对流与对流传热系数  热设计热仿真

第四节对流与对流传热系数
α的获得主要有三种方法：
1．理论分析法：
2．实验方法* ：
3．类比方法：
用因次分析法、再结合实验，建立经验关系式。
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α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。

§4-15 影响对流传热系数的因素
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  影响α的因数很多

化工上常见的对流传热

流体无相变化时: 强制对流传热,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

§4-16 因次分析在对流传热中的应用

格拉斯霍夫准数 Grashof:  表示自然对流影响的准数
普兰特准数 Prandtl: 表示物性影响的准数
雷诺准数 Reynolds: 确定流动状态的准数
努塞尔特准数 Nusselt:  表示对流传热系数的准数

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
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。
主要取决于建立关联式时采用什么方法而定有的用膜温（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）
有的用流体进、出口温度的算术平均值

§4-17 流体做强制对流时的对流传热系数
§4-17a 流体作自然对流时的对流传热系数
§4-18 蒸汽冷凝时的对流传热系数
§4-19 沸腾时的对流传热系数

§4-20 对流传热系数关联式小结

第三节辐射传热
§4-21 基本概念

辐射：物体以电磁波形式传递能量的过程。
热射线：0.4 ~ 40 μm的可见光与部分红外线，起决定作用热射线服从光的反射和折射定律

§4-22 物体的发射能力——斯蒂芬-玻尔兹曼蒂定律 
揭示黑体的辐射能力与其表面温度的关系 发射能力（或称辐射能力） E，单位为W/m2

§4-23 克希霍夫定律
灰体：凡能以相同的吸收率且部分吸收由0到∞所有波长范围的辐射能的物体
灰体特点：(1)它的吸收率A不随辐射线的波长而变；
(2)它是不透热体，即A+R=1。
§4-24 两固体间的相互辐射

§4-25 气体热辐射的特点（自学）
1）气体辐射和吸收对波长具有强烈的选择性。
气体辐射与固体辐射有很大的区别
2）气体辐射是一个容积过程。
热仿真http://www.refangzhen.com

§4-25 热辐射、对流的联合传热
设备的外壁温度高于环境温度，此时热量将以对流和辐射两种方式自壁面向环境传递而引起热损失

§6.8 间壁式换热器
管壳式换热器是一种传统的、应用最广泛的热交换设备。热设计https://www.resheji.com
由于它结构坚固，且能选用多种材料制造，故适应性极强，尤其在高温、高压和大型装置中得到普遍应用。

59
板式换热器
其它类型的换热器
板式换热器是由一组波纹金属板组成,板上有孔,供传热的两种流体通过.金属板片安装在一个侧面有固定板和活动压紧板的框架内,并用夹紧螺栓夹紧.
板式换热器作为一种新型、高效、节能的换热设备已越来越在众多领域广泛应用,并且有逐步取代其它类型之趋势.

换热器的强化途径

强化传热===>提高传热速率

一、增大传热面积A
已有的换热器A定值从分利用其有效的传热面积设计A↑ Q↑ 设备费↑ 有局限性
二、增大平均温度差Δtm  热仿真http://www.refangzhen.com
Δtm 取决于冷热流体的初、终温物料的温度由生产工艺所决定，一般不能随意变动冷却和加热介质的温度则因选择的介质不同而异，应考虑技术上的可能性和经济上的合理性。

三、增大总传热系数K
1、增加湍动程度，以减少层流底层的厚度
（1）、u ↑
（2）、改变流动条件，通过设计特殊的传热壁面，使流体在流动过程中不断改变流动方向，提高湍动程度。
2、尽量采用有相变化的载热体，可得到大的对流传热系数。
3、采用导热系数较大的载热体。
4、当壁两侧的对流传热系数很大，污垢热阻很小时，金属壁的热阻才对传热过程有较明显的影响。
5、防止污垢和及时地清除垢层，以减小污垢热阻。应采用防止或减慢结垢的措施，并应及时清除传热面上的垢层。

热设计资料下载：  对流与对流系数

标签： 点击： 评论: