空气和水的对流传热系数
如何计算对流传热系数
tmlt1nt1t2
653045.3C ln65
t2
30
t 15 → 90 △t 65 30
Q m s 1 c p 1 ( T 1 T 2 ) m s 2 c p 2 ( t2 t 1 ) K tm A
4 m s 1 0 c p 1 7 m s 2 5 c p 2 4 .8 8 4 .3 5 A (1)
2
T
Q' Q ?
1
T1=63℃
t2 mh1=30000kg/h
m’h1=15000kg/h
T1=63℃
mh1=15000kg/h
t3
2 1
T’2 t2
t1 mh2=20000kg/h
单独进行计算
Q'Q1Q2 ?
Q1 KAtm
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二、管外强制对流
1、流体绕单根圆管的流动情况
（a）流动情况 （b）对流传热系数变化情况 （图中αp表示局部对流传热系数，α表示平均对流传热系数）
②其它参数一定，u一定， α与d的0.2次方成反比，改变管 径对α的影响不大。
③其它参数一定，V一定， α与d的1.8次方成反比，改变管 径，缩小管径将使 α ↑。
u 0.8
d 0.2
12
【补例】列管换热器的列管内径为15mm，长度为2.0m。管 内有冷冻盐水（25%CaCl2）流过，其流速为0.4m/s，温度自 -5℃升至15℃。假定管壁的平均温度为20℃，试计算管壁与 流体间的对流传热系数。
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§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： Nu0.02Re30.8prn
或
0.02d3du0.8cpn
对流传热系数测定实验报告
竭诚为您提供优质文档/双击可除对流传热系数测定实验报告篇一：空气—蒸汽对流给热系数测定实验报告及数据、答案空气—蒸汽对流给热系数测定一、实验目的⒈通过对空气—水蒸气光滑套管换热器的实验研究，掌握对流传热系数α1的测定方法，加深对其概念和影响因素的理解。
并应用线性回归分析方法，确定关联式nu=ARempr0.4中常数A、m的值。
⒉通过对管程内部插有螺纹管的空气—水蒸气强化套管换热器的实验研究，测定其准数关联式nu=bRem中常数b、m的值和强化比nu/nu0，了解强化传热的基本理论和基本方式。
二、实验装置本实验设备由两组黄铜管（其中一组为光滑管，另一组为波纹管）组成平行的两组套管换热器，内管为紫铜材质，外管为不锈钢管，两端用不锈钢法兰固定。
空气由旋涡气泵吹出，由旁路调节阀调节，经孔板流量计，由支路控制阀选择不同的支路进入换热器。
管程蒸汽由加热釜发生后自然上升，经支路控制阀选择逆流进入换热器壳程，其冷凝放出热量通过黄铜管壁被传递到管内流动的空气，达到逆流换热的效果。
饱和蒸汽由配套的电加热蒸汽发生器产生。
该实验流程图如图1所示，其主要参数见表1。
表1实验装置结构参数12蒸汽压力空气压力图1空气-水蒸气传热综合实验装置流程图1—光滑套管换热器；2—螺纹管的强化套管换热器；3—蒸汽发生器；4—旋涡气泵；35—旁路调节阀；6—孔板流量计；7、8、9—空气支路控制阀；10、11—蒸汽支路控制阀；12、13—蒸汽放空口；15—放水口；14—液位计；16—加水口；三、实验内容1、光滑管①测定6～8个不同流速下光滑管换热器的对流传热系数α1。
②对α1的实验数据进行线性回归，求关联式nu=ARem 中常数A、m的值。
2、波纹管①测定6～8个不同流速下波纹管换热器的对流传热系数α1。
②对α1的实验数据进行线性回归，求关联式nu=bRem 中常数b、m的值。
四、实验原理1．准数关联影响对流传热的因素很多，根据因次分析得到的对流传热的准数关联为：nu=cRemprngrl式中c、m、n、l为待定参数。
化工原理传热复习讲解
n' n
d d'
2
u' u
nd 2 n 'd '2
2
'
u '0.8 d
0.2
u
d
'
2
Α‘=2200 W/(m2·K)
