文档介绍：第四章传热及传热设备
概述
热传导
对流传热
流体无相变时的对流传热
流体有相变时的对流传热
辐射传热
总传热速率和传热过程的计算
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1、流体的状态:固、液、气状态及是否有相变。有相变时对流传热系数比无相变化时大的多;
2、流体的物理性质:导热系数λ、粘度μ、密度ρ、比热cp等;
3 、流体的温度:温度影响导热系数λ、传热推动力Δt,同时附加自然对流;
4、流体的流动状态:层流或湍流;
5、流体对流的原因:自然对流,强制对流;
6、传热表面的形状、位置及大小:如管、板、管束、排列方式、垂直或水平放置等。
影响对流传热系数的主要因素
§ 对流传热系数及其影响因素
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自然对流传热
设加热面附近的液体(密度为)温度和远离加热面处的液体(密度为)温度差为t,液体的体积膨胀系数为。则有:
强制对流由于外力的作用,对流表面传热系数要比自然对流表面传热系数大几倍至几十倍。
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1、h的获得主要有三种方法:
§ 实验方法确定对流传热系数h
(1)理论分析法:
用量纲分析法结合实验,建立无量纲准数之间的经验关系式。
把理论上比较成熟的动量传递的研究成果类比到热量传递过程。
建立理论方程式,用数学分析的方法求出h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* :
(3)类比方法:
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2、给热系数h的影响因素及量纲为1的特征数
1)液体的物理性质:、、、cp
2)固体表面的特征尺寸:l
3)强制对流的速度:u
4)自然对流的特征速度:gt
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即h = f (,,,cp, l,u,gt)
无因次化后,可得:
基本量纲:长度l,时间θ,质量m,温度T
也即
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各量纲为1的特征数的物理意义
------格拉晓夫数Gr是雷诺数的一种
变形,表征自然对流时的“雷诺数”
-----努塞尔数,表示导热热阻与对流热阻之比
-----普朗特数,反映物性的影响。 一般,气体的Pr<1,液体的Pr>1
对于强制对流,自然对流的影响可忽略,故
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3、实验安排及结果整理
以强制湍流为例:
设Nu=ARemPrn
1)采用不同Pr的流体,固定Re
lgNu=nlgPr+lgCRem
在坐标系得一直线,
斜率为n
2)不同Pr的流体,在不同的Re下
lgNu/Prn=mlgRe+lgA
在坐标系中得一直线,
斜率为m,截距为lgA
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可求得管内强制湍流时(P180)
适用范围:光滑管
低粘度(<2水)
温差(tw-t)较小
Re>104
<Pr<120
充分发展段,即l/d60,若l/d<60,可将算得的h乘以
进行修正。
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4、定性温度、定型尺寸、特征速度的确定
(1)定性温度
在给热过程中,流体的温度各处不同。以什么温度为基准查取所需的物性数据?
选定性温度,应以简单、方便为准,所以流体主体的平均温度便成为一个广为使用的定性温度。
使用经验公式时,要注意实际测定和关联时所选用的定性温度
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