化工原理第四章第三、四節(jié)(第15次課)

1、2021-12-26上次課內(nèi)容復(fù)習(xí)上次課內(nèi)容復(fù)習(xí)1、傳熱的三種基本方式：、傳熱的三種基本方式： 熱傳導(dǎo)、對(duì)流傳熱、熱輻射。熱傳導(dǎo)、對(duì)流傳熱、熱輻射。2、冷熱兩流體熱交換的三種方式：、冷熱兩流體熱交換的三種方式：直接接觸式換熱、蓄熱式換熱、間壁式換熱。直接接觸式換熱、蓄熱式換熱、間壁式換熱。3、傳熱速率（熱流量）與傳熱速度（熱通量）的關(guān)系為：傳熱速率（熱流量）與傳熱速度（熱通量）的關(guān)系為：AQq 4、穩(wěn)態(tài)傳熱時(shí)，同一熱流方向上的傳熱速率、穩(wěn)態(tài)傳熱時(shí)，同一熱流方向上的傳熱速率Q為常數(shù)為常數(shù)（Q1=Q2=Q3=Qn）。）。2021-12-26上次課內(nèi)容復(fù)習(xí)上次課內(nèi)容復(fù)習(xí)5、傳熱速率方程式：、傳熱速率

2、方程式：6、傅、傅立葉定律：立葉定律： 7、單層平壁的穩(wěn)定熱傳導(dǎo)速率方程：、單層平壁的穩(wěn)定熱傳導(dǎo)速率方程： mtKAQ dxdtAQ ）（21ttAbQ 8、多層平壁的穩(wěn)定熱傳導(dǎo)速率方程：、多層平壁的穩(wěn)定熱傳導(dǎo)速率方程： n1iii1n1AbttQ 2021-12-26上次課內(nèi)容復(fù)習(xí)上次課內(nèi)容復(fù)習(xí)9、單層圓筒壁的穩(wěn)定熱傳導(dǎo)速率方程：、單層圓筒壁的穩(wěn)定熱傳導(dǎo)速率方程： mmlr2A ）（21mttAbQ 1212mrrlnrrr1212mAAlnAAA10、單位圓筒壁長(zhǎng)度穩(wěn)定熱傳導(dǎo)熱流密度方程：、單位圓筒壁長(zhǎng)度穩(wěn)定熱傳導(dǎo)熱流密度方程： 1221rrlntt2lQq2021-12-262、多層圓筒

3、壁的熱傳導(dǎo)、多層圓筒壁的熱傳導(dǎo) 與多層平壁的穩(wěn)定熱傳導(dǎo)計(jì)算類與多層平壁的穩(wěn)定熱傳導(dǎo)計(jì)算類似，可導(dǎo)出：似，可導(dǎo)出：321QQQQ Q)tt (Ab21m 單層圓筒壁導(dǎo)熱速率公式：?jiǎn)螌訄A筒壁導(dǎo)熱速率公式：m21Abtt 多層圓筒壁導(dǎo)熱速率公式：多層圓筒壁導(dǎo)熱速率公式：miiin1i1nnAbttQ 2021-12-26多層圓筒壁單位圓筒壁長(zhǎng)度的熱流密度公式：多層圓筒壁單位圓筒壁長(zhǎng)度的熱流密度公式：i1iin1i1nn1rrln1)tt (2lQq 2021-12-26第四章第四章第四章第四章第四章第四章 傳熱傳熱傳熱傳熱傳熱傳熱一、對(duì)流傳熱的分析一、對(duì)流傳熱的分析二、壁面和流體的對(duì)流傳熱二、壁面和

