给热系数
Princi流p体le垂s 直o于f 单C根h圆em管作ic管a外l 流E动n的g情in况eering
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21
1．流体垂直流过管束 流体垂直流过管束时，管 束的排列情况可以有直列 和错列两种。 各排管的变化规律：第 一排管，直列和错列基本 相同；第二排管，直列和 错列相差较大；第三排管 以后（直列第二排管以 后），基本恒定；从图中 可以看出，错列传热效果 比直列好。
01:29
8
因次分析结果如下：
Nu CRea Prk Gr g
努塞尔数(Nusselt ): 待定准数（包含对流传热系数）
Nu l
雷诺数(Reynolds ): 表征流体流动型态对对流传热
的影响。 Re du
普朗特数( Prandtl ): 反映流体物性对对流传热的影
响
c
PrinciplPers of
Pr是in研ci究p传le热s o问f题C的h基em础理ic论al方E法n，g但in是ee数r学ing
01:处29 理上困难。
6
2、数值法
是将给热的偏微分方程离散化，用代数方法 进行求解而得到给热系数和速率的方法。
3、实验法
通过实验来获得不同情况下的给热计算式（关 联式或经验式），是目前工程计算的主要依据。
d
d
使用范围：
PRrei>n10c0i0p0l，es0.6o<fPCr<h16e0m，ic<a2×l E10n-5Pgai.ns，eel/rd>in50g
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12
注意： （1）定性温度取流体进出温度的算术平均值tm； （2）特征尺寸为管内径di； （3）流体被加热时，n＝0.4，
流体被冷却时， n＝0.3；
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22
Principles of Chemical Engineering
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23
单列的对流传热系数用下式计算
Nu C Ren Pr 0.4
适用范围：5000<Re<70000，x1/d=1.2～5， x2/d=1.2～5。
4.4 给热系数
Principles of Chemical Engineering
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1
一、给热系数的影响因素和数值范围
对流传热是流体在具有一定形状及尺寸的设备中 流动时发生的热流体到壁面或壁面到冷流体的热 量传递过程。
1.引起对流的原因
自然对流：由于流体内部存在温差引起密度差
形成的浮升力，造成流体内部质点的上升和下
对流传热系数，W/m2K
Principles of Chemical Engineering
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3
2.流动的流动形态 层流：热流主要依靠热传导的方式传热。由于流 体的导热系数比金属的导热系数小得多，所以热 阻大。 湍流：质点充分混合且层流底层变薄，较大。
Re , ；但Re动力消耗大。湍 层
取对流动与换热有主要影响的某一几何尺寸。
另外，实验范围是有限的，准数关联式的使
P用r范in围c也ip就le是s有of限C的h。emical Engineering
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11
三、流体作强制对流时的给热系数
（一）流体在管内的强制对流
1．圆形直管内的强制湍流
Nu 0.023Re0.8 Prn
0.023 ( du )0.8 ( cp )n Nu
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p
Chemical
Engineering
9
格拉晓夫( Grashof ): 表征自然对流对对流传热的 影响
Gr gtl 3 2 2
l C( du ) a ( c p ) k ( gtl 3 2 ) g
2
Principles of Chemical Engineering
