如何计算对流传热系数ppt

合集下载

第四节对流传热

第四节对流传热
Nu
含义
Nu
Re Pr Gr
L
lu
表示对流传热系数的准数
流体的流动状态和湍动程 度对对流传热的影响
Re

Cp
普兰特数 (Prandtl number)
格拉斯霍夫数 (Grashof number)
Pr

2
表示流体物性对对流传热 的影响
表示自然对流对对流传热 的影响
Gr
l g t
l —特征尺寸
基本因次:长度L,时间 ,质量 M,温度T 变量总数:8个 由定律(8-4)=4,可知有4个无因次数群。
l
lu C p l g t K 2
3 2 a b c
Nu K Re Pr Gr
☺思考:与u、d有何比例关系?
0 . 023
d ( du

)
0 .8
(
cp

u
0 .8 0 .2
) 0 . 023
n
u d
0 .8 0 .2


0 .8
cp
0 .8
n
1 n


di

提高管内对流传热系数的措施: • u,u0.8 • d, 1/d0.2 • 流体物性的影响,选大的流体 •强化措施:增大流速,减小管径
第四节
给热系数
一、对流传热速率方程—牛顿冷却定律
Q At t 1 A
—牛顿冷却定律
热流体:
Q T A T TW

冷流体: Q t A t W t
牛顿冷却定律存在的问题:
Q

对流传热系数公式

对流传热系数公式

对流传热系数公式对流传热系数是研究传热问题中的一个重要参数,它描述了流体和固体之间传热的能力。

在工程和科学领域中,对流传热系数的计算和应用具有广泛的应用。

本文将介绍对流传热系数的定义、计算方法以及影响其数值的因素。

一、对流传热系数的定义对流传热系数是指单位面积上单位时间内通过对流传热而传递的热量与温度差之比。

它通常用符号h表示,单位为W/(m^2·K)。

对流传热系数的数值越大,表示流体与固体之间传热的能力越强。

二、对流传热系数的计算方法对流传热系数的计算方法主要有经验公式法和实验测定法。

1. 经验公式法经验公式法是根据大量实验数据得到的经验公式来估算对流传热系数。

常用的经验公式有Dittus-Boelter公式、Churchill-Bernstein 公式、Sieder-Tate公式等。

这些公式通常依赖于流体性质、流动速度、流动状态以及传热表面的几何形状等因素。

2. 实验测定法实验测定法是通过实验直接测定对流传热系数的数值。

常用的实验方法有热平衡法、电阻法、热电偶法等。

这些实验方法可以根据具体情况选择合适的方法来进行对流传热系数的测定。

三、影响对流传热系数的因素对流传热系数的数值受到多个因素的影响,主要包括以下几个方面:1. 流体性质流体性质是影响对流传热系数的重要因素之一。

不同流体的传热特性不同,例如气体的传热性能通常较差,而液体的传热性能较好。

此外,流体的物理性质如密度、导热系数、粘度等也会影响对流传热系数的数值。

2. 流动速度流动速度是影响对流传热系数的另一个重要因素。

一般来说,流速越大,对流传热系数越大。

这是因为流体在高速流动时,会产生较大的摩擦和湍流,从而增强了传热的能力。

3. 流动状态流动状态是指流体的流动形式,可以分为层流和湍流两种。

在层流状态下,流体沿着固体表面形成规则的层流运动,传热较为有序。

而在湍流状态下,流体运动混乱,传热更为强烈。

一般来说,湍流状态下的对流传热系数要大于层流状态下的对流传热系数。

如何计算对流传热系数PPT课件

如何计算对流传热系数PPT课件
定性尺寸: L取管内径 di 定性温度取流体进、出口温度的算术平均值
流体被加热时n=0.4;冷却时n=0.3
Department of Chemical and Environmental Engineering CTGU Lai Qingke
9
若使用条件不满足上述条件时,需修正:
(1)对于短管

8
§4-17 流体做强制对流时的 对流传热系数
一、流体在圆形直管内强制对流传热
经验关联式为: Nu 0.023Re0.8 prn



0.023
d

du
0.8
cp
n

使用范围: Re 104 0.6 pr 160
从分发展段以后: 管长与管径之比 l d 50
如何计算对流传热系数
Department of Chemical and Environmental Engineering CTGU Lai Qingke
§4-15 影响对流传热系数的因素
一、引起流动的原因
1 强制对流:通过外力对流体作功迫使流体流动 2 自然对流:由于流体内部存在温度差而引起的流动 设ρ1、 ρ2 分别代表温度为t1、t2两点流体的密度,β为其平均 体积膨胀系数;
0.14
(3)管内层流
当液体被冷却时

w
0.14

0.95
层流 导热 自然对流 α↓ p226式5-65和式5-66

对流传热→要求强化→避免层流
Department of Chemical and Environmental Engineering CTGU Lai Qingke

对流传热系数详解课件

对流传热系数详解课件
粒子图像测速技术
利用粒子图像测速系统,结合温度 测量技术,获取流体的速度场和温 度场分布,从而计算对流传热系数 。
数值模拟优化
计算流体动力学(CFD)
通过建立流体的数学模型,利用计算机模拟流体的流动和传热过 程,优化对流传热系数的预测。
人工智能与机器学习
利用人工智能和机器学习算法,对大量历史数据进行分析和学习, 提高对流传热系数的预测精度。
通过对流传热系数的测量和评估,可 以合理设计建筑外围护结构,提高建 筑物的保温、隔热性能,降低建筑能 耗,同时为建筑环境设备如空调系统 的优化提供依据。
能源利用与节能
在能源利用与节能领域,对流传热系数是评估能源转换和利用效率的关键参数。在燃烧、热力发电等 过程中,对流传热系数的优化有助于提高能源转换效率。
在工业热力过程中,对流传热系数的大小直接影响到换热 器的设计、热能利用率以及工业设备的性能。通过研究和 优化对流传热系数,可以提高工业生产的效率和能源利用 水平。
建筑环境与设备工程
在建筑环境与设备工程中,对流传热 系数是评估建筑外围护结构热工性能 的重要参数。外围护结构的传热性能 直接影响到建筑物的能耗和室内环境 舒适度。
多物理场耦合模拟
考虑流体的多物理场特性,如流动、传热、化学反应等,进行耦合 模拟,以更准确地模拟对流传热过程。
强化传热技术
01
02
03
表面强化技术
通过改变流体接触面的材 料和结构,如采用粗糙表 面、微细沟槽或添加增强 材料,提高传热效率。
插入物强化技术
在流道中插入导热性能良 好的材料或结构,如肋片 、螺旋线圈等,增加传热 面积和传热速率。
经验公式法通过对大量实验数据进行统计分析,得出对流传热系数的计算公式。 这些公式通常基于一些物理参数,如流体的性质、温度、压力等。使用经验公式 法可以快速估算对流传热系数,但精度受到实验数据和经验总结的限制。

化工原理传热精品-PPT

化工原理传热精品-PPT
化工原理传热精品
主要内容
4、1 概述 4、2 热传导 4、3 对流传热概述 4、4 对流传热系数关联式 4、5 传热过程计算 4、6 辐射传热 4、7 换热器
2
基本要求
了解热传导基本原理,掌握傅立叶定律及平壁、圆筒 壁得热传导计算;
了解对流传热得基本原理、牛顿冷却定律及影响对流 传热得因素;掌握对流传热系数得物理意义和经验关联 式得用法、使用条件及注意事项;
Sm 2rmL
Sm
S2 S1 ln S2 / S1
圆筒壁得 对数平均
半径
rm
r2 r1 ln r2
r1
注:当 r2/r1<2时,可用算术平均值代替对数平均值。 44
2、多层圆筒壁得热传导
假设层与层之 间接触良好,即互 相接触得两表面温 度相同。
图4-12 多层圆筒壁热传导
45
2、 多层圆筒壁得热传导
微分导 热速率
dQ dS t
n
Q与温度 梯度方向
相反
导热系 数
温度梯 度
傅立叶定律表明导热速率与 温度梯度及传热面积成正比,而 热流方向却与温度梯度相反。
Δn ət/ən Q
32
3、 导热系数
dQ dS t
q t
n n
① 在数值上等于单位温度梯度下得热通量,故物质得
越大,导热性能越好。
② 是物质得固有性质,是分子微观运动得宏观表现。
加热剂
适用温度,℃
冷却剂 适用温度,℃
热水 饱和蒸汽 矿物油 联苯混合物 熔盐 烟道气加热剂
40~100 100~180 180~250 255~380(蒸汽) 142~530 ~1000
水 空气 盐水
0~80 >30 0~-15

对流传热系数经验关联式

对流传热系数经验关联式

(
w
)0.14
适用范围:Re= 2×103~106
特征尺寸:当量直径de
(a)
de
4(t
2
4
d02
)
d0
(b)
de
4(
3 2
t
2
4
d02
)
d0
16
1.3 流体无相变时的对流传热
流速u根据流体流过的最大截面积A计算
A hD(1 d0 ) t
h——相邻挡板间的距离 D——壳体的内径
三、自然对流
Nu cGr Pr n
1.13( g 23
1
)4
Lt
适用范围:Re<2100
特征尺寸:垂直管或板的高度,m
定性温度:
取ts下的值,其余取 tm
1 2 (ts
tw)
19
1.4 流体有相变时的对流传热
Re deu
4A W bA
4W b
4M
M—冷凝负荷,kg/(m·s)
液膜为湍流(Re>2100)
0.0077
2 g3 2
浮升力:(1 2 )g [2 (1 t) 2 ]g 2gt 5. 传热面的形状、布置和大小
3
1.1 影响对流传热系数的主要因素
圆形直管
管内弯管
无相变强制对流管外非换横圆热向形器流管管过间
自然对流
有相变蒸液汽体冷沸凝腾
4
1.2 对流传热系数经验公式的建立
一、无相变强制对流的影响因素
f (l、、、、cp、u)
通过因次分析,得准数关系式:Nu f (Re、Pr )
二、无相变自然对流的影响因素
f (l、、、、cp、gt)
准数关系式:Nu (Gr、Pr )

化工原理第四章对流传热41页PPT

化工原理第四章对流传热41页PPT

Re
lu
普兰德数 (Prandtl number)
Pr c p
表示惯性力与粘性力之比, 是表征流动状态的准数
表示速度边界层和热边界层 相对厚度的一个参数,反映
与传热有关的流体物性
影响 较大的物性常数有:,, Cp ,。 (1)的影响 ; (2)的影响 Re ;
(3)Cp的影响 Cp 则单位体积流体的热容量大,
则较大; (4)的影响 Re 。
2020/3/29
3、流动型态 【层流】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】由于质点充分混合且层流底层变薄,较大
2020/3/29
2、有效膜模型
(1)流体与固体壁面之间存在一个厚度为bt的虚拟 膜(流体层),称之为有效膜; (2)有效膜集中了传热过程的全部传热温差的以及 全部热阻,在有效膜之外无温差也无热阻存在(所 有的热量传递均产生在有效膜内); (3)在有效膜内,传热以热传导的方式进行。
2020/3/29
2020/3/29
二、对流传热速率方程 1、什么是模型法
【定义】把复杂问题简单化、摒弃次要的条件,抓 住主要的因素,对实际问题进行理想化处理,构建 理想化的物理模型,获得某一过程的有关规律。具 体方法为: (1)对过程进行合理的简化; (2)获得物理模型(构象); (3)对物理模型进行数学描述,获得有关规律。
过程的因素都归结到了当中。
2020/3/29
三、影响对流传热系数的因素
1、引起流动的原因 【自然对流】由于流体内部存在温差引起密度差形
成的液体内部环流,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,一般u
较大,故较大。因此:

《相变对流传热》PPT课件

《相变对流传热》PPT课件
凝结蒸汽量为:
qm r2 2.82 3 1 1 53 30 0 7 1.2 5 13 04.5kg/h
26
精选ppt
7.3 膜状凝结影响因素及其传热强化
7.3.1膜状凝结影响因素
不凝结气体
由于不凝结气体形成气膜,故:
1) 蒸气要扩散过气膜,形成阻力;
2) 气膜导致蒸气分压力降低,从而使 ts 降低:
蒸气过热度
要考虑过热蒸气与饱和液的焓差。实验证实,h-h’ 代 替 r 即可
28
精选ppt
液膜过冷度及温度分布的非线性
用r’ 代替计算公式中的 r:
r r 0 .6 c p ( t 8 s tw ) r 1 0 .6 J 8 a
管子排数n 理论上,n排管束换热只需将d nd ,
但由于凝结液落下时要产生飞溅以及对 液膜的冲击扰动,会使 h 增大; 同一铅垂面内,随着液膜的积累,h减 小。故前面推导的横管凝结换热的公式 只适用于单根横管。
t t
2t
u
x
v
y
al
y2
➢ 考虑假设⑦忽略蒸气密度; ➢ 考虑假设⑤之考虑导热
10
精选ppt
➢只有u 和 t 两个未知量,故控制方程简化为:
l
g
l
2u y 2
0
a
l
2t y 2
0
➢边界条件:
y0时,u0, t tw
y
时,du dy
0,
t ts
11
精选ppt
求解与结果 ➢流速u

根据能量守恒定律,微元体
rdqmdx
dqm
gl2 l
2
d
d x
rg ll 2l dl tstwdx
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

8
§4-17 流体做强制对流时的
对流传热系数
一、流体在圆形直管内强制对流传热
经验关联式为: Nu 0.023Re0.8 prn



0.023
d

du
0.8
cp
n

使用范围: Re 104 0.6 pr 160
从分发展段以后: 管长与管径之比 l d 50
设ρ1、 ρ2 分Biblioteka 代表温度为t1、t2两点流体的密度,β
为其平均体积膨胀系数;
如果 t1< t2 , 则 ρ1=ρ2 (1+β△t)
单位体积流体所产生的升力为
(ρ1 - ρ2)g= ρ2 g β △t
α与流动的类型有关