4、流體的對(duì)流傳熱速率速率三、對(duì)流傳熱系數(shù)的影響因三、對(duì)流傳熱系數(shù)的影響因素素四四、對(duì)流傳熱過程的、對(duì)流傳熱過程的特特征數(shù)征數(shù)關(guān)系式關(guān)系式五、流體無相變時(shí)的對(duì)流傳五、流體無相變時(shí)的對(duì)流傳熱系數(shù)熱系數(shù)六、流體有相變時(shí)的對(duì)流傳六、流體有相變時(shí)的對(duì)流傳熱系數(shù)熱系數(shù)第三節(jié)第三節(jié)第三節(jié)第三節(jié)第三節(jié)第三節(jié) 對(duì)流傳熱對(duì)流傳熱對(duì)流傳熱對(duì)流傳熱對(duì)流傳熱對(duì)流傳熱2021-12-26一、流體對(duì)流傳熱的分析一、流體對(duì)流傳熱的分析一、流體對(duì)流傳熱的分析一、流體對(duì)流傳熱的分析一、流體對(duì)流傳熱的分析一、流體對(duì)流傳熱的分析 流體沿固體流體沿固體壁面的流動(dòng)壁面的流動(dòng) 層流內(nèi)層層流內(nèi)層過渡層過渡層湍流主體湍流主體流體分層運(yùn)動(dòng)，相鄰層

5、間沒有流體的流體分層運(yùn)動(dòng)，相鄰層間沒有流體的宏觀運(yùn)動(dòng)。宏觀運(yùn)動(dòng)。在垂直于流動(dòng)方向上不存在垂直于流動(dòng)方向上不存在熱對(duì)流，該方向上的熱傳遞僅為流在熱對(duì)流，該方向上的熱傳遞僅為流體的熱傳導(dǎo)。體的熱傳導(dǎo)。該層中該層中溫度差較大，即溫度差較大，即溫度梯度較大。溫度梯度較大。熱對(duì)流和熱傳導(dǎo)作用大致相同，熱對(duì)流和熱傳導(dǎo)作用大致相同，在該層在該層內(nèi)溫度發(fā)生較緩慢的變化。內(nèi)溫度發(fā)生較緩慢的變化。 溫度梯度很小，溫度梯度很小，各處的溫度基本相同。各處的溫度基本相同。 2021-12-26 對(duì)流傳熱是集流體對(duì)流和熱傳導(dǎo)于一體的綜合現(xiàn)象。對(duì)流傳熱是集流體對(duì)流和熱傳導(dǎo)于一體的綜合現(xiàn)象。 對(duì)流傳熱的熱阻主要集中在層流內(nèi)層

6、。減薄層流內(nèi)層的對(duì)流傳熱的熱阻主要集中在層流內(nèi)層。減薄層流內(nèi)層的厚度是強(qiáng)化對(duì)流傳熱的主要途徑。厚度是強(qiáng)化對(duì)流傳熱的主要途徑。 2021-12-26二、壁面和流體間的對(duì)流傳熱方程二、壁面和流體間的對(duì)流傳熱方程二、壁面和流體間的對(duì)流傳熱方程二、壁面和流體間的對(duì)流傳熱方程二、壁面和流體間的對(duì)流傳熱方程二、壁面和流體間的對(duì)流傳熱方程 1、對(duì)流傳熱速率表達(dá)式、對(duì)流傳熱速率表達(dá)式 據(jù)傳遞過程速率的普遍關(guān)系，壁面和流體間的對(duì)流傳熱速率據(jù)傳遞過程速率的普遍關(guān)系，壁面和流體間的對(duì)流傳熱速率：對(duì)流傳熱阻力對(duì)流傳熱阻力對(duì)流傳熱推動(dòng)力對(duì)流傳熱推動(dòng)力對(duì)流傳熱速率對(duì)流傳熱速率 推動(dòng)力：壁面和流體間的溫度差推動(dòng)力：壁面和流

7、體間的溫度差阻力：影響因素很多，但與壁面的表面積成反比。阻力：影響因素很多，但與壁面的表面積成反比。 根據(jù)有效膜模型，根據(jù)有效膜模型，對(duì)流傳熱速率方程對(duì)流傳熱速率方程可以表示為：可以表示為： AttAtAQ 1 牛頓冷卻公式牛頓冷卻公式 2021-12-26對(duì)流傳熱系數(shù)或稱為膜系數(shù)，單位對(duì)流傳熱系數(shù)或稱為膜系數(shù)，單位 W/(m2k) 或或W/(m2)t對(duì)流傳熱溫差，對(duì)熱流體對(duì)流傳熱溫差，對(duì)熱流體t=T-Tw，對(duì)冷流體，對(duì)冷流體t=tw-t2、對(duì)流傳熱系數(shù)、對(duì)流傳熱系數(shù)對(duì)流傳熱系數(shù)對(duì)流傳熱系數(shù)定義式：定義式： tAQ 表示表示單位溫度差下，單位傳熱面積的對(duì)流傳熱速率。單位溫度差下，單位傳熱面積的