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一般在列管换热器 的壳程加折流挡板， 折流挡板分为圆形 和圆缺形两种。由 于装有不同形式的 折流挡板，流动方 向不断改变，在较 小的Re下 （Re=100）即可达 到湍流。
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26
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27
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28
Principles of Chemical Engineering
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29
Principles of多C管h道e折m流式i冷ca却l器Engineering
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30
Principles of Chemical Engineering
（1）特性尺寸取管外径do，定性温度取法与前相 同tm； （2）流速u取每列管子中最窄流道处的流速，即 最大流速。
（3）C，，n取决于排列方式和管排数，由实验
P测r定in，c具ip体le取s值of。Chemical Engineering
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24
对于前几列而言，各列的，n不同，因此也不同。 排列方式不同（直列和错列），对于相同的列，，n不 同，也不同。
3.流体的物性 当流体种类确定后，根据温度、压力（气体）
查对应的物性，影响较大的物性有：，，，cp。 的影响：；的影响：Re；cp的影响： cpcp单位体积流体的热容量大，则较大； 的影
P响r: incRieples of Chemical Engineering
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4
4.传热面的形状、大小和位置 不同的壁面形状、尺寸影响流型；会造成边界层分离， 产生旋涡，增加湍动，使增大。 （1）形状：比如管、板、管束等； （2）大小：比如管径和管长等； （3）位置：比如管子的排列方式（如管束有正四方形 和三角形排列）；管或板是垂直放置还是水平放置。
3）层流要求的进口段长度长，
实际进口段小时，对流传热
P系r数in提c高ip。les
of
Chemical
热流方向对层
En流g速in度e的e影r响ing
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18
1）Gr<25000时，自然对流影响小可忽略
Nu 1.86(Re Pr d )1/ 3 ( )0.14
l
w
适用范围：Re<2300 (Re Pr d ) 10
0.7
Che1mical
Engineering
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15
d．流体在弯管中的对流传热系数 先按直管计算，然后乘以校正系数f
f (11.77 d ) R
d─管径； R─弯管的曲率半径。
由于弯管处受离心力的作用，存在二次环流，湍
P动r加in剧c，ipl增es大o。f Chemical Engineering
a．高粘度
0.027 ( du )0.8 ( c p )0.33 ( )0.14
d
w
要考虑壁面温度变化引起粘度变化对的影响 （是在tm下；而W是在tw下）。在实际中，由 于壁温4 1.05
w
Principles
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冷of却C时h：e(mwi)c0.a14lE0.9n5gineering
（4）对某一排列方式，由于各列的不同，应按 下式求平均的对流传热系数：
m
1A1 2 A2 3 A3
A1 A2 A3
i Ai
Ai
i——各列的对流传热系数；
PrAiin—c—ip各l列es传o热f 管C的he外m表i面ca积l。Engineering
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2．流体在换热器管壳间流动
