0.2 d d
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2. 圆形管内强制层流 特点：1）物性特别是粘度受管内温度不均匀性的 影响，导致速度分布受热流方向影响。 2）层流的对流传热系数受自然对流影响严 重使得对流传热系数提高。 3）层流要求的进口段长度北京化工大学化工原理电子课件
流体被冷却： Q A(Tw T ) dt
T TW tW t dt
dt
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1. 牛顿冷却定律是一种推论，假设Q∝t。
t w t t Q A(t w t )＝ 1 R A
推动力： t t t w
2. 复杂问题简单化表示。
阻力： R
1 A
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4.3.3 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
，，，cp
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3.流动形态 层流、湍流 湍 > 层
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二、实验安排及结果整理 以强制湍流为例：Nu＝CReaPrk 1．采用不同Pr的流体，固定Re
Nu
k
lgNu＝klgPr＋lgCRea
双对数坐标系得一直线，斜率为k 2．不同Pr的流体在不同的Re下 lgNu/Prk＝algRe＋lgC 双对数坐标系中得一直线 斜率为a，截距为C
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壳程流体的对流传热系数（圆缺形）：
t1 t 2 定性温度： t m 2 特征尺寸：当量直径de
Nu 0.36 Pr
1/ 3
Re
0.55
W
0.14
d0
t
2
4(t 2 0.785d 0 ) 正方形排列： d e d 0
d f 1 l
0.7
1
(3) 过渡流（2000<Re<10000)
d
f 1
(4) 弯曲管内
6 10 Re
5
1. 8
1
d
d f 1 1.77 1 R
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(5) 非圆形管强制湍流 1) 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 2) 直接实验法 套管环隙 : 水-空气系统
1 2 gr3 4
式中 n——水平管束在垂直列上的管子数；
r——汽化潜热（ts下），kJ/kg。
特性尺寸l：管外径do
t s tW 定性温度：膜温 t 2
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2）竖壁或竖管上的冷凝
层流
1.13 lt
1 2 gr3 4
当： Gr
25000 , f
t1 t 2 定性温度： t m 2
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二、管外强制对流的对流传热系数
1. 流体在管束外垂直流过
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在换热器内单排管：
Nu C Re Pr
n
0.4
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0.02
适用范围：
d e d1
1 d 2 0.5 0.8 3 ( ) Re Pr
12000<Re<220000；d2/d1=1.65~17
其中 d1为内管外径，d2为外管内径
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例题4.3.1
一列管式换热器，由38根25×2.5mm的无缝钢管组
成，苯在管内流动，由20℃加热到80 ℃，苯的流量为
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4.3.6
有相变时的对流传热系数
滴>膜
一、蒸汽冷凝
1. 冷凝方式：滴状冷凝和膜状冷凝
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2. 冷凝过程的热阻：液膜的厚度d 3. 蒸汽冷凝的
1）水平管束外 0.725 2 / 3 n lt
Pr cp
Nusselt待定准数 Reynolds，流动型态对对流传热的影响 Prandtl，流体物性对对流传热的影响 Grashof，自然对流对对流传热的影响
cp
3 2
gtl 3 2 Gr 2
du a l k gtl C( ) ( ) ( )g 2
流体被冷却： Q A(Tw T )
式中 Q ── 对流传热速率，W；
── 对流传热系数，W/(m2· ℃)；
Tw ── 壁温，℃； T ── 流体平均温度，℃； A ──传热面积，m2。
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下面来推导牛顿冷却定律 建立膜模型： d t d e d 式中 dt──总有效膜厚度； de──湍流区虚拟膜厚度； d ──层流底层膜厚度。