8、對(duì)流傳熱速率。 反映了反映了對(duì)流傳熱的快慢對(duì)流傳熱的快慢，對(duì)流傳熱系數(shù)大，則傳熱快。，對(duì)流傳熱系數(shù)大，則傳熱快。 tAQ P129 例例4-52021-12-26三、對(duì)流傳熱系數(shù)三、對(duì)流傳熱系數(shù)三、對(duì)流傳熱系數(shù)三、對(duì)流傳熱系數(shù)三、對(duì)流傳熱系數(shù)三、對(duì)流傳熱系數(shù) 的影響因素的影響因素的影響因素的影響因素的影響因素的影響因素 1、流體的物性、流體的物性1）導(dǎo)熱系數(shù)）導(dǎo)熱系數(shù) 層流內(nèi)層的溫度梯度一定時(shí)，層流內(nèi)層的溫度梯度一定時(shí)，流體的熱導(dǎo)率流體的熱導(dǎo)率 ，對(duì)流，對(duì)流傳熱系數(shù)傳熱系數(shù) 。2）黏度）黏度 流體的黏度流體的黏度 ，流動(dòng)阻力越大，對(duì)流傳熱系數(shù)，流動(dòng)阻力越大，對(duì)流傳熱系數(shù) 。3）比熱容）比熱容

9、CP和密度和密度 （ CP 單位單位 J/kgK） cp：?jiǎn)挝惑w積流體所具有的熱容量。單位體積流體所具有的熱容量。 cp值值 ，流體攜帶熱量的能力愈強(qiáng)，流體攜帶熱量的能力愈強(qiáng)，對(duì)流傳熱對(duì)流傳熱 。2021-12-26（4）體積膨脹系數(shù)）體積膨脹系數(shù) （單位（單位 1/K1/K） 體積膨脹系數(shù)體積膨脹系數(shù)值值 ，密度差愈大，密度差愈大，有利于自然對(duì)流，有利于自然對(duì)流，對(duì)強(qiáng)制對(duì)流也有一定的影響，對(duì)流傳熱系數(shù)對(duì)強(qiáng)制對(duì)流也有一定的影響，對(duì)流傳熱系數(shù) 。2、流體流動(dòng)的原因、流體流動(dòng)的原因 強(qiáng)制對(duì)流：強(qiáng)制對(duì)流：自然對(duì)流：自然對(duì)流：由于外力的作用引起的對(duì)流。工業(yè)上常見。由于外力的作用引起的對(duì)流。工業(yè)上常見。

10、 由于流體內(nèi)部存在溫度差，使得各部分由于流體內(nèi)部存在溫度差，使得各部分的流體密度不同，引起流體質(zhì)點(diǎn)的位移的流體密度不同，引起流體質(zhì)點(diǎn)的位移。單位體積的流體所受的浮力為：。單位體積的流體所受的浮力為： tggg 22221t1 2021-12-263、流體主體的流動(dòng)狀態(tài)、流體主體的流動(dòng)狀態(tài) 湍流的對(duì)流傳熱系數(shù)湍流的對(duì)流傳熱系數(shù)層流的對(duì)流傳熱系數(shù)層流的對(duì)流傳熱系數(shù)。4、流體的種類和相變化的情況、流體的種類和相變化的情況 液體的液體的 氣體的氣體的 對(duì)于同一液體，對(duì)于同一液體，rCP （r比汽化熱，比汽化熱，J/kg） 相變時(shí)的相變時(shí)的無相變時(shí)的無相變時(shí)的5、傳熱面的性狀、大小和位置、傳熱面的性狀、