l
l/d>60
定性温度、特征尺寸取法与前相同，w按壁温 确定，工程上可近似处理.
对于液体，加热时：
( w
) 0.14
1.05
Principles 冷of却C时h：e(mwi)c0a.14l E0n.9g5 ineering
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（2）Gr>25000时，自然对流的影响不能忽略时， 乘以校正系数
降运动，一般u较小，也较小。
强制对流：在外力作用下引起的流动运动，一
P般ruin较c大ip，l故eso较f大C。hemical Engineering
强 自
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2
强制对流
t1
Q
t2
t tw
自然对流
Q
Q
流动流体与 外界的传热
边界层是对流 传热的主要热 阻所在。
静止流体与 外界的传热
牛顿冷却定律：Q At1 t2
14
b．过渡区 2300<Re<10000时，先按湍流计算，然后乘
以校正系数
f 1.0 6 105 1 Re 0.8
过渡区内流体比剧烈的湍流区内的流体的Re小，流 体流动的湍动程度减少，层流底层变厚，减小。
c．当l/d<60时则为短管，由于管入口扰动增大， 较大，乘上校正系数f。
Prfinci1plesdlof
5
二、给热系数与因次分 析 (一)获得给热系数的方法
影响α的因素很多，牛顿冷却公式只能看作是α的 一个定义式,不能揭示有关因素与α的内在联系。
获得α表达式的方法主要有以下几个： 1、分析法
是指对描述某一类给热问题的偏微分方程及
其定解条件进行数学求解，获得特定问题的温度 场，从而获得给热系数和传热速率的分析解。
10
（1）定性温度 由于沿流动方向流体温度的逐渐变化，在
处理实验数据时就要取一个有代表性的温度以确 定物性参数的数值，这个确定物性参数数值的温 度称为定性温度。
定性温度的取法：1）流体进出口温度的平 均值tm=(t2+t1)/2； 2）膜温t= (tm+tW )/2。
供热系数的名词解释
供热系数的名词解释在现代社会中，供热是人们生活中不可或缺的一项基础设施。
而供热系数作为供热领域的一个重要概念，它指的是单位面积、单位时间内从供热源传递给建筑物内空间的热量。
概念解释供热系数是衡量供热系统效能的指标之一。
它的数值越高，表示单位面积供热效果越好，能够更好地满足居民的取暖需求。
因此，供热系数被广泛应用于建筑设计、能源评估和热力学研究等领域。
计算方法供热系数的计算是基于热传导方程的解析和实验研究的结果。
一般来说，计算供热系数需要考虑供热系统的热损失、建筑物的热传导特性以及环境温度等因素。
供热系数的计算公式如下：H = Q / (A * ΔT)其中，H表示供热系数，Q表示单位时间内从供热源传递给建筑物内空间的热量，A表示单位面积，ΔT表示环境温度与室内温度之差。
应用领域供热系数在建筑领域有广泛的应用，尤其是在节能环保方面。
通过优化供热系统的设计和能源利用，可以提高供热系数，减少能源消耗，降低对环境的影响。
在建筑物的设计过程中，供热系数通常用于评估隔热材料的性能。
不同材料的热传导特性不同，因此影响着供热系数的数值。
设计师可以通过选择低传导系数的隔热材料，来提高建筑物的供热系数，从而减少能源消耗。
另外，供热系数还可以应用于供热系统的运行和管理。
通过监测供热系数的变化，可以及时调整供热系统的运行参数，以达到节能的目的。
例如，在室外温度较高的夏季，可以适当降低供热系数，减少供热设备的运行时间，以降低能源消耗。
挑战和展望尽管供热系数在节能减排和建筑设计中起到重要作用，但其计算和应用仍然面临一些挑战。
一方面，供热系数的计算需要准确的建筑物参数和气候数据，而这些数据往往难以获取或存在不确定性。
另一方面，建筑物和供热系统的复杂性也带来了计算和应用的困难。
然而，随着科学技术的不断进步和建筑领域的发展，我们对供热系数的理解和应用也将不断完善。
通过深入研究和实践经验的积累，我们可以更好地评估供热系统的效能，并采取相应的措施来提高供热系数，实现可持续能源利用和环境保护的目标。
传热系数与给热系数
传热系数K 和给热系数α的测定一. 实验目的1. 了解间壁式传热元件的研究和给热系数测定的实验组织方法；2. 掌握借助于热电偶测量壁温的方法；3. 学会给热系数测定的试验数据处理方法；4. 了解影响给热系数的因素和强化传热的途径。
