化工原理講稿(上冊)-應(yīng)化第五章傳熱課件2

1、第三節(jié) 對流傳熱 對流是三種基本傳熱方式之一，指由于流體的宏觀運(yùn)動(dòng)而引起的熱量傳遞，因此，對流傳熱只發(fā)生在流體中。工程定義流體與固體壁面之間的傳熱過程第三節(jié) 對流傳熱 對流是三種基本傳熱方式之一，指第三節(jié) 對流傳熱一、對流傳熱過程分析 湍流層流底層 熱阻與推動(dòng)力成正比 湍流主體溫度？ 熱阻集中部位？第三節(jié) 對流傳熱一、對流傳熱過程分析 湍流層流底層第三節(jié) 對流傳熱二、對流傳熱速率方程式簡化假定：全部阻力都集中在厚度為t 的有效膜內(nèi)。膜內(nèi)導(dǎo)熱傳熱。令：當(dāng)量膜t則：牛頓冷卻定律第三節(jié) 對流傳熱二、對流傳熱速率方程式簡化假定：全部阻第三節(jié) 對流傳熱 對流傳熱系數(shù)、給熱系數(shù)，W/(m2K）流體被加熱：

2、流體被冷卻：說明定律本身未揭示過程實(shí)質(zhì)，只是將眾多因素歸結(jié)到對流傳熱系數(shù)中第三節(jié) 對流傳熱 對流傳熱系數(shù)、給熱系數(shù)，W/(第三節(jié) 對流傳熱三、影響的主要因素1.流體的狀態(tài)：影響較大的物性有：，cp 3.流體的流動(dòng)狀態(tài)雷諾數(shù)Ret熱阻R ，2.流體的物理性質(zhì)：氣、液第三節(jié) 對流傳熱三、影響的主要因素1.流體的狀態(tài)：影第三節(jié) 對流傳熱4.引起流動(dòng)的原因： 5.傳熱面的形狀、大小和位置: 不同的壁面形狀、尺寸及與流體的相對位置影響流動(dòng)形態(tài)從而影響的大小。自然對流：單位體積流體受到的浮升力gt第三節(jié) 對流傳熱4.引起流動(dòng)的原因： 5.傳熱面的形狀第三節(jié) 對流傳熱無相變時(shí)：式中： i無因次數(shù)群個(gè)數(shù)； n

3、總變量數(shù)； m基本因次數(shù)。四、的一般關(guān)聯(lián)式因次分析的應(yīng)用1.準(zhǔn)數(shù)及其意義：柏金漢（Buckingham）的定理：對某一物理過程，用因次分析所得到的獨(dú)立無因次數(shù)群(準(zhǔn)數(shù))的個(gè)數(shù)i，等于總變量數(shù)n與基本因次數(shù)m之差，即第三節(jié) 對流傳熱無相變時(shí)：式中： i無因次數(shù)群個(gè)數(shù)；第三節(jié) 對流傳熱對給熱過程：n =8，m =4，因此：i=n-m =4 設(shè)四個(gè)準(zhǔn)數(shù)分別為，1，2，3，則對流傳熱過程準(zhǔn)數(shù)式為：第三節(jié) 對流傳熱對給熱過程：n =8，m =4，因此：第三節(jié) 對流傳熱步驟： 從方程中選取m(4)個(gè)變量作為核心物理量；此處選取l，作為核心物理量；m個(gè)核心物理量應(yīng)包含所涉及的全部因次；這些物理量不包括待定物