（3）换热面积为原来5倍，换热管尺寸不变，换热管根数应为原来5倍，流通截面积 为原来5倍，流速只有原来的1/5，雷诺数也只有原来1/5为2000，层流，此时传热系 数计算公式发生了变化，计算结果为传热系数只有原来的1/10。
查得 46 10 28℃ 时
2
Q ms1r ms1c p146 10 29.3 2.89 32.19kW
c p1 0.963kJ / (kg K)
为求A1、A2就应求出两段交界处冷却水温度
ms2c p2 32 5 Q
t 32 Q1 32 29.3 7.45℃
作业题
化工原理
24、单程列管换热器，内有37根25mm2.5mm、 长3m的换热管。今拟采用此换热器冷凝并冷却 CS2饱和蒸汽，自饱和温度46 oC冷却到10 oC ， CS2在壳程冷凝，其流量为300kg/h, 冷凝潜热 为351.6kJ/kg。冷却水在管程流动，进口温度为 5 oC ，出口温度为32 oC ，与CS2冷凝液逆流流 动。已知CS2冷凝段和冷却段的总传热系数分 别为K1=291,K2=174。问此换热器是否适用？ （传热面积A及总传热系数均以外表面积计）
传热面积增加5倍，传热系数（该换热器取决于管程）减小为1/10，新换热器不 仅不能使水的出口温度提高，反而会使其降低。
对流传热系数的影响因素_OK
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5）流体在非圆形管中作强制对流 对于非圆形管内对流传热系数的计算，前面有关的经验式都适用，只是
要将圆管内径改为当量直径de。 套管环隙中的对流传热，用水和空气做实验，所得的关联式为：
应用范围：
0.02
de
d1 d2
0.53
Re
0.8
Pr
1 3
Re=12000~220000，d1/d2=1.65~17
当n 0.4时, 0.023 C p 0.40.6 u 0.8
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α与流速的0.8呈正比，与管径的0.2次方呈反比， 在流体阻力允许的情况下，增大流速比减小管径对提高对流传热系数的效果 更为显著。
3）流体在换热器管间流过时，在管外加流板的情况
0.36
de
deu
0.55
n2 nz n20.75 nz0.75
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3）影响冷凝传热的因素 a）冷凝液膜两侧的温度差△t
当液膜呈滞流流动时，若△t加大，则蒸汽冷凝速率增加，液膜厚度增厚，冷 凝传热系数降低。 b）流体物性
液膜的密度、粘度及导热系数，蒸汽的冷凝潜热，都影响冷凝传热系数。 c) 蒸汽的流速和流向 •蒸汽和液膜同向流动，厚度减薄，使α增大； •蒸汽和液膜逆向流动， α减小，摩擦力超过液膜重力时， 液膜被蒸汽吹离壁面， 当蒸汽流速增加，α急剧增大；
准数的符号和意义
符号 准数式
意义
Nu l
表示对流传热的系数
Re lu
确定流动状态的准数
Pr c p
表示物性影响的准数
Gr gtl3 2 表示自然对流影响的准数
2
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化工原理实验(四)空气-蒸汽对流给热系数测定
化工原理实验（四）空气－蒸汽对流给热系数测定一、实验目的1、 了解间壁式传热元件，掌握给热系数测定的实验方法。
2、 掌握热电阻测温的方法，观察水蒸气在水平管外壁上的冷凝现象。
3、 学会给热系数测定的实验数据处理方法，了解影响给热系数的因素和强化传热的途径。
二、基本原理在工业生产过程中，大量情况下，冷、热流体系通过固体壁面（传热元件）进行热量交换，称为间壁式换热。
如图(4－1)所示，间壁式传热过程由热流体对固体壁面的对流传热，固体壁面的热传导和固体壁面对冷流体的对流传热所组成。
达到传热稳定时，有()()()()mm W M W p p t KA t t A T T A t t c m T T c m Q ∆=-=-=-=-=221112222111αα （4－1）Tt图4－1间壁式传热过程示意图式中：Q － 传热量，J / s ；m 1 － 热流体的质量流率，kg / s ； c p 1 － 热流体的比热，J / (kg ∙℃)； T 1 － 热流体的进口温度，℃； T 2 － 热流体的出口温度，℃； m 2 － 冷流体的质量流率，kg / s ； c p 2 － 冷流体的比热，J / (kg ∙℃)； t 1 － 冷流体的进口温度，℃； t 2 － 冷流体的出口温度，℃；α1 － 热流体与固体壁面的对流传热系数，W / (m 2 ∙℃)；A 1 － 热流体侧的对流传热面积，m 2；()m W T T -－ 热流体与固体壁面的对数平均温差，℃；α2 － 冷流体与固体壁面的对流传热系数，W / (m 2 ∙℃)；A 2 － 冷流体侧的对流传热面积，m 2；()m W t t - － 固体壁面与冷流体的对数平均温差，℃；K － 以传热面积A 为基准的总给热系数，W / (m 2 ∙℃)； m t ∆－ 冷热流体的对数平均温差，℃；热流体与固体壁面的对数平均温差可由式（4—2）计算，()()()22112211ln W W W W m W T T T T T T T T T T -----=- （4－2）式中：T W 1 － 热流体进口处热流体侧的壁面温度，℃；T W 2 － 热流体出口处热流体侧的壁面温度，℃。
对流传质系数和对流传热系数的关系式
对流传热系数是热工学中非常重要的一个参数，它描述了流体在流动状态下传热的效率。
而对流传质系数则描述了气体或液体中溶质在对流传质过程中的传递效率。
对流传热系数和对流传质系数之间存在一定的关系，本文将从理论和实验角度探讨这两者之间的关系式。
一、对流传热系数的定义在热传递过程中，传热介质与传热表面直接接触并通过对流传热方式传递热量。
对流传热系数h描述了单位时间内单位面积内的热量传递率。
它的数值大小取决于传热介质的性质、流体流动状态、传热表面的几何形状等因素。
二、对流传质系数的定义对流传质系数K描述了单位时间内单位面积内的溶质传递率。
在液体或气体中，溶质可以通过对流传质的方式在流动的介质中传递。
对流传质系数对于描述溶质在流体中的传递效率起着至关重要的作用。
三、传热和传质的相似之处在传热和传质过程中，传递的方式都是通过流体的对流运动来实现的。
无论是传热还是传质，都是通过流体流动将热量或溶质从一个地方传递到另一个地方。
传热和传质在某种程度上具有共性。
四、对流传热系数与对流传质系数的关系通过理论分析和实验研究，可以得出对流传热系数h和对流传质系数K之间存在一定的关系。
在一些情况下，对流传热和对流传质的传递过程具有相似的特性，因此它们之间的关系也具有一定的相似性。
在一些传热和传质过程中，对流传热系数h与对流传质系数K之间存在着如下的关系式：h = α·K其中，α为传热和传质的相似系数。
在一些情况下，可以通过实验测定α的值，从而通过对流传质系数K来间接推导出对流传热系数h的数值。
五、结论对流传热系数和对流传质系数是描述流体传热和传质过程中重要的参数。
通过对其进行研究，我们可以更深入地了解流体传递热量和溶质的过程，从而提高传热和传质的效率。
而对流传热系数和对流传质系数之间存在一定的关系，通过研究和实验可以得出它们之间的关系式，从而更好地应用于工程实践中。
对流传热系数和对流传质系数的研究具有重要的理论和实际意义，希望未来可以进一步深入研究这一领域，在工程实践中更好地应用这些参数。
空气的自然对流表面传热系数
空气的自然对流表面传热系数
空气的自然对流表面传热系数是指在空气对流环境中，介质表面向四周释放和
带走的热量的大小。
它是建筑热工学中的一个重要指标，也是影响建筑热工性能的重要因素。
空气的自然对流表面传热系数主要受三大因素影响，即温度差、介质表面粗糙度和风速。
温度差是指物体表面和周围环境温度之间的差值，它是控制空气对流表面传热
系数最主要的因素，表面传热系数随温度差的提高而增大，相反随温度差的减小而减小。
介质表面粗糙度也是影响热传递的重要因素，其定义为介质表面均匀度的度量，表面粗糙度越大，表面传热系数也越大。
最后是风速，风速影响空气的自然对流传热，随着风速的增大，对应的表面传
热系数也会增大，而风速较小时会使表面传热系数减小。
所以，空气的自然对流表面传热系数受介质表面温度差、介质表面粗糙度和风