二. 基本原理１．传热系数K 的理论研究在工业生产和科学研究中经常采用间壁式换热装置来达到物料的冷却和加热。
这种传热过程系冷、热流体通过固体壁面进行热量交换。
它是由热流体对固体壁面的对流给热，固体壁面的热传导和固体对冷流体的对流给热三个传热过程所组成。
如图1所示。
由传热速率方程知，单位时间所传递的热量Q=()t T KA - （1） 而对流给热所传递的热量，对于冷、热流体均可由牛顿冷却定律表示Q=()1w h h t T A -α （2）或 Q=()t t A w c c -2α （3）对固体壁面由热传导所传递的热量，则由傅立叶定律表示为 Q ()21w w m t t A -⋅=δλ （4） 由热量平衡和忽略热损失，可将（2）、（3）、（4）式写成如下等式Q=KAt T A t t A t t A t T c c w m w w h h w 1112211-=-=-=-αλδα （5）所以 c c m h h A A A K αλδα111++=（6） ()22222111111,,,,,,,,,,,,u c u c d f K p p λμρδλλμρ=＝()5,2,6f （7）图1传热过程示意图从上式可知，除固体的导热系数和壁厚对传热过程的传热性能有影响外，影响传热过程的参数还有12个，这不利于对传热过程作整体研究。
根据因次分析方法和π定理，热量传递范畴基本因次有四个：[L],[M],[T],[t] ,壁面的导热热阻与对流给热热阻相比可以忽略K ≈()21,ααf （8）要研究上式的因果关系，尚有π=13-4=9个无因次数群，即由正交网络法每个水平变化10次，实验工作量将有108次实验，为了解决如此无法想象的实验工作量，过程分解和过程合成法由此诞生。
给热系数的计算公式
给热系数的计算公式1、围护结构热阻的计算单层结构热阻R=δ/λ(m2.K/w)式中：δ—材料层厚度（m）λ—材料导热系数[W/(m.k)]多层结构热阻R=R1+R2+----Rn=δ1/λ1+δ2/λ2+----+δn/λn式中: R1、R2、---Rn—各层材料热阻（m2.k/w）δ1、δ2、---δn—各层材料厚度（m）λ1、λ2、---λn—各层材料导热系数[W/(m.k)]2、围护结构的传热阻R0=Ri+R+Re式中: Ri —内表面换热阻（m2.k/w）（一般取0.11）Re—外表面换热阻（m2.k/w）（一般取0.04）R —围护结构热阻（m2.k/w）3、围护结构传热系数计算K=1/ R0 (w/(m2.k))式中: R0—围护结构传热阻外墙受周边热桥影响条件下，其平均传热系数的计算Km=(KpFp+Kb1Fb1+Kb2Fb2+ Kb3Fb3 )/( Fp + Fb1+Fb2+Fb3) 式中:Km—外墙的平均传热系数[W/（m2.k）]Kp—外墙主体部位传热系数[W/（m2.k）]Kb1、Kb2、Kb3—外墙周边热桥部位的传热系数[W/（m2.k）] Fp—外墙主体部位的面积Fb1、Fb2、Fb3—外墙周边热桥部位的面积4、铝合金门窗的传热系数的计算Uw =（Af*Uf+Ag*Ug+Lg*Ψg)/(Af+Ag)式中:Uw —整窗的传热系数W/m2·KUg —玻璃的传热系数W/m2·KAg —玻璃的面积m2Uf —型材的传热系数W/m2·KAf —型材的面积m2Lg —玻璃的周长mΨg —玻璃周边的线性传热系数W/m2·K。
第四节 给热系数
影响大容积核状沸腾给热的因素
表面粗糙度和表面物理性质 沸腾给热温差 操作压力 液体性质 加热面布置
影响给热系数的主要因素
对流传热是流体在一定几何形状、尺寸的 设备中流动时热流体与壁面和壁面与冷流 体之间的热量传递，将影响对流传热的一 些复杂本质因素归纳为给热系数α ，因此 如何根据不同具体情况确定α 值，成为对 流传热的核心问题。 实验表明，对流给热系数α 主要受以下五 个因素影响 （1）流体的物理性质 如流体的密度、比热容、导热系数、粘度等
目前获得α 的表达式方法有三种 分析法 指对描写某一类给热问题的偏微分方程及 其定解条件进行数学求解，获得特定问题 的温度场，从而获得给热系数和传热速率 的分析解。这种方法是研究给热问题的基 础理论方法，然而由于数学上的困难，目 前只能得到个别简化给热问题的理论分析 解。这方面的内容较为深入，在传热学或 化工传递过程的专著中有论述。