4、理量();這m個(gè)物理量本身不能組成無因次數(shù)群。第三節(jié) 對流傳熱步驟： 從方程中選取m(4)個(gè)變量作第三節(jié) 對流傳熱 將剩下的四個(gè)變量分別與上面的四個(gè)核心物理量組成無因次數(shù)群：步驟：第三節(jié) 對流傳熱 將剩下的四個(gè)變量分別與上面的四個(gè)核第三節(jié) 對流傳熱 寫出各物理量的因次式：第三節(jié) 對流傳熱 寫出各物理量的因次式：第三節(jié) 對流傳熱 將各物理量的因次代入準(zhǔn)數(shù)定義式中，并使各式中各基本因次的指數(shù)和為零。因?yàn)楦骰疽虼蔚闹笖?shù)和為零第三節(jié) 對流傳熱 將各物理量的因次代入準(zhǔn)數(shù)定義式中，即努賽特（Nusselt）準(zhǔn)數(shù)同理可得雷諾（Reynolds）準(zhǔn)數(shù)普朗特（Prandtl）準(zhǔn)數(shù)格拉斯霍夫（Grashof）準(zhǔn)

5、數(shù)第三節(jié) 對流傳熱即努賽特（Nusselt）準(zhǔn)數(shù)同理可得雷諾（Reynolds第三節(jié) 對流傳熱定 義 名 稱意 義=Nu = l / 努塞爾準(zhǔn)數(shù)傳熱準(zhǔn)數(shù)，含待求的給熱系數(shù)1=Re = lu / 雷諾準(zhǔn)數(shù)反映對流強(qiáng)度對傳熱的影響2=Pr = cp / 普蘭特準(zhǔn)數(shù)反映流體物性的影響3=Gr = l 32gt / 2格拉斯霍夫準(zhǔn)數(shù)反映自然對流的影響第三節(jié) 對流傳熱定 義 名 稱意 義第三節(jié) 對流傳熱經(jīng)以上分析，準(zhǔn)數(shù)關(guān)聯(lián)式可寫為： 由于Gr 對強(qiáng)制對流的影響比較小，而Re 對自然對流的影響比較小，因此可以分別寫成：2.對流傳熱中準(zhǔn)數(shù)關(guān)聯(lián)式的簡化：or：第三節(jié) 對流傳熱經(jīng)以上分析，準(zhǔn)數(shù)關(guān)聯(lián)式可寫為： 第

6、三節(jié) 對流傳熱3.準(zhǔn)數(shù)關(guān)聯(lián)式的應(yīng)用條件公式的應(yīng)用范圍：雷諾數(shù)Re、普朗特準(zhǔn)數(shù)Pr 等的范圍，其他應(yīng)用條件；特征尺寸：水平管：直徑或者當(dāng)量直徑； 垂直管或者垂直平板：長度或者高度 定性溫度：tm流體的物性參數(shù)。第三節(jié) 對流傳熱3.準(zhǔn)數(shù)關(guān)聯(lián)式的應(yīng)用條件公式的應(yīng)用范第三節(jié) 對流傳熱4.對流傳熱分類 對流傳熱有相變傳熱無相變傳熱冷凝傳熱沸騰傳熱自然對流強(qiáng)制對流管外對流管內(nèi)對流圓形直管非圓管道彎管湍流過渡流滯流大容器內(nèi)液體沸騰管內(nèi)強(qiáng)制沸騰膜狀冷凝滴狀冷凝第三節(jié) 對流傳熱4.對流傳熱分類 對流傳熱有相變傳熱無第三節(jié) 對流傳熱五、流體作強(qiáng)制對流時(shí)的給熱系數(shù)管內(nèi)流動(dòng)1.流體在圓形直管內(nèi)強(qiáng)制湍流時(shí)的對流傳熱系數(shù)

7、采用迪塔斯貝爾特（DittusBoelter）方程：式中：n普朗特?cái)?shù)的指數(shù)，流體被加熱時(shí)，n =0.4； 流體被冷卻時(shí)，n =0.3。氣體及低粘度液體：第三節(jié) 對流傳熱五、流體作強(qiáng)制對流時(shí)的給熱系數(shù)管內(nèi)流第三節(jié) 對流傳熱將各無量綱準(zhǔn)數(shù)代入可得：使用范圍：Re10000，0.7Pr160， 50，光滑管 特征尺寸：L = 管內(nèi)徑di定性溫度：流體進(jìn)、出口溫度的算術(shù)平均值：tm=(t1+t2)/2第三節(jié) 對流傳熱將各無量綱準(zhǔn)數(shù)代入可得：使用范圍：Re第三節(jié) 對流傳熱說明 當(dāng)l/d50時(shí)，按下式校正：如沒有特殊說明，按照l/d50計(jì)算；N=？液體：T層流底層厚度，被加熱利于傳熱；Pr1.0，故Pr0