11、大小和位置 傳熱面的位置：水平、垂直；形狀：圓管、平板；傳熱面的位置：水平、垂直；形狀：圓管、平板； 特征尺寸：對(duì)流體流動(dòng)和傳熱有決定性影響的尺寸。特征尺寸：對(duì)流體流動(dòng)和傳熱有決定性影響的尺寸。2021-12-26四、對(duì)流傳熱的特征數(shù)關(guān)系式四、對(duì)流傳熱的特征數(shù)關(guān)系式四、對(duì)流傳熱的特征數(shù)關(guān)系式四、對(duì)流傳熱的特征數(shù)關(guān)系式四、對(duì)流傳熱的特征數(shù)關(guān)系式四、對(duì)流傳熱的特征數(shù)關(guān)系式1、無因次分析在流體無相變對(duì)流傳熱中的應(yīng)用、無因次分析在流體無相變對(duì)流傳熱中的應(yīng)用列出影響該過程的物理量，并用一般函數(shù)關(guān)系表示：列出影響該過程的物理量，并用一般函數(shù)關(guān)系表示： )(tgclufp ， 確定確定n的數(shù)目：的數(shù)目：8

12、n根據(jù)根據(jù)定理：定理：mnN 2021-12-262、列出各物理量的量綱、列出各物理量的量綱各物理量的量綱各物理量的量綱物理量物理量量綱量綱13 TM lL3 LM11 LMPC1 L122 TL 13 TML utg 2-TL 確定確定m的數(shù)目：的數(shù)目：4 m確定確定N的數(shù)目：的數(shù)目：448 N特征數(shù)之間的關(guān)系式：特征數(shù)之間的關(guān)系式：（半經(jīng)驗(yàn)式）（半經(jīng)驗(yàn)式）cbPatglCluKl 223 2021-12-26各特征數(shù)的符號(hào)和意義各特征數(shù)的符號(hào)和意義準(zhǔn)數(shù)名稱準(zhǔn)數(shù)名稱符號(hào)符號(hào)特征數(shù)特征數(shù)意義意義努塞爾數(shù)努塞爾數(shù)（Nusselt）Nul表示對(duì)流傳熱系數(shù)表示對(duì)流傳熱系數(shù) 雷諾數(shù)雷諾數(shù)（Reynol

13、ds）Relu表示流體的流動(dòng)狀態(tài)和表示流體的流動(dòng)狀態(tài)和湍動(dòng)程度對(duì)傳熱的影響湍動(dòng)程度對(duì)傳熱的影響普朗特?cái)?shù)普朗特?cái)?shù)（Prandtl）Prpc表示流體各物性對(duì)傳熱表示流體各物性對(duì)傳熱的影響的影響格拉曉夫數(shù)格拉曉夫數(shù)（Grashof）Gr223tlg表示自然對(duì)流對(duì)對(duì)流傳表示自然對(duì)流對(duì)對(duì)流傳熱的影響熱的影響2021-12-263、應(yīng)用特征數(shù)關(guān)聯(lián)式應(yīng)注意的問題、應(yīng)用特征數(shù)關(guān)聯(lián)式應(yīng)注意的問題1）應(yīng)用范圍：關(guān)聯(lián)式中）應(yīng)用范圍：關(guān)聯(lián)式中Re、Pr、Nu、Gr等特征數(shù)的數(shù)值等特征數(shù)的數(shù)值范圍以及常數(shù)范圍以及常數(shù)K、指數(shù)、指數(shù)a、b、c，一般根據(jù)，一般根據(jù)實(shí)驗(yàn)確定，使用時(shí)不能超出該范圍。實(shí)驗(yàn)確定，使用時(shí)不能超出該范

14、圍。 2）特征尺寸：特征尺寸：Nu、Re、Gr數(shù)中數(shù)中l(wèi)應(yīng)如何選定。應(yīng)如何選定。3）定性溫度：各特征數(shù)中的各物理參數(shù)按什么溫度確定。）定性溫度：各特征數(shù)中的各物理參數(shù)按什么溫度確定。 將關(guān)聯(lián)式用各特征數(shù)的符號(hào)表示：將關(guān)聯(lián)式用各特征數(shù)的符號(hào)表示：cbaGrKNuPrRe 2021-12-26五、流體無相變時(shí)的對(duì)流傳熱系數(shù)的經(jīng)五、流體無相變時(shí)的對(duì)流傳熱系數(shù)的經(jīng)五、流體無相變時(shí)的對(duì)流傳熱系數(shù)的經(jīng)五、流體無相變時(shí)的對(duì)流傳熱系數(shù)的經(jīng)五、流體無相變時(shí)的對(duì)流傳熱系數(shù)的經(jīng)五、流體無相變時(shí)的對(duì)流傳熱系數(shù)的經(jīng)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式驗(yàn)關(guān)聯(lián)式驗(yàn)關(guān)聯(lián)式驗(yàn)關(guān)聯(lián)式驗(yàn)關(guān)聯(lián)式驗(yàn)關(guān)聯(lián)式（一）流體在管內(nèi)作強(qiáng)制對(duì)流傳熱（一）流體在管內(nèi)作強(qiáng)制對(duì)流傳

15、熱1、流體在圓形直管內(nèi)作強(qiáng)制湍流時(shí)的、流體在圓形直管內(nèi)作強(qiáng)制湍流時(shí)的值值1)低黏度（低黏度（2mPas）流體）流體 nr.euPR.N800230nP8 . 0cdud023. 0 或或當(dāng)流體被當(dāng)流體被加熱時(shí)加熱時(shí)n=0.4，流體被流體被冷卻時(shí)，冷卻時(shí)，n=0.3。cPJ/kgK2021-12-26,1207 . 0 ,104 rePR管長(zhǎng)與管徑比管長(zhǎng)與管徑比 60/ dl應(yīng)用范圍：應(yīng)用范圍： 特征尺寸：特征尺寸： Nu、Re等準(zhǔn)數(shù)中的等準(zhǔn)數(shù)中的l取為管內(nèi)徑取為管內(nèi)徑d。定性溫度：定性溫度： 取為流體進(jìn)、出口溫度的算術(shù)平均值。取為流體進(jìn)、出口溫度的算術(shù)平均值。2) 高黏度高黏度（2mPas）的

16、液體的液體 14. 033. 08 . 0027. 0 wreuPRN 14. 0 w 為考慮熱流體方向的校正項(xiàng)。為考慮熱流體方向的校正項(xiàng)。 14. 033. 08 . 0027. 0 wPCdud 2021-12-26W壁溫下的液體黏度，單位壁溫下的液體黏度，單位Pas； 流體被加熱時(shí)：取流體被加熱時(shí)：取 =1.05 流體被冷卻時(shí)，取流體被冷卻時(shí)，取 =0.9514. 0 w 14. 0 w 應(yīng)用范圍：應(yīng)用范圍： 60,167007 . 0,10Re4 dlPr特征尺寸：特征尺寸： l 取為管內(nèi)徑取為管內(nèi)徑 d 。定性溫度：定性溫度： 除除w取壁溫以外，其余物性參數(shù)的定性溫度均取取壁溫以外，

17、其余物性參數(shù)的定性溫度均取液體進(jìn)、出口溫度的算術(shù)平均值。液體進(jìn)、出口溫度的算術(shù)平均值。 2021-12-263) 對(duì)于短管（對(duì)于短管（l/d60） 可采用前面的兩個(gè)公式計(jì)算可采用前面的兩個(gè)公式計(jì)算值再乘以值再乘以管入口效應(yīng)校正管入口效應(yīng)校正系數(shù)系數(shù)：7 . 011 ld 4) 對(duì)于彎管對(duì)于彎管 可采用前面的兩個(gè)公式計(jì)算可采用前面的兩個(gè)公式計(jì)算值再乘以值再乘以彎管效應(yīng)校正系彎管效應(yīng)校正系數(shù)數(shù)：RdR77. 11 P133 例例4-62021-12-262、 流體在圓形直管內(nèi)作強(qiáng)制層流時(shí)的流體在圓形直管內(nèi)作強(qiáng)制層流時(shí)的值值 當(dāng)管徑較小，流體與壁面間的溫度差較小，流速比較低當(dāng)管徑較小，流體與壁面間的

18、溫度差較小，流速比較低，Gr直列直列 。直列直列錯(cuò)列錯(cuò)列2021-12-26流體在管外垂直流過時(shí)的對(duì)流傳熱系數(shù)關(guān)聯(lián)式：流體在管外垂直流過時(shí)的對(duì)流傳熱系數(shù)關(guān)聯(lián)式：4 . 0PrRenCNu C、n由實(shí)驗(yàn)確定。由實(shí)驗(yàn)確定。特征尺寸：特征尺寸： l 取管外徑取管外徑d定性溫度：定性溫度： 流體進(jìn)出口溫度的算術(shù)平均值。流體進(jìn)出口溫度的算術(shù)平均值。 應(yīng)用范圍：應(yīng)用范圍： 52 . 1, 52 . 1,107-105Re2143 dxdx流速流速u取流動(dòng)方向上最窄通道處的流速。取流動(dòng)方向上最窄通道處的流速。 管束的平均對(duì)流傳熱系數(shù)計(jì)算公式：管束的平均對(duì)流傳熱系數(shù)計(jì)算公式：iiimAAAAAAAA 3213

19、322112021-12-261）流體）流體在錯(cuò)列管束外流過時(shí)在錯(cuò)列管束外流過時(shí)，平均對(duì)流傳熱系數(shù)，平均對(duì)流傳熱系數(shù)33060330.PrRe.Nu 2）流體）流體在直列管束外流過時(shí)在直列管束外流過時(shí)，平均對(duì)流傳熱系數(shù)，平均對(duì)流傳熱系數(shù)33060260.PrRe.Nu 注意：注意：管束排數(shù)應(yīng)為管束排數(shù)應(yīng)為10，若不是，若不是10時(shí)，計(jì)算結(jié)果應(yīng)校正。時(shí)，計(jì)算結(jié)果應(yīng)校正。2021-12-26（三）大空間自然對(duì)流傳熱（三）大空間自然對(duì)流傳熱 nrruPGCN npCtlglC 332或或定性溫度定性溫度 ： 壁溫壁溫tw和流體進(jìn)出口平均溫度的算術(shù)平均值，和流體進(jìn)出口平均溫度的算術(shù)平均值，膜溫膜溫。大

20、空間自然對(duì)流：指?jìng)鳠岜诿娣胖迷诤艽蟮目臻g內(nèi)，由于壁大空間自然對(duì)流：指?jìng)鳠岜诿娣胖迷诤艽蟮目臻g內(nèi)，由于壁面溫度與周圍流體的溫度不同，而引起的面溫度與周圍流體的溫度不同，而引起的自然對(duì)流，并且周圍沒有阻礙自然對(duì)流的自然對(duì)流，并且周圍沒有阻礙自然對(duì)流的物體。物體。2021-12-26六、流體有相變時(shí)的對(duì)流傳熱系數(shù)六、流體有相變時(shí)的對(duì)流傳熱系數(shù)六、流體有相變時(shí)的對(duì)流傳熱系數(shù)六、流體有相變時(shí)的對(duì)流傳熱系數(shù)六、流體有相變時(shí)的對(duì)流傳熱系數(shù)六、流體有相變時(shí)的對(duì)流傳熱系數(shù)（一）蒸氣冷凝時(shí)的對(duì)流傳熱系數(shù)（一）蒸氣冷凝時(shí)的對(duì)流傳熱系數(shù) 1、蒸氣冷凝的方式、蒸氣冷凝的方式 1) 膜狀冷凝：膜狀冷凝： 若冷凝液能夠浸潤(rùn)

21、壁面，在壁面上形成一完若冷凝液能夠浸潤(rùn)壁面，在壁面上形成一完整的液膜。整的液膜。 2)滴狀冷凝：滴狀冷凝： 若冷凝液體不能潤(rùn)濕壁面，由于表面張力的作若冷凝液體不能潤(rùn)濕壁面，由于表面張力的作用，冷凝液在壁面上形成許多液滴，并沿壁面用，冷凝液在壁面上形成許多液滴，并沿壁面落下。落下。 2021-12-262、飽和蒸氣膜狀冷凝的傳熱系數(shù)飽和蒸氣膜狀冷凝的傳熱系數(shù)4103232725. 0 tdnrg n水平管束在垂直裂傷的管子數(shù)；水平管束在垂直裂傷的管子數(shù)；d0管外徑；管外徑；t飽和蒸氣溫度飽和蒸氣溫度 ts 與壁溫與壁溫 tw 之差；之差；定性溫度定性溫度 ： 壁溫壁溫tw和飽和蒸氣溫度和飽和蒸氣

22、溫度ts的算術(shù)平均值。的算術(shù)平均值。特征尺寸特征尺寸 ：l 取管外徑取管外徑d0 。2021-12-26液膜為層流時(shí)：液膜為層流時(shí)：413213. 1 tlrg 定性尺寸：定性尺寸： l 取垂直管或板的高度。取垂直管或板的高度。定性溫度：定性溫度： 蒸汽冷凝潛熱蒸汽冷凝潛熱r取其飽和溫度取其飽和溫度ts下的值，其余物下的值，其余物性取膜溫（性取膜溫（ ts與與 tw 的算術(shù)平均值的算術(shù)平均值）。）。應(yīng)用范圍：應(yīng)用范圍：1800Re滯流時(shí)，滯流時(shí)，Re值增加，值增加，減小；減??；2021-12-26若膜層為湍流（若膜層為湍流（Re1800）時(shí)時(shí)4 . 031232Re(0077. 0） g 湍流

23、時(shí)，湍流時(shí)，Re值增加，值增加，增大；增大；飽和蒸氣冷凝時(shí)飽和蒸氣冷凝時(shí)值的計(jì)算需采用試差法：值的計(jì)算需采用試差法：假設(shè)流型假設(shè)流型計(jì)算計(jì)算值值驗(yàn)算驗(yàn)算Re與流型范圍比對(duì)與流型范圍比對(duì)2021-12-26 Re表達(dá)式表達(dá)式設(shè)冷凝液液膜的流動(dòng)截面積為設(shè)冷凝液液膜的流動(dòng)截面積為S，壁面濕潤(rùn)周邊長(zhǎng)度為，壁面濕潤(rùn)周邊長(zhǎng)度為則則 Sde4 ude Re冷凝液的質(zhì)量流量為：冷凝液的質(zhì)量流量為：Suqm mq4Re 蒸氣冷凝時(shí)向避免傳遞的熱量：蒸氣冷凝時(shí)向避免傳遞的熱量：tltAQ tlrqm 得：得：rtlqm rtl4Re uS4Re 2021-12-263、影響冷凝傳熱的因素、影響冷凝傳熱的因素1）冷

24、凝液膜兩側(cè)的溫度差冷凝液膜兩側(cè)的溫度差t 當(dāng)液膜呈滯流流動(dòng)時(shí)，當(dāng)液膜呈滯流流動(dòng)時(shí)，若若t加大加大，則蒸汽冷凝速率增加，則蒸汽冷凝速率增加，液膜厚度增厚，液膜厚度增厚，冷凝傳熱系數(shù)降低。冷凝傳熱系數(shù)降低。2）流體物性流體物性 液膜的密度、粘度及導(dǎo)熱系數(shù)，蒸汽的冷凝潛熱，都影液膜的密度、粘度及導(dǎo)熱系數(shù)，蒸汽的冷凝潛熱，都影響冷凝傳熱系數(shù)（響冷凝傳熱系數(shù)（、r ， ； ， ）。）。3) 蒸汽的流速和流向蒸汽的流速和流向 蒸汽和液膜蒸汽和液膜同向流動(dòng)，厚度減薄，使同向流動(dòng)，厚度減薄，使增大；增大； 蒸汽和液膜蒸汽和液膜逆向流動(dòng)，逆向流動(dòng)， 減?。粶p??； 當(dāng)當(dāng)u10m/s時(shí)，液膜被蒸汽吹離壁面，時(shí)，液膜