两种冷凝相比，由于膜状冷凝时，壁面上 始终覆盖着一层液膜，形成壁面和冷凝蒸 汽之间的主要传热阻力。滴装冷凝的传热 系数比膜状冷凝大很多，工业上大多数情 况以膜状冷凝为主。 膜状冷凝的给热系数
上式是按膜内流体作层流的经验式。公式 必须满足假设条件。 如果是过热蒸汽冷凝，在壁面温度低于饱 和温度的情况下，仍可用这个公式求给热 系数，只是冷凝潜热改为过热蒸汽冷凝成 饱和液体时放出的热量。
（2）引起对流的原因 强制对流：用机械能（泵、风机、搅拌等）使流 体发生对流而传热。
自然对流：由于流体各部分温度的不均匀分布，
形成密度的差异，在浮升力的作用下，流体发生 对流而传热。 这两类对流给热的流动成因不同，因此遵从的规 律也不同，通常强制对流较为强烈，故其给热系 数也较大。 （3）流体的流动形态 对于层流，传热依靠热阻较大的导热；对于湍流 我们上节课讲了传热系数的计算，层流时给热系 数明显比湍流时小。
对流给热系数的测定
一、 实验目的1、测定空气（或水）在圆直管内强制对流给热系数αi ；2、应用线性回归分析方法，确定关联式Nu=ARe m Pr 0.4中常数A 、m 的值。
二、 实验原理1、在套管换热器中，环隙通以水蒸气，内管管内通以空气或水，水蒸气冷凝放热以加热空气或水，在传热过程达到稳定后，有如下关系式：V ρC p (t 2 -t 1 )=αi A i (t w -t)m 式中：V —被加热流体体积流量，m 3/s ； Cp —被加热流体平均比热，J/(kg.℃)； t 1、t 2—被加热流体进、出口温度，℃； ρ—被加热流体密度，kg/m 3；A i —内管的外壁、内壁的传热面积，m 2；(t w -t)m —内壁与流体间的对数平均温度差，℃；22112211ln)()()(t t t t t t t t t t w w w w m w -----=-当内管材料导热性能很好，即λ值很大，且管壁厚度很薄时，可认为T w 1 ＝ t w 1 ，T w 2 ＝ t w 2 ，即为所测得的该点的壁温。
2、流传热系数准数关联式的实验确定流体在管内作强制湍流，被加热状态，准数关联式的形式为：Nu i =ARe i m Pr i n其中：物性数据λi ，C P i ，ρi ，μi 可根据定性温度t m 查得。
对于管内被加热的空气，普兰特准数 Pr i 变化不大，可以认为为常数，则关联式的形式简化为：Nu i =ARe i m Pr i 0.4通过实验确定不同流量下的Re i 与Nu i ，然后用回归方法确定A 和m 的值。
这样，上式即变为单变量方程，在两边取对数，即得到直线方程： ln(Nu/Pr 0.4)=lnA + mlnReiii i i d u μρ=Re iipi i C λμ=Pr iii i d Nu λ∂=三、实验装置流程空气-水蒸气传热综合实验装置流程图1-水泵或漩涡气泵 2-蒸汽发生器 3、4-旁路阀 5-电动调节阀 6-蒸汽总阀 7-蒸汽调节阀 8、9-冷凝水排放阀 10-水或空气流量调节阀 11-惰性气体排放阀2.设备与仪表规格（1）紫铜规格：直径φ20×1.5mm，长度L=1000mm（2）外套玻璃管规格：直径φ100×5mm，长度L=1000mm（3）压力表规格：0~0.1Mpa四、实验步骤及注意事项1、打开总电源空气开关，打开仪表及巡检仪电源开关。
对流给热系数
化工原理实验报告实验名称：对流给热系数测定实验学院：化学工程学院专业：化学工程与工艺班级：化工班姓名：学号：同组者姓名：指导教师：日期：一、 实验目的1. 观察水蒸气在换热管外壁上的冷凝现象，并判断冷凝类型；2. 测定空气在圆直管内强制对流给热系数i α；3. 应用线性回归分析方法，确定关联式Nu=ARe m Pr 0.4中常数A 、m 的值。
4. 掌握热电阻测温的方法。
二、 实验原理在套管换热器中，环隙通以水蒸气，内管管内通以空气，水蒸气冷凝放热以加热空气，在传热过程达到稳定后，有如下关系式：VρC P (t 2－t 1)＝αi A i (t w －t)m （1-1）式中：V ——被加热流体体积流量，m 3/s ； ρ——被加热流体密度，kg/m 3； C P ——被加热流体平均比热，J/(kg·℃)；αi ——流体对内管内壁的对流给热系数，W/(m 2·℃)； t 1、t 2——被加热流体进、出口温度，℃；A i ——内管的外壁、内壁的传热面积，m 2；(T －T W )m ——水蒸气与外壁间的对数平均温度差，℃；22112211ln )()()(w w w w m T T T T T T T T Tw T -----=- （1-2）(t w －t)m ——内壁与流体间的对数平均温度差，℃；22112211ln )()()(t t t t t t t t t t w w w w m w -----=-（1-3）式中：T 1、T 2——蒸汽进、出口温度，℃；T w1、T w2、t w1、t w2——外壁和内壁上进、出口温度，℃。