8、.4 Pr0.3 ，可校正；氣體：T層流底層厚度，被冷卻利于傳熱；但Pr1.0，故Pr0.4 Pr0.3 ，可校正； = 1+(d/l)0.7第三節(jié) 對流傳熱說明 當(dāng)l/d50時(shí)，按下式校正：第三節(jié) 對流傳熱高粘度液體：在實(shí)際中，由于壁溫難以測得，工程上近似處理為：對于液體，加熱時(shí)：，冷卻時(shí)：應(yīng)用范圍：Re104，0.7 Pr 60特征尺寸：管內(nèi)徑di定性溫度：tm=(t1+t2)/2第三節(jié) 對流傳熱高粘度液體：在實(shí)際中，由于壁溫難以測得第三節(jié) 對流傳熱2.流體在圓管內(nèi)強(qiáng)制層流時(shí)的對流傳熱系數(shù)引入格里茲（Graetz）數(shù)：自然對流的影響可以忽略因?yàn)榈谌?jié) 對流傳熱2.流體在圓管內(nèi)強(qiáng)制層流時(shí)的對

9、流傳熱系第三節(jié) 對流傳熱適用范圍：Re10，0.6Pr6700，di =1040mm水平管第三節(jié) 對流傳熱適用范圍：Re10，第三節(jié) 對流傳熱當(dāng)Gr 25000時(shí)，應(yīng)考慮自然對流的影響，此時(shí)應(yīng)對上式右邊乘以校正因子f ：自然對流的影響不可忽略第三節(jié) 對流傳熱當(dāng)Gr 25000時(shí)，應(yīng)考慮自然對流第三節(jié) 對流傳熱3.圓直管內(nèi)過渡狀態(tài)下的對流傳熱系數(shù)當(dāng)Re =200010000時(shí)，屬于過渡狀態(tài)，先按湍流公式計(jì)算，然后再乘以校正系數(shù)f1 ：第三節(jié) 對流傳熱3.圓直管內(nèi)過渡狀態(tài)下的對流傳熱系數(shù)當(dāng)?shù)谌?jié) 對流傳熱4.流體在彎曲圓形管道內(nèi)強(qiáng)制對流由于形成渦流，對流傳熱系數(shù)比直管時(shí)要大式中：、彎管及直管中的對

10、流傳熱系數(shù)，W/(m2)di管內(nèi)徑，m；R彎管的曲率半徑，m。第三節(jié) 對流傳熱4.流體在彎曲圓形管道內(nèi)強(qiáng)制對流由于形第三節(jié) 對流傳熱5.流體在非圓形管道內(nèi)強(qiáng)制對流采用圓形管內(nèi)相應(yīng)的公式計(jì)算，特征尺寸采用當(dāng)量直徑。 流體通過套管環(huán)隙湍流時(shí)的給熱系數(shù)：適用范圍：d1/d2 =1.6517，第三節(jié) 對流傳熱5.流體在非圓形管道內(nèi)強(qiáng)制對流采用圓形例題 水在381.5mm的管內(nèi)流動(dòng)，流速為1m/s，水的進(jìn)、出口溫度分別為15及80。試求水與管壁間的對流傳熱系數(shù)。解：在定性溫度下水的物理性質(zhì)為例題 水在381.5mm的管內(nèi)流動(dòng)，流速為1例題例題第三節(jié) 對流傳熱【例】一列管式換熱器，由60根252.5mm的