Department of Chemical and Environmental Engineering CTGU Lai Qingke
L—传热面的特征尺寸 m
Department of Chemical and Environmental Engineering CTGU Lai Qingke
7
经验公式的应用应注意以下四点: 1、应用范围
2、定性尺寸(特性尺寸)
各准数Nu、Re及Gr中的特性尺寸l代表哪一个尺寸,应遵照 所选用的关联式中规定尺寸
影响α的因数很多
Department of Chemical and Environmental Engineering CTGU Lai Qingke
3
化工上常见的对流传热
强制对流传热 流体无相变化时
自然对流传热 流体有相变化时 蒸汽冷凝传热
液体沸腾传热
Department of Chemical and Environmental Engineering CTGU Lai Qingke
2
二、流体的流动型态:层流和湍流
层流:流体在热流方向上基本没有混合流动 α↓
湍流:有混合流动,Re↑层流内层厚度δ↓ α↑
三、流体的性质
对α影响较大的物性主要有 cp 、λ、μ和ρ
四、传热面的型状、大α小和位置
影响α值的有:传热管、板、管束等不同,传热面的 形状,管子的排列方式,水平或垂直放置;管径、管长或 板的高度等
定性尺寸: L取管内径 di
定性温度取流体进、出口温度的算术平均值
流体被加热时n=0.4;冷却时n=0.3
Department of Chemical and Environmental Engineering CTGU Lai Qingke
9
若使用条件不满足上述条件时,需修正:
(1)对于短管 当 l d 30 ~ 40 时 尚未从分发展,滞流内层较薄,热阻小
到热量传递过程。
Department of Chemical and Environmental Engineering CTGU Lai Qingke
1
§4-15 影响对流传热系数的因素
一、引起流动的原因
1 强制对流:通过外力对流体作功迫使流体流动 2 自然对流:由于流体内部存在温度差而引起的流动
0.14

0.95
层流 导热 自然对流 α↓ p226式5-65和式5-66
对流传热→要求强化→避免层流
Department of Chemical and Environmental Engineering CTGU Lai Qingke
10
(4)过渡流(Re=2000~10000) 因湍流不充分,滞流内层较厚,故热阻大而值减小,此
3、定性温度
确定准数中流体的物性参数cp、μ、ρ等所依据的温度 即为定性温度。
有的用流体进、出口温度的算术平均值
有的用膜温(即流体进、出口温度的算术平均值与壁面 温度平均值,再取两者的算术平均值)
主要取决于建立关联式时采用什么方法而定
Department of Chemical and Environmental Engineering CTGU Lai Qingke
Department of Chemical and Environmental Engineering CTGU Lai Qingke
5
1 cp pr
2 lu Re
流体物性对对流传热的影响
流体的流动状态和湍动程度对对流传热 的影响
3 l Nu 对流系数的准数
4
§4-16 因次分析在对流传热中的应

α值 实验测定
因数多 因次分析方法 无因次数群 再实验 确定关系
一、无相变化时强制湍流下的α
f l, , u, , c p , , 0
七个物理量四个基本因次(质量M、长度L、时间θ、温度T )
π定理
3个无因次数群
1, 2 , 3 0
6
准数的符号与意义
准数名称
符号
准数式
意义
努塞尔特准数
Nusselt
Nu
L/
表示对流传热 系数的准数
雷诺准数 Reynolds
Re
Lu/
确定流动状态 的准数
普兰特准数
Prandtl
Pr
cp /
表示物性影响 的准数
格拉斯霍夫准数 Grashof
Gr
g△tL3 2/2
表示自然对流 影响的准数
Nu f pr , Re
二、无相变化时自然对流下的α
Nu pr
Gr

gtl 3 2 2
自然对流对对流传热的影响
Nu f pr ,Gr
准数关联式是一种经验公式
Department of Chemical and Environmental Engineering CTGU Lai Qingke
乘以1.02~1.07的系数加以修正
(2)壁温与主体温度相差较大
考虑壁温对粘度的影响
N u 0.027Re0.8 pr 0.33
在壁温未知的情况下 近似计算
当液体被加热时

w
0.14


1.05
w
0.14
(3)管内层流
当液体被冷却时

w
第四节 对流与对流传热系数
的获得主要有三种方法:
1.理论分析法:
建立理论方程式,用数学分析的方法求出的精确 解或数值解。这种方法目前只适用于一些几何条件简 单的几个传热过程,如管内层流、平板上层流等。
2.实验方法* : 用因次分析法、再结合实验,建立经验关系式。
3.类比方法: 把理论上比较成熟的动量传递的研究成果类比
相关文档
最新文档