首页化学工程基础学科过程工程原理 17 第四章 热量传递基础4_2.pptx

17 第四章 热量传递基础4_2.pptx

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本课件对应《过程工程原理》第四章 对流传热部分,沿本章小结、对流传热什么是对流传热?流动的流、第四章热量传递基础主线展开,讲清相关公式的物理含义与工程计算方法,并配合典型例题演算,适合课堂同步复习与考前系统梳理。

4.3对流传热小结页,理论分析法求α4.3.2实验方法求α4.3.3类比法求α系数小结α的数量级幻灯片2目录第四章
4.3 对流传热什么是对流传热?流动的流体与外界的传讲解页,热静止流体与外界的传热强制对流自然对流对流传热系数,W/m2K
α的获得主要有三种方法概念讲解页,涵盖α的获得主要有三种方法、理论分析法:建立理论方等要点
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第1页:4.3对流传热

4.3对流传热

•4.3对流传热4.3.1理论分析法求α4.3.2实验方法求α4.3.3类比法求α对流传热系数小结α的数量级幻灯片2目录第四章热量传递基础

第2页:4.3 对流传热什么是对流传热?流动的流

4.3 对流传热什么是对流传热?流动的流

4.3对流传热什么是对流传热?流动的流体与外界的传热静止流体与外界的传热强制对流自然对流对流传热系数,W/m2K

第3页:α的获得主要有三种方法

α的获得主要有三种方法

  • α的获得主要有三种方法:4.3对流传热
  • 理论分析法: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。
  • 实验方法:用因次分析法、再结合实验,建立经验关系式。
  • 类比方法: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。

第4页:连续性方程和N-S方程

连续性方程和N-S方程

连续性方程和N-S方程,得到速度场→壁面处的速度梯度→壁面力→§4.3.1理论分析法求α

第5页:α的理论求解过程为

α的理论求解过程为

α的理论求解过程为:§4.3.1理论分析法求α边界层是对流传热的主要热阻所在。

第6页:影响α的因素主要有

影响α的因素主要有

影响α的因素主要有:1.引起流动的原因:自然对流和强制对流2.流动型态:层流或湍流3.流体的性质:ρ、μ、cp、λ等4.传热面的形状、大小、位置:如圆管与平板、垂直与水平、管内与管外等5.有相变与无相变:汽化潜热r§4.3.2实验方法求α

第7页:影响α的因素主要有(续)

影响α的因素主要有(续)

------格垃霍夫准数Gr是雷诺数的一种变形,表征自然对流时的“雷诺数”无因次数群:-------努塞特准数,表示导热热阻与对流热阻之比§4.3.2实验方法求α

第8页:故§4.3.2实验方法求α

故§4.3.2实验方法求α

故§4.3.2实验方法求α

本页内容以板书公式与图示推导为主,详细推导与图表见本页课件图片。

第9页:对流传热系数经验式

对流传热系数经验式

对流传热系数经验式:§4.3.2实验方法求α1、管内层流时见教材P204页式(4-78)使用范围为:管子的进口段,恒壁温、Re<2300、0.48<Pr<16700,Gr<25000(自然对流影响可以忽略),温差(壁温与流体主体温度之差)不大。

(一)无相变时当Gr>25000,需考虑自然对流对传热的影响,式(4-78)乘上一个大于1的校正系数:

第10页:4.3.2 实验方法求α思考2

4.3.2 实验方法求α思考2

§4.3.2实验方法求α思考2:α与u、d有何比例关系?(教材式4-73)

第11页:4.3.2 实验方法求α

4.3.2 实验方法求α

  • §4.3.2实验方法求α
  • 对于短管,L/d<60乘上一个大于1的校正系数:用式(4-75)
  • 当壁面与流体主体温差较大时,需引入一个校正项:教材式4-74
  • 非圆形管的强制湍流:上式仍可使用,但需将d换成de
  • 弯管内:乘上一个大于1的校正系数:式4-80Why?Why?因为:管内未充分发展,层流底层较薄,热阻较小。

第12页:流体在管壳间的对流传热

流体在管壳间的对流传热

(3)流体在管壳间的对流传热:式4-84§4.3.2实验方法求αWhy?

IIIIII

第13页:4.3.2 实验方法求αC、n为经验常数

4.3.2 实验方法求αC、n为经验常数

§4.3.2实验方法求αC、n为经验常数。

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第14页:4.3.2 实验方法求α竖直壁面

4.3.2 实验方法求α竖直壁面

层流
P213式4-89,4-90湍流
层流
P215式4-96

第15页:4.3.2 实验方法求α水平管束

4.3.2 实验方法求α水平管束

§4.3.2实验方法求α水平管束:膜状冷凝传热的强化-----减薄冷凝液液膜厚度选择正确的蒸汽流动方向;在传热面上垂直方向上刻槽或安装若干条金属丝等。

第16页:4.3.2 实验方法求α产生沸腾现象的必

4.3.2 实验方法求α产生沸腾现象的必

§4.3.2实验方法求α产生沸腾现象的必要条件:液体过热、有汽化核心沸腾曲线2、大容积沸腾传热

第17页:4.3.3 类比法求α

4.3.3 类比法求α

§4.3.3类比法求α

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第18页:4.3.3 类比法求α(续)

4.3.3 类比法求α(续)

  • §4.3.3类比法求α二.几种类比关系
  • 雷诺类比:史坦登准数
  • 柯尔本类比:传热j-因子
  • 普兰特类比:

第19页:对流传热系数小结

对流传热系数小结

对流传热系数小结

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第20页:α的量级

α的量级

α的量级

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