11、鋼管組成，流量為6.745104kg/h的水在鋼管內(nèi)流動(dòng)，水的進(jìn)口溫度為20，出口溫度為50，管長為2m。試求：水的對流傳熱系數(shù)，W/（m2K）； 若總傳熱量為2.3 106 W，求管內(nèi)壁面的平均溫度tW ， ； 若將總管數(shù)改為50根，管長為2.4m（總傳熱面積不變），冷卻水量不變， 求此時(shí)的（設(shè)水的物性不變）， W/（m2K）。第三節(jié) 對流傳熱【例】一列管式換熱器，由60根25第三節(jié) 對流傳熱第三節(jié) 對流傳熱第三節(jié) 對流傳熱 管外流動(dòng)單根圓管外垂直流過： 由于沿柱面不同位置，流體流速及層流邊界層厚度均不同，因此各部位對流傳熱系數(shù)也會(huì)發(fā)生變化； 隨而改變，通常取周向的平均值進(jìn)行計(jì)算。流體垂直流

12、過單根圓管外的情況第三節(jié) 對流傳熱 管外流動(dòng)單根圓管外垂直流過： 由第三節(jié) 對流傳熱2.流體橫過管束時(shí)的傳熱換熱器殼程都是橫掠管束流動(dòng)，管的排列分直列和錯(cuò)列。錯(cuò)列時(shí)流體在管間交替收縮和擴(kuò)張的彎曲通道中流動(dòng)，比直列時(shí)在管間走廊通道的流動(dòng)擾動(dòng)更為強(qiáng)烈，故錯(cuò)列比直列傳熱要快，但錯(cuò)列的流動(dòng)阻力較大，清洗不如直列容易。 第三節(jié) 對流傳熱2.流體橫過管束時(shí)的傳熱換熱器殼程都是第三節(jié) 對流傳熱影響因素為 Re，Pr，管子排列方式，管間距和管排數(shù)等：常用的經(jīng)驗(yàn)公式：第三排及其后的管外給熱系數(shù)：應(yīng)用范圍：Re = 500070000, s1/d=1.25.0,s2/d=1.25.0特征尺寸：管外徑，流速取每排管

13、子中最狹窄通道處的流速定性溫度：流體進(jìn)、出口溫度的算術(shù)平均值第三節(jié) 對流傳熱影響因素為 Re，Pr，管子排列方式，第三節(jié) 對流傳熱由于各排的傳熱系數(shù)不同，則整個(gè)管束的平均給熱系數(shù)應(yīng)按下式求出： 式中：A1、A2、A3分別為第一排，第二排，第三排的傳熱面積； 1、2、3分別為第一排，第二排，第三排的傳熱系數(shù)。 第三節(jié) 對流傳熱由于各排的傳熱系數(shù)不同，則整個(gè)管束的平六、 自然對流傳熱自然對流：加熱過程中流體密度發(fā)生變化而產(chǎn)生的流動(dòng)。如水在鍋爐中的受熱，用蒸汽盤管在缸底加熱油罐中的油。類型無限空間（大容積自然對流） 如房間中的暖氣片與周圍空氣的傳熱有限空間：如夾套內(nèi)的傳熱第三節(jié) 對流傳熱六、 自然對

14、流傳熱自然對流：加熱過程中流體密度發(fā)生變化而產(chǎn)生第三節(jié) 對流傳熱大容積自然對流的給熱系數(shù)僅與 Gr 數(shù)和 Pr 數(shù)有關(guān)： 定性溫度：取壁溫 tw 和流體平均溫度 tm 的算術(shù)平均值；特性尺寸：水平管取外徑do ，垂直管或板取管長和板高H 。大容積自然對流的計(jì)算即：第三節(jié) 對流傳熱大容積自然對流的給熱系數(shù)僅與 Gr 數(shù)第三節(jié) 對流傳熱加熱面的形狀GrPr流動(dòng)狀態(tài)Cn定性尺寸垂直板或圓柱1041091091013層流湍流0.590.101/41/3高度H水平圓柱體1041091091012層流湍流0.530.131/41/3外徑dO水平板，熱面朝上1052107210731010層流湍流0.540

