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技术前沿

传热--对流传热系数关联式

字体: 放大字体  缩小字体 发布日期:2009-04-30  来源:互联网  浏览次数:612

为了求K,必须先求α

α的求解有:理论求解和实验关联

一、 对流传热系数的主要影响因数

引起流动的原因:自然对流和强制对流

流体的流动型态:层流和湍流,湍流的传热膜系数α比层流时大得多。

流体的性质:CP,λ,ρ,μ

传热面的形状、大小和位置

二、对流传热系数经验公式的建立

无相变化时强制湍流下的对流传热系数α

得:Nu=f(Pr,Re)

Pr=Cpμ/λ Re=duρ/μ

Nu=αd/λ

无相变化时自然对流下的对流传热系数α

Nu=f(Pr,Gr)

对各种不同情况下的传热,其具体关系式,则由实验建立。

应用时,应注意:

①定性尺寸—Nu,Re数中d如何定

②定性温度——物性数据以什么温度为准

③应用范围

四种情况下传热膜系数关联式:

(1)强制对流时的对流传热系数

被加热n=0.4; 被冷却n=0.3

(2)自然对流时的对流传热系数

(3)蒸汽冷凝时的对流传热系数(略)

(4)液体沸腾时的对流传热系数(略)

三、流体作强制对流时的对流传热系数

流体在管内作强制对流

流体在管内作强制湍流(公式要记住)
 被加热n=0.4 ;被冷却n=0.3

Pr=Cpμ/λ Re=duρ/μ

Nu=αd/λ

对短管:α,=(1.07—1.02)α

当壁温与流体主体间的温差较大时

(2)流体在管内作强制层流时α

当Gr<25000时,忽略自然对流影响

(3)过渡状况下α

Re=2000---10000之间

(4)流体在弯曲管道内流动时的α

α,=α(1+1.77d/R)

(5)非圆形管中α

de=4×S/润湿周边

或专用公式,如:套管环隙的对流传热

管外强制对流

(1)流体横向流过单根圆管情况

各点α不相同

流体在管束外横向流过时 
 

对流传热系数,各排也不相同

计算式:Nu=c1c2RenPr0.4

平均α=(α1A1+α2A2+α3A3+)/(A1+A2+A3+)

(3)对换热器壳侧,且管外装有割去25%(直径)的圆缺形折流板时,

α计算式:

当管子正方形排列时:

当管子正三角形排列时:

流动截面 S=hD(1-d0/t)

实际α,=(0.6—0.8)α

提高α的途径

(1)对管内流动:α∝Au0.8/d0.2

(2)对管外流动:α∝u0.55/de0.45

此外,用管内装置添加物,如麻花铁或选用螺纹管等也能提高对流传热系数。

四、 流体作自然对流时的对流传热系数α

Nu=f(Gr,Pr)

Nu=c(Gr×Pr)n

五、蒸汽冷凝时的α

冷凝方式:膜状冷凝;滴状冷凝

传热效果滴状冷凝好

对水平单管:

对垂直管和垂直板:

六、液体沸腾时的对流传热系数α

大容积内沸腾:液体运动由自然对流和气泡扰动所引起。

管内沸腾:产生的气泡不能自由浮升,出现复杂的汽-液两相流,比较复杂。

沸腾现象

主要特征:液体内部有气泡生成。

实验证明:沸腾液体处于过热状态,

t1-ts为过热度。而紧靠加热面的一小薄层液体,过热度最大△t=tw-ts,气泡在凹凸不平的加热面上产生。而且,液体沸腾传热的规律随过热度△t=tw-ts不同而不同。

沸腾传热计算及影响因数:

计算(略)
影响因数 
 

液体的性质:α随λ、ρ的增加而加大,随μ和σ的增加而减少。

操作压强:在相同的△t下,操作压强愈高,α和q都愈大。

加热表面状况:一般新的或清洁的加热面,α较大。当表面被油脂沾污,α急剧下降。表面愈粗糙,气泡核心愈多,愈有利于沸腾传热。

 
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