当内管材料导热性能很好，即λ值很大，且管壁厚度很薄时，可认为T w1＝t w1，T w2＝t w2，即为所测得的该点的壁温。
由式（1-3）可得：（1-4）若能测得被加热流体的V 、t 1、t 2，内管的换热面积A i ，以及水蒸气温度T ，壁温T w1、T w2，则可通过式（1-4）算得实测的流体在管内的（平均）对流给热系数αi 。
管道总传热系数计算
1管道总传热系数管道总传热系数是热油管道设计和运行管理中的重要参数。
在热油管道稳态运行方案的工艺计算中，温降和压降的计算至关重要，而管道总传热系数是影响温降计算的关键因素，同时它也通过温降影响压降的计算结果。
1.1 利用管道周围埋设介质热物性计算K 值管道总传热系数K 指油流与周围介质温差为1℃时，单位时间内通过管道单位传热表面所传递的热量，它表示油流至周围介质散热的强弱。
当考虑结蜡层的热阻对管道散热的影响时，根据热量平衡方程可得如下计算表达式：1112ln 111ln22i i ne nwiLL DD D KD DDD aall -+éùæöêúç÷èøêú=+++êúêúêúëûå（1-1）式中：K ——总传热系数，W /(m 2·℃)；e D ——计算直径，m ；（对于保温管路取保温层内外径的平均值，对于无保温埋地管路可取沥青层外径）；n D ——管道内直径，m ；w D ——管道最外层直径，m ；1 ——油流与管内壁放热系数，W/(m 2·℃)；2 ——管外壁与周围介质的放热系数，W/(m 2·℃)； i ——第i 层相应的导热系数，W/(m·℃)；i D ，1i D +——管道第i 层的内外直径，m ，其中1,2,3...in =；L D ——结蜡后的管内径，m 。
为计算总传热系数K ，需分别计算内部放热系数1 、自管壁至管道最外径的导热热阻、管道外壁或最大外围至周围环境的放热系数2 。
（1）内部放热系数1 的确定放热强度决定于原油的物理性质及流动状态，可用1 与放热准数u N 、自然对流准数r G 和流体物理性质准数r P 间的数学关系式来表示[47]。
空气蒸汽对流给热系数测定
实验数据记录与处理计算示例（以次序1数据作为计算示例）：空气进口处密度：2916.138.9105.48.93102916.1105.4t 10325325+⨯⨯-⨯=+⨯-=----t ρ=1.13kg/m 3空气质量流量：skg V m s /1300.0360031.14.32=⨯=⨯=ρ空气流速：sm dVu /5.94016.0016.014.33600 4.3442=⨯⨯⨯⨯==π空气定性温度：()64.8)90.78.93(212121平均=+=+=t tt °C则空气比热：9100=Cp J/(kg·°C)定性温度下的空气密度'ρ：3325325'/40.12916.164.8105.464.8102916.1105.410m kg t t=+⨯⨯-⨯=+⨯-=----ρ冷、热流体间的对数平均温差：()()33.488.935.01090.74.610ln)8.935.010()90.74.610(ln12211221=-----=-----=∆t T t T t T t Tt m传热面积：2220502.01016.014.3m l d A =⨯⨯==π对流传热系数：()33.480502.0)8.9390.7(91000058.01222⨯-⨯⨯=∆-=mp t A t t c m K =42.04w/(m 2·°C) 3、2α理论值的计算空气粘度：532610)7169.1105102(---⨯+⨯+⨯-=t t μ=s Pa ⋅⨯=⨯+⨯⨯+⨯⨯-----553261088.110)7169.133.4810533.48102(空气导热系数：702.00244.033.4810833.48102-0244.0108102528-528=+⨯+⨯=+⨯+⨯-=---t tλ雷诺数：5265.151088.140.15.49016.0'Re 5=⨯⨯⨯==-μρdu普兰特数：70.0702.01088.19100Pr 5=⨯⨯==-λμCp努赛尔数：42.04027.0016.042.042=⨯==λαd Nu对于流体在圆形只管内做湍流时的对流传热系数，如符合以下条件：54102.1100.1Re ⨯-⨯=，1207.0Pr -=，管长与管内径之60/≥d l ,则nNu Pr Re023.08.0=。