15、.141/41/3正方形取邊長，長方形取兩邊平均值，圓盤取0.9d，狹長條取短邊。水平板，熱面朝下層流湍流0.271/4不能達(dá)到31053101031010 指數(shù)n 及系數(shù)C 由表中數(shù)據(jù)查得第三節(jié) 對流傳熱加熱面的形狀GrPr流動(dòng)狀態(tài)Cn定性第四節(jié) 沸騰與冷凝傳熱一、沸騰傳熱 液體沸騰及其分類定義：液體與高溫壁面接觸被加熱氣化并產(chǎn)生氣泡的過程。第四節(jié) 沸騰與冷凝傳熱一、沸騰傳熱 液體沸騰及其分類定大容積沸騰(池內(nèi)沸騰)：熱表面浸沒于大容器內(nèi)無強(qiáng)制流動(dòng)的液體中所發(fā)生的沸騰 液體沸騰的分類按加熱面的形狀分類：特點(diǎn)： 汽泡可自由浮升； 傳熱由自然對流及氣泡的擾動(dòng)產(chǎn)生。管內(nèi)強(qiáng)制對流沸騰：液體在壓差作用

16、下以一定流速從加熱管內(nèi)流過而發(fā)生的沸騰。特點(diǎn)： 汽泡不能自由浮升； 氣液混相流動(dòng)。第四節(jié) 沸騰與冷凝傳熱大容積沸騰(池內(nèi)沸騰)：熱表面浸沒于大容器內(nèi)無強(qiáng)制流動(dòng)的液體按照液體主體溫度分類：過冷沸騰：飽和沸騰： 液體主體溫度T操作壓力下液體的沸點(diǎn)TS， 而壁溫TW 液體沸點(diǎn)TS ； 汽泡脫離壁面后在液體主體中重新凝結(jié) 液體主體溫度T飽和溫度TS，而壁溫TW液體沸點(diǎn)TS ； 汽泡脫離后聚合成較大的氣泡第四節(jié) 沸騰與冷凝傳熱按照液體主體溫度分類：過冷沸騰：飽和沸騰： 液體主體溫度T(三)沸騰現(xiàn)象沸騰機(jī)理：汽泡的生成、脫離和浮升。汽泡生成的條件：液體必須過熱；加熱壁面上存在汽化核心。第四節(jié) 沸騰與冷凝傳

17、熱(三)沸騰現(xiàn)象沸騰機(jī)理：汽泡的生成、脫離和浮升。第四節(jié) 沸過熱度： 飽和沸騰時(shí)液體的實(shí)際溫度與液體所處壓力下沸點(diǎn)的 差值：t-ts； 加熱面處的過熱度最大； 常壓下水沸騰時(shí)加熱面處的過熱度為68，主體的 過熱度為0.40.8。第四節(jié) 沸騰與冷凝傳熱過熱度： 飽和沸騰時(shí)液體的實(shí)際溫度與液體所處壓力下沸點(diǎn)的第四汽化核心： 粗糙表面上微細(xì)的凹縫或裂紋處，由于表面張力較小或 吸附了微量氣體或蒸汽等原因，使新相容易生成； 與壁面材質(zhì)、粗糙程度有關(guān)； 液體潤濕壁面能力附著力汽泡易于脫離； 壓力P ”脫離直徑“生成氣泡頻率對流傳熱 系數(shù)。說明：汽泡在加熱面上不斷產(chǎn)生、長大、脫離，液體不斷沖刷熱表面，使其附

