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第四章传热.doc

上传人:260933426 2022/5/26 文件大小:102 KB

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文档介绍

文档介绍:第四章传热
第一节概述
传热是指由于温度差引起的能量转移,又称热传递。
热力学不研究引起传热的机理和传热的快慢,它仅研究物质的平衡状态,确定系统由一种平衡状态变到另一种平衡状态所需要的总能量;而传热学研究能量的传递速率,因此可以认为传:
自然界中传递过程的普遍关系为:过程传递速率 =
n层平壁的热传导速率方程式为:
单层圆筒壁的热传导:
多层圆筒壁的热传导:
圆筒壁的定态传热,通过各层的热传导速率都是相同的,但是热通量却都不相同。导热系数为常数,圆筒壁内的温度分布也不是直线而是曲线。 
第三节   对流传热概述
流体流过固体壁面(流体温度与壁面温度不同)时发生的对流和热传导联合作用的传热过程,即是热由流体传到固体表面(或反之)的过程,通常将它称为对流传热(又称为给热)。
根据流体在传热过程中的状态对流传热可分为两类:
(一)   流体无相变的对流传热,根据流体流动原因不同,可分为两种情况:
(1)       强制对流传热(2)自然对流传热
(二)   流体有相变的对流传热
(1)蒸汽冷凝(2)液体沸腾 
对流传热速率系数×推动力
以流体和壁面间的对流传热为例,对流传热速率方程可以表示为:
上式又称为牛顿(Newton)冷却定律。
在换热器中,局部对流传热系数随管长而变化,但是在工程计算中,常使用平均对流传热系数(一般也用表示),此时牛顿冷却定律可以表示为:
流体的平均温度是指流动截面上的流体绝热混合后测定的温度。在传热计算中,流体的温度一般是指这种截面的平均温度。
若热流体在换热器的管内流动,冷流体在管间(环隙)流动,则对流传热速率方程式可分别表示为:

牛顿冷却定律也是对流传热系数的定义式,即:
对流传热系数在数值上等于单位温度差下,单位传热面积的对流传热速率,其单位为W/(),它反映了对流传热的快慢,越大表示对流传热愈快。对同一种流体,强制对流时的要大于自然对流时的,有相变时的要大于无相变时的。
第五节对流传热系数关联式
对流传热系数决定于热边界层内的温度梯度。通常,对流传热的热阻主要由边界层内的导热热阻构成,因为即使流体呈湍流状态,湍流主体和缓冲层的传热热阻较小,此时对流传热主要受滞流内层热阻控制。当滞流内层的温度梯度一定时,流体的导热系数愈大,对流传热系数也愈大。
若管径和流速一定,液体粘度愈大其Re值愈小,即湍流程度低,因此边界层愈厚,于是对流传热系数就愈低。
比热容和密度代表单位体积流体所具有的热容量,其值愈大表示流体携带热量的能力愈强,因此对流传热的强度愈强。
体积膨胀系数值愈大的流体,所产生的密度差别愈大,因此有利于自然对流。
湍流时的对流传热系数远比滞流时大。强制对流传热系数要比自然对流传热系数大几倍至几十倍。
努塞尔特准数表示对流传热系数的准数
雷诺准数确定流动状态的准数
普兰特准数表示物性影响的准数
流体在圆管内作强制对流
流体在弯管内流动时,由于受惯性离心力的作用,增大了流体的湍流程度,使对流传热系数较直管内的大。
套管换热器环形截面内传热当量直径为:
水的值较空气的大的多。同一种流体,流速愈大,也愈大;管径愈大,则愈小。
蒸汽冷凝和液体沸腾都是伴有相变化的对流传热过程。这类传热过程的特点是相变流体要放出或吸收大量的潜热,但流