25、被蒸汽吹離壁面，當(dāng)蒸汽流速增加，當(dāng)蒸汽流速增加， 急劇增大；急劇增大； 2021-12-264) 蒸汽中不凝氣體含量的影響蒸汽中不凝氣體含量的影響 蒸汽中含有空氣或其它不凝氣體蒸汽中含有空氣或其它不凝氣體，壁面可能為氣體層所，壁面可能為氣體層所遮蓋，增加了一層附加熱阻，遮蓋，增加了一層附加熱阻，使使急劇下降急劇下降。5)冷凝壁面的影響冷凝壁面的影響 若沿冷凝液流動(dòng)方向積存的液體增多，液膜增厚，使傳若沿冷凝液流動(dòng)方向積存的液體增多，液膜增厚，使傳熱系數(shù)下降。熱系數(shù)下降。 例如例如管束，管束，冷凝液面從上面各排流動(dòng)下面各排，使液膜冷凝液面從上面各排流動(dòng)下面各排，使液膜逐漸增厚，因此逐漸增厚，因此下

26、面管子的下面管子的要比上排的為低。要比上排的為低。 冷凝面的表面情況對(duì)冷凝面的表面情況對(duì)影響也很大，影響也很大，若壁面粗糙不平或有若壁面粗糙不平或有氧化層，氧化層，使膜層加厚，增加膜層阻力，使膜層加厚，增加膜層阻力，下降。下降。2021-12-26（二）液體沸騰時(shí)的對(duì)流傳熱系數(shù)（二）液體沸騰時(shí)的對(duì)流傳熱系數(shù) 液體沸騰液體沸騰 大容器內(nèi)沸騰大容器內(nèi)沸騰把加熱面浸入大容器的液體把加熱面浸入大容器的液體中，液體被壁面加熱中，液體被壁面加熱而引起而引起無強(qiáng)制對(duì)流的沸騰現(xiàn)象。無強(qiáng)制對(duì)流的沸騰現(xiàn)象。管內(nèi)沸騰管內(nèi)沸騰 1、沸騰曲線、沸騰曲線 當(dāng)當(dāng)溫度差較小溫度差較小時(shí)，液體內(nèi)部產(chǎn)生時(shí)，液體內(nèi)部產(chǎn)生自然對(duì)流自

27、然對(duì)流，較小，且較小，且隨溫度升高較慢。隨溫度升高較慢。 當(dāng)當(dāng)t逐漸升高逐漸升高，在加熱表面的局部位置產(chǎn)生氣泡，該局，在加熱表面的局部位置產(chǎn)生氣泡，該局部位置稱為部位置稱為氣化核心氣化核心。氣泡產(chǎn)生的速度。氣泡產(chǎn)生的速度t隨上升而增加，隨上升而增加， 急劇增大。急劇增大。稱為稱為飽和沸騰或核狀沸騰。飽和沸騰或核狀沸騰。 2021-12-26qABCDA-B：自然對(duì)流區(qū)B-C：核狀沸騰區(qū)C-D：膜狀沸騰區(qū)C點(diǎn)：臨界點(diǎn)，又稱燒毀點(diǎn)工業(yè)操作：ttc2021-12-26 當(dāng)當(dāng)t再增大，再增大，加熱面的氣化核心數(shù)進(jìn)一步增多，且氣泡加熱面的氣化核心數(shù)進(jìn)一步增多，且氣泡產(chǎn)生的速度大于它脫離表面的速度，氣泡在脫離表面前連接產(chǎn)生的速度大于它脫離表面的速度，氣泡在脫離表面前連接起來，形成一層起來，形成一層不穩(wěn)定的蒸汽膜。不穩(wěn)定的蒸汽膜。 當(dāng)當(dāng)t在增大，在增大，由于加熱面具有很高溫度，輻射的影響愈由于加熱面具有很高溫度，輻射的影響愈來愈顯著，來愈顯著，又隨之增大，這段稱為又隨之增大，這段稱為穩(wěn)定的膜狀沸騰穩(wěn)定的膜狀沸騰。 由核狀沸騰向膜狀沸騰過渡的轉(zhuǎn)折點(diǎn)由核狀沸騰向膜狀沸騰過渡的轉(zhuǎn)折點(diǎn)C稱為臨界點(diǎn)。稱為臨界點(diǎn)。 臨界點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的溫差、熱通量、對(duì)流傳熱系數(shù)分別稱為臨界點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的溫差、熱通量、對(duì)流傳熱系數(shù)分別稱為臨界溫差，臨界熱通量和臨界對(duì)流傳熱系數(shù)。臨界溫差，臨界熱通量和臨界對(duì)流