18、近激烈擾動(dòng)，故沸騰無相變。第四節(jié) 沸騰與冷凝傳熱汽化核心： 粗糙表面上微細(xì)的凹縫或裂紋處，由于表面張力較小或(四) 飽和沸騰曲線 自然對流沸騰區(qū)：t 較小，壁面處液體輕微過熱，產(chǎn)生的少量汽泡尚未升浮達(dá)到自由液面就放熱再冷凝而消失。液體的運(yùn)動(dòng)主要決定于自然對流；當(dāng)熱液體浮升至液面時(shí)，發(fā)生表面蒸發(fā)。自然對流沸騰區(qū)第四節(jié) 沸騰與冷凝傳熱(四) 飽和沸騰曲線 自然對流沸騰區(qū)：自然對流沸騰區(qū)第四節(jié) 核狀沸騰區(qū)：t增大，加熱面上汽泡數(shù)量增加，促進(jìn)液體擾動(dòng)，值迅速增加。泡核沸騰區(qū)點(diǎn)C ：臨界點(diǎn)，對應(yīng)tc、c；如常壓水：tc=25,c=5.35104W/(m2K)第四節(jié) 沸騰與冷凝傳熱核狀沸騰區(qū)：泡核沸騰區(qū)點(diǎn)

19、C ：臨界點(diǎn)，對應(yīng)tc、c；第四膜態(tài)沸騰區(qū)： t 增大過C 點(diǎn)，汽泡數(shù)大大增加，且生成速率脫離速率，汽泡連成汽膜，值下降。因汽膜很不穩(wěn)定，屬于核狀沸騰和膜狀沸騰共存的過渡區(qū)。第四節(jié) 沸騰與冷凝傳熱膜態(tài)沸騰區(qū)： 第四節(jié) 沸騰與冷凝傳熱穩(wěn)定膜態(tài)沸騰： t 繼續(xù)增大，汽泡迅速形成并互相結(jié)合成汽膜覆蓋在加熱壁面上，產(chǎn)生穩(wěn)定的膜狀沸騰。對流傳熱系數(shù)值變化不大。但由于膜內(nèi)輻射傳熱的逐漸增強(qiáng)，和q又隨t的增加而升高穩(wěn)定膜態(tài)沸騰第四節(jié) 沸騰與冷凝傳熱穩(wěn)定膜態(tài)沸騰： 穩(wěn)定膜態(tài)沸騰第四節(jié) 沸騰與冷凝傳熱(五) 沸騰傳熱計(jì)算大容器內(nèi)泡核沸騰的可采用下面的經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：式中：t溫差， t=tw-ts， A，n與液體物

20、性、操作壓力及表面狀況 有關(guān)的參數(shù)，可查有關(guān)資料得到。 見P261表5-6第四節(jié) 沸騰與冷凝傳熱(五) 沸騰傳熱計(jì)算大容器內(nèi)泡核沸騰的可采用下面的經(jīng)驗(yàn)公式對單根管外大容器沸騰，可采用莫斯廷斯基（Mostinski）半經(jīng)驗(yàn)公式：式中：其中：Pc沸騰液的臨界壓力，Pa; PR沸騰液的對比壓力，PR = P/Pc應(yīng)用條件：Pc 3MPa，PR =0.010.9。第四節(jié) 沸騰與冷凝傳熱對單根管外大容器沸騰，可采用莫斯廷斯基（Mostinski）(六) 影響沸騰傳熱的因素及強(qiáng)化沸騰傳熱的途徑影響因素： 液體性質(zhì)：，；，； 溫差及操作壓力：溫差t應(yīng)控制在核狀沸騰區(qū) Pts ； 熱表面的粗糙度、物性及潤濕性