对流给热系数
Q=At/b Q=At
＝/b
– 影响因素
• 流体性质：导热系数、粘度、比热、密度、热膨胀 • 流动状态：流速
• 界面情况：管径、光滑情况、形状、位置
– 计算方法
• 因次分析无因次准数 • 实验回归系数
关联式
• 解析、类似率 － 《化工传递》
2
对 流 传 热 过 程 描 述
对流给热系数的实验关系式
对流传热分类
流体被冷却层流内层温度低层流内层厚度变化小 较小 e=0.3
– 壁面与流体主体温差不大：流体粘度影响
• 校正公式：
粘度：4-71；
进口端: 校正系数1.02~1.07；1+(d/L)0.7
湍动程度：4-73； 弯曲校正：4-74；
非圆形管：用当量直径近似（套管环隙有专用关联式）
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圆 管 内 强 制 湍 流
关 联 式
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圆管内强制湍流 关联式
• 流体加热时主要影响因素分析
流体物理性质 流速影响大，管径影响较小
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壁温计算
• 计算自然对流传热系数、计算热损失、选择管材 料需要
• 计算壁温时通常忽略管壁热阻 • 联立下面方程可以求解壁温
• 壁温接近对流传热系数大的一方流体的温度。
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思考题
• 为什么边界层内的流动情况对于给热系数有重 要影响? 对流给热中，流体内哪一部分温度梯 度最大，为什么?
dq dA ts tb
dq dA dt
dy y0
dt
ts tb dy y0 b
牛顿冷却定律：对流传热系数是技术上的系数，不是物性值
•
牛顿冷却定律
Q
At
t 1
A
• t: 流体温度与壁面温度之差
空气-蒸汽对流给热系数测定
空气－蒸汽对流给热系数测定紫铜管规格：直径φ21×2.5mm ，长度L=1000mm 外套玻璃管规格：直径φ100×5mm ，长度L=1000mm1、原始数据记录如下表：2、根据()()12211221m t T tT ln t T t T t -----=∆ 将冷热流体的进出口温度换算成冷热流体间的对数平均温差,数据总结如下表.3、在0～100℃之间，冷流体的物性与温度的关系有如下拟合公式。
（1）空气的密度与温度的关系式：52310 4.510 1.2916t t ρ--=-⨯+ （2）空气的比热与温度的关系式：60℃以下p C ＝1005 J / (kg ∙℃),70℃以上p C ＝1009 J / (kg ∙℃)。
（3）空气的导热系数与温度的关系式： 8252108100.0244t t λ--=-⨯+⨯+（4）空气的黏度与温度的关系式：6235(210510 1.716910t t μ---=-⨯+⨯+⨯）按以上公式，并以标准单位换算，得到如下数据结果表：4、对于流体在圆形直管内作强制湍流对流传热时，若符合如下范围内：Re=1.0×104～1.2×105,Pr ＝0.7～120，管长与管内径之比l/d ≥60,则传热准数经验式为，n 8.0Pr Re 023.0Nu = （4－9） 式中：Nu －努塞尔数，λα=dNu ，无因次；Re －雷诺数，μρ=du Re ，无因次； Pr －普兰特数，λμ=p c Pr ，无因次；当流体被加热时n ＝0.4，流体被冷却时n ＝0.3；按以上公式，并以标准单位换算，得如下数据结果表。
5、由式 ()mp t A t t c m K ∆-=1222，实验测定2m 、2121T T t t 、、、、并查取()2121t t t +=平均下冷流体对应的2p c 、换热面积A ，即可由上式计算得总给热系数K 如下表。