北京化工大学：《化工原理》课程教学资源（课件讲稿）第四章 热传（4.3）对流传热

北京化工大学化工原理电子课件 4.3对流传热 4.3.1对流传热过程分析 4.3.2对流传热速率 4.3.3影响对流传热系数的因素 4.3.4对流传热系数经验关联式的建立 4.3.5无相变时对流传热系数的经验关联式 4.3.6有相变时对流传热系数的经验关联式 返

返回 北京化工大学化工原理电子课件 1 4.3 对流传热 4.3.1 对流传热过程分析 4.3.2 对流传热速率 4.3.3 影响对流传热系数的因素 4.3.4 对流传热系数经验关联式的建立 4.3.5 无相变时对流传热系数的经验关联式 4.3.6 有相变时对流传热系数的经验关联式

北京化工大学化工原理电子课件 3.3.1对流传热过程分析 1 G 21 2 dA 2口 返

返回 北京化工大学化工原理电子课件 2 3.3.1 对流传热过程分析 dA t2 G1，T1 G2，t1 T2

北京化工大学化工原理电子课件 冷流体3)传热壁:3热流体 层流底层 T温度梯度大,热传导方式 湍流核心 温度梯度大,对流方式 过渡区域 2 热传导和对流方式 3口 返

返回 北京化工大学化工原理电子课件 3 dt A2 A1 tW t TW T 冷流体 传热壁 热流体 •层流底层 温度梯度大，热传导方式 •湍流核心 温度梯度大，对流方式 •过渡区域 热传导和对流方式

北京化工大学化工原理电子课件 332对流传热速率—牛顿冷却定律 流体被冷却:Q=a4(Tw-7) 式中Q一对流传热速率,W; a一对流传热系数,W(m2℃) 壁温,℃; T——流体平均温度,℃ A—传热面积,m2。 4〖口 返

返回 北京化工大学化工原理电子课件 4 3.3.2 对流传热速率——牛顿冷却定律 流体被冷却： Q =A(Tw −T) 式中 Q ── 对流传热速率，W；  ── 对流传热系数，W/(m2·℃)； Tw ── 壁温，℃； T ── 流体平均温度，℃； A ──传热面积，m2

北京化工大学化工原理电子课件 下面来推导牛顿冷却定律 T 建立膜模型:8,=+δ 式中δ——总有效膜厚度; δ——湍流区虚拟膜厚度 δ—层流底层膜厚度 流体被冷却:Q=。A(T-7) 返

返回 北京化工大学化工原理电子课件 5 式中 dt──总有效膜厚度； de──湍流区虚拟膜厚度； d ──层流底层膜厚度。 下面来推导牛顿冷却定律 建立膜模型： d t = d e +d 流体被冷却： Q A(Tw T) t = − d    d = t T TW t tW dt

北京化工大学化工原理电子课件 1.牛顿冷却定律是一种推论,假设Q∝Δt。 t,,-t△t Q=aA(tw-t)=- R 推动力 △t=t,-t 阻力:R 2.复杂问题简单化表示。 返

返回 北京化工大学化工原理电子课件 6 1. 牛顿冷却定律是一种推论，假设Q∝t。 Q A t t t t A t R w w = − −  =  ( )＝ 1  t t t = w − R A = 1  2. 复杂问题简单化表示。 推动力： 阻力：

北京化工大学化工原理电子课件 4.3.3影响对流传热系数a的因素 1.引起流动的原因 自然对流:由于流体内部密度差而引起流体的流动 强制对流:由于外力和压差而引起的流动。 C强>C自 2.流体的物性 ,λ, 返

返回 北京化工大学化工原理电子课件 7 4.3.3 影响对流传热系数的因素 1.引起流动的原因 自然对流：由于流体内部密度差而引起流体的流动。 强制对流：由于外力和压差而引起的流动。 强 > 自 2.流体的物性 ，，，cp

北京化工大学化工原理电子课件 3.流动形态 层流、湍流α湍>α层 4.传热面的形状,大小和位置 形状:如管、板、管束等; 大小:如管径和管长等; 位置:如管子的排列方式(管束有正四方形和三角 形排列);管或板是垂直放置还是水平放置。 5.是否发生相变 蒸汽冷凝、液体沸腾α相变>α无相变 返

返回 北京化工大学化工原理电子课件 8 5. 是否发生相变 蒸汽冷凝、液体沸腾 相变 > 无相变 4. 传热面的形状，大小和位置 •形状：如管、板、管束等； •大小：如管径和管长等； •位置：如管子的排列方式（管束有正四方形和三角 形排列）；管或板是垂直放置还是水平放置。 3.流动形态 层流、湍流 湍 > 层

北京化工大学化工原理电子课件 4.3.4对流传热系数经验关联式的建立 因次分析 双=f(u,l,μ,λ,cn,p,gβ△t) 式中1特性尺寸; u—特征流速 基本因次:长度L,时间T,质量M,温度θ 变量总数:8个 由π定律(8-4)=4,可知有4个无因次数群。 Nu=c Re" pr gr a 返

返回 北京化工大学化工原理电子课件 9 4.3.4 对流传热系数经验关联式的建立 一、因次分析 式中 l——特性尺寸； u——特征流速。 基本因次：长度L，时间T，质量M，温度 变量总数：8个 由定律（8-4）=4，可知有4个无因次数群。 ＝f(u，l，，，cp，，gt) a k g Nu = CRe Pr Gr

北京化工大学化工原理电子课件 Nusselt待定准数 Re dup Reynolds,流动型态对对流传热的影响 P Prandtl,流体物性对对流传热的影响 △3p 2 Grashof,自然对流对对流传热的影响 =((0)(n)(您M2g 2 10 返

返回 北京化工大学化工原理电子课件 10  l Nu =  du Re =  c p  Pr = 2 3 2  g tl  Gr  = a p k g du c g tl C l ( ) ( ) ( ) 2 3 2           = Nusselt待定准数 Reynolds，流动型态对对流传热的影响 Prandtl，流体物性对对流传热的影响 Grashof，自然对流对对流传热的影响