21、、表面的布置： 新的或者清潔的表面大； 水平管束面的沸騰單管外的沸騰。第四節(jié) 沸騰與冷凝傳熱(六) 影響沸騰傳熱的因素及強(qiáng)化沸騰傳熱的途徑影響因素： 強(qiáng)化途徑： 加熱面： 液體： 使表面粗糙化； 采用多孔金屬表面； 定期除垢 加入添加劑降低液體表面張力； 加強(qiáng)攪拌第四節(jié) 沸騰與冷凝傳熱強(qiáng)化途徑： 加熱面： 液體： 使表面粗糙化； 加入添加劑二、 冷凝傳熱 蒸汽與低于飽和溫度的冷壁接觸，釋放出潛熱后冷凝為液體，這一過程稱為冷凝傳熱。第四節(jié) 沸騰與冷凝傳熱二、 冷凝傳熱 蒸汽與低于飽和溫度的冷壁接觸，釋放出潛 蒸汽冷凝的方式特點(diǎn)：蒸汽放出的潛熱必須穿過液膜才能傳遞到壁面，液膜層為壁面與蒸汽間傳熱的

22、主要熱阻。膜狀冷凝：冷凝液能潤濕壁面，形成一層完整的液膜布滿液面并連續(xù)向下流動(dòng)。較小工業(yè)上常見第四節(jié) 沸騰與冷凝傳熱 蒸汽冷凝的方式特點(diǎn)：蒸汽放出的潛熱必須穿過液膜才能傳遞到冷凝液不能很好地潤濕壁面，僅在其上凝結(jié)成小液滴，此后長大或合并成較大的液滴而脫落。實(shí)現(xiàn)滴狀冷凝的方法： 在壁面上涂一層油類物質(zhì)； 在蒸汽中混入油類或脂類物質(zhì)； 對管表面進(jìn)行改性處理。特點(diǎn)：滴狀冷凝時(shí)沒有完整液膜的阻礙，熱阻很小，給熱系數(shù)約為膜狀冷凝的 510 倍甚至更高。滴狀冷凝：較大第四節(jié) 沸騰與冷凝傳熱冷凝液不能很好地潤濕壁面，僅在其上凝結(jié)成小液滴，此后長大或合 冷凝傳熱系數(shù)第四節(jié) 沸騰與冷凝傳熱 冷凝傳熱系數(shù)第四節(jié)

23、沸騰與冷凝傳熱1.層流時(shí)的冷凝傳熱系數(shù)： 冷凝液膜呈層流流動(dòng)，傳熱方式僅為通過液膜進(jìn)行的 熱傳導(dǎo)，膜內(nèi)溫度分布為線性； 蒸汽靜止，汽液界面無粘性應(yīng)力； 汽、液相物性為常數(shù)，壁面溫度恒定，膜表面溫度等 于飽和蒸氣溫度； 忽略液膜的過冷度，冷凝液為飽和液體。努塞特假定：Re 2000時(shí)為層流:第四節(jié) 沸騰與冷凝傳熱1.層流時(shí)的冷凝傳熱系數(shù)： 冷凝液膜呈層流流動(dòng)，傳熱方式僅經(jīng)推導(dǎo)，努塞特提出如下方程：垂直壁：特征尺寸： L垂直壁高，m；單根水平管特征尺寸： dO管外直徑，m。定性溫度：tm=(ts+tw)/2第四節(jié) 沸騰與冷凝傳熱定性溫度：tm=(ts+tw)/2經(jīng)推導(dǎo)，努塞特提出如下方程：垂直壁：

24、特征尺寸： L垂直壁高2.湍流時(shí)的冷凝傳熱系數(shù)垂直壁：特征尺寸L ：管長或板高Re 2000時(shí)為湍流:第四節(jié) 沸騰與冷凝傳熱2.湍流時(shí)的冷凝傳熱系數(shù)垂直壁：特征尺寸L ：管長或板高Re說明： 雷諾數(shù)Re 的求算：設(shè)S 為凝液流通截面積，B 為潤濕周邊（垂直壁寬），ms 為凝液的質(zhì)量流量，M 為單位壁寬的冷凝液流量冷凝負(fù)荷，則若傳熱速率Q已知ReRe2000時(shí)，層流Re2000時(shí)，湍流第四節(jié) 沸騰與冷凝傳熱說明： 雷諾數(shù)Re 的求算：設(shè)S 為凝液流通截面積，B 為3.水平管束外的冷凝對流傳熱系數(shù):考慮由于向下流動(dòng)的液體使下面的管子液膜增厚及液滴撞擊和飛濺的影響，對單根管外冷凝給熱系數(shù)的公式進(jìn)行修