速等三大因素的影响，是建筑热工学中一个重要指标，也是影响热工性能的重要因素，必须正确评估其影响，切实保障建筑物既安全又高效，使空气可以有效得放热。
实验7. 空气-蒸汽对流给热系数的测定
实验7. 空气－蒸汽对流给热系数的测定一、实验目的1.熟悉传热过程及间壁式换热器的结构，掌握热电阻的测温方法；2.观察蒸汽在水平冷凝管外壁上的冷凝现象，测定对流给热系数h ；3.测定努塞尔数Nu 与雷诺数e R 之间的关系，并确定它们的关联式；4.了解强化传热的途径，分析热交换过程的影响因素。
二、基本原理工业生产中冷流体和热流体常通过固体壁面进行热量交换，此种换热方式称为间壁式传热。
间壁式传热过程是由热流体对固体壁面的对流传热、固体壁面的热传导和固体壁面对冷流体的对流传热过程组成，间壁式传热过程如图2—10所示。
当传热过程达到稳定时，它们有如下关系： 图2—10 间壁式传热过程示意图()()()()112122121122m p m p W W m M mq c t t q c T T h A t t h A T T KA t Φ=-=-=-=-=∆ （2—45） 式中：Φ—传热速率，W ；q m1、q m2 —冷、热流体的质量流量，1kg s -⋅； c p1、c p2 —冷、热流体的比热容，11kJ kg K --⋅⋅；T 1 、T 2—热流体的进出口温度，K ； t 1、t 2 —冷流体的进出口的度，K ；A 1、A 2—冷、热流体侧的对流传热面积，m 2；12,h h —冷、热流体与固体壁面的对流给热系数，21W m K --⋅⋅； ()W m t t -、()W m T T -—冷、热流体与固体壁面的对数平均温度差，K ；K —总传热系数，21W m K --⋅⋅； A —传热面积，m 2；m t ∆—对数平均温度差，K ；热流体与固体壁面的对数平均温差可由下式计算()()()22112211ln W W W W m W T T T T T T T T T T -----=- （2－46）式中：12,W W T T —热流体进出口处热流体侧壁面的温度，K 。
固体壁面与冷流体的对数平均温差可由下式求得()()()22112211ln t t t t t t t t t t W W W W m W -----=- （2－47）式中：12,W W t t —冷流体进出口处冷流体侧壁面的温度，K ； 冷热流体间的对数平均温度差可由下式计算()()12211221ln m T t T t t T t T t ---∆=-- （2—48）在套管式换热器中，由于水蒸气通过套管的环隙，冷空气或水通过内管间，测定对流给热系数时，由式（2—45）可得内管内壁面与冷空气或水的对流给热系数()()112111p W mm c t t h A t t -=- （2—49）实验中，要测定内管的壁温t w1和t w2，冷空气或水的进出口温度t 1和t 2；实验用套管的长度l ，内径d 1，换热面积11A d l π=，冷流体的质量流量及比热容，即可求得对流给热系数h 1。
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空气和水的对流传热系数是指在传热过程中，空气和水与固体表面之间的热量传递效率。
对流传热系数取决于流体的性质、流动速度、流体与固体表面的接触方式等因素。
空气的对流传热系数通常比水低，这是因为空气的热导率较低，流动性较差。
在自然对流条件下，空气的对流传热系数一般在5-25 W/(m^2·K)范围内。
而在强制对流条件下，如通过风扇或泵等设备进行强制对流，空气的对流传热系数可以达到50-200 W/(m^2·K)。
相比之下，水的对流传热系数较高，这是因为水的热导率较高，流动性较好。
在自然对流条件下，水的对流传热系数一般在50-500 W/(m^2·K)范围内。
在强制对流条件下，如通过水泵进行强制对流，水的对流传热系数可以达到500-10000 W/(m^2·K)。
需要注意的是，对流传热系数的具体数值还会受到其他因素的影响，如流体温度、流动速度、流体与固体表面的接触方式等。
因此，在具体应用中，需要根据实际情况进行具体计算或实验测量。