25、正：式中：n垂直方向上管列的管子平均根數(shù)；特征尺寸：第四節(jié) 沸騰與冷凝傳熱3.水平管束外的冷凝對流傳熱系數(shù):考慮由于向下流動(dòng)的液體使下正方形直列正方形錯(cuò)列三角形直列三角形錯(cuò)列第四節(jié) 沸騰與冷凝傳熱正方形直列正方形錯(cuò)列三角形直列三角形錯(cuò)列第四節(jié) 沸騰與冷凝 影響冷凝傳熱的因素1.流體物性的影響： 冷凝液 or Re or 液膜厚度 ； 冷凝液； 冷凝潛熱r ，同樣的熱負(fù)荷Q 下冷凝液量ms液 膜厚度。2.液膜溫差的影響： 當(dāng)液膜層流流動(dòng)時(shí)，t=tstW， t蒸汽冷凝速率液膜增厚。第四節(jié) 沸騰與冷凝傳熱 影響冷凝傳熱的因素1.流體物性的影響：2.液膜溫差的影響3.冷凝壁面的狀況： 表面粗糙度、有腐

26、蝕或氧化層 4.蒸汽過熱度的影響： 過熱蒸汽的冷凝傳熱系數(shù)略大于相同溫度下飽和蒸汽的冷凝給熱系 數(shù)：大氣壓下，過熱30的蒸汽較飽和蒸汽的高1%。r= r + CP(tg-ts)第四節(jié) 沸騰與冷凝傳熱校正：用過熱蒸汽的氣化潛熱代替前面計(jì)算公式中的氣化潛熱3.冷凝壁面的狀況：4.蒸汽過熱度的影響：r= r + C5.蒸汽流速與流向的影響： 蒸汽與液膜流向相同時(shí)，會(huì)加速液膜流動(dòng)，使液膜變薄； 蒸汽流速 4050m/s 時(shí)，提高30% 左右。 蒸汽與液膜流向相反時(shí)，會(huì)阻礙液膜流動(dòng)，使液膜變厚；但u時(shí)，會(huì)吹散液膜。 6.不凝氣體的影響： 當(dāng)蒸汽冷凝時(shí)，不凝氣體會(huì)在液膜表面濃集形成氣膜，大大增加熱 阻。因

27、此在操作時(shí)，應(yīng)注意排放不凝氣。第四節(jié) 沸騰與冷凝傳熱5.蒸汽流速與流向的影響：6.不凝氣體的影響：第四節(jié) 沸騰一、 間壁兩側(cè)流體的傳熱 間壁式換熱器及其傳熱過程套管式換熱器 冷溶液進(jìn) 冷溶液出 熱溶液進(jìn)熱溶液出第五節(jié) 兩流體間的傳熱計(jì)算一、 間壁兩側(cè)流體的傳熱 間壁式換熱器及其傳熱過程套管式換傳熱過程分析： 熱流體與壁面的對流傳熱； 管壁的導(dǎo)熱； 管壁與冷流體側(cè)的對流傳熱。對流導(dǎo)熱對流第五節(jié) 兩流體間的傳熱計(jì)算傳熱過程分析： 熱流體與壁面的對流傳熱；對流導(dǎo)熱對流第五節(jié)二、 換熱器的熱負(fù)荷及熱量衡算方程式 熱負(fù)荷定義：單位時(shí)間冷、熱流體間交換的熱量計(jì)算：比熱法、熱焓法第五節(jié) 兩流體間的傳熱計(jì)算 很顯然，在不計(jì)換