发布时间 : 星期一 文章化工原理指导书（章节知识梳理）更新完毕开始阅读9b9c2e6852ea551810a687ed
流体的平均温度代替湍流主体温度进行计算。
（2）?称为对流给热系数，它不仅与流体的物理性质有关，还与流体的流动情况、传热面的形状、结构等有关。按照虚拟膜理论，??虚拟膜层越薄，则?越大。
四、无因次法分析在对流给热中的应用
（一）无相变化时，对流给热系数的准数关联式确定 1.自然对流：
由于系统内部存在着温度差，使得各部分流体密度不同而引起流体内部的
?流体湍动程度越大，?t流动。引起流动的原因是单位体积流体的上升力?w??tg，因此自然对流可用下列函数关系式表示：f(?,?,?,?,Cp,l, ?w??tg)=0 经分析可得：
Nu=f(Pr,Gr)
?l ?Gr—格拉斯霍夫准数，反映由于温度差而引起的自然对流强度 2.强制对流：
Nu-努塞尔特准数，包含待定的对流给系数Nu=
强制对流可用下列函数关系式表示：f(?,?,?,?,Cp,l,u)=0
Nu=f(Pr,Re)
Pr—普兰特准数，反映与传热有关的流体性质。 （二）定性温度、特征尺寸：
（1）定性温度：在确定流体的物理性质时，一般按流体的进、出口平均温度。 （2）特征尺寸l：对传热影响较大的换热器的尺寸，根据具体情况而定。如管内强制对流给热时，圆管的特征尺寸取管径d；如为非圆形管道取当量直径。对大空间自然对流，取加热（或冷却）表面垂直高度为特征尺寸。 五、无相变化时，对流给热系数的确定 （一）、强制对流——Nu=f(Pr,Re) 1. 管内的强制对流 （1）圆形直管内的强制对流 A、层流流动时：Re﹤2300，
如果Gr﹤25000，自然对流的影响较小，Nu=1.86（Re*Pr*
d1/3 ?）（）0.14 l?w33
如果Gr﹥25000，自然对流的影响较大，需考虑其影响，先按上式计算，然后乘以校正系数f=0.8（1+0.015 Gr1/3）。 B、湍流流动时，Re﹥10000，Nu=0.023 Re0.8 Prn
?du?0.8Cp?n或??0.023()()
d??式中n—当流体被加热时取0.4，当流体被冷却时取0.3。
应用范围：
Re?104, 0.7 l?50 d特征尺寸l：取管子内径d 特性温度：取流体进出口温度算术平均值 C、过渡态流动时：2300﹤Re﹤10000，先按湍流计算对流给热系数，然后再乘以 6?105校正系数f=1- 1.8Re(2)圆形弯管：先按直管计算流体的对流给热系数?，然后再乘于大于1的校正 d系数，即?'= ?（1+1.77） Rd — 管内径，R—弯管的曲率半径 (3)非圆形管道：对非圆形管道仍可按上述各类关联式计算，但需将各式中的特征尺寸d改用当量直径。 2.管外强制对流： （1）流体强制对流垂直流过管束的对流给热系数：Nu=CεRenPr0.4 由于各排管的对流给热系数不同，故管束的平均对流给热系数可按下式计算。???1A1??2A2??3A3?......A1?A2?A3?...... ?i—各列算出的对流给热系数 A — 各列传热管的外表面积 （2）列管式换热器管外平均强制对流给热系数的确定 a、管外装割去25%（直径）的圆缺形折流挡板时，按下式计算： 34 Nu=0.36Re0.55Pr1/3（ ?）0.14 ?w b.管外没有折流挡板；按非圆形管道处理，直径取当量直径。 注意： 本节公式较多，大家重点掌握圆形直管内强制湍流的对流给热系数的计算，对其他公式不要死记硬背，力求弄清意义，会正确运用即可。 （二）自然对流—大容积自然对流 Nu=f(Pr,Gr) Nu=C(Pr*Gr)n C、n的确定主要由（Pr*Gr）的大小来定。在计算Gr时，特征尺寸根据管子的放置方式不同而不同，对水平管子为管外径，垂直管子取管长。 六、有相变化时对流给热系数的确定 有相变化时对流给热系数比无相变化时要大的多。 （一）蒸汽冷凝 1. 滴状冷凝的?远大于膜状冷凝。 2. 了解膜状冷凝的计算方法，注意管子垂直放置和水平放置的差别（参见例4-17）。 3. 了解影响冷凝给热的因素和强化措施。特别注意蒸汽冷凝操作中要定期排放不凝气体，否则会大大降低对流给热系数。 （二）沸腾给热 了解影响沸腾给热现象，工业上沸腾给热应控制在核状沸腾区域。 第四节 传热计算 一、热量衡算 在定常传热过程中，过程传递的热量Q必等于热流体放出的热量（负焓变）和冷流体吸收的热量（焓变）。Q热=Q冷 二、传热速率方程及各参数的确定方法 （一）传热速率方程 Q= KA△tm = ?tm1KA 35 （二）Q的意义及确定 1. Q的意义：Q表示换热器的传热能力。在设计换热器时，要求其传热能力大 于或等于生产任务Q?（热负荷）。即Q?Q?，一般取Q?Q? 2. Q?的确定：等于在单位时间内热流体放出的热量Q热或冷流体吸收的热量 Q冷。 （1） 当流体在换热过程中没有相变化,只有温度变化时： Q热放=Wh cph（T1-T2） ， Q冷吸= Wc cpc（t2-t1） （2） 当流体在换热过程中有相变化,没有温度变化时： Q =Wh r 或Q= Wc r 注：以上式中Wh、Wc—表示热、冷流体的质量流量，kg/s； cph、cPc—表示热、冷流体的平均定压比热容，J/（kg·℃）； T1、T2—表示热流体的进、出口温度，℃； t1、t2—表示冷流体的进、出口温度，℃； r表示比汽化焓KJ/㎏ （三）A的确定 1.在列管换热器中，两流体间的传热是通过管壁进行的，故管壁表面积可视作传热面积。 A=nπdl 式中 n—管数； d—管径，m； l—管长，m。 管径d可根据情况选用管内径di、管外径do或平均直径dm，则对应的传热面积分别为管内表面积Ai，管外表面积AO或平均表面积Am。 2. A= Q K?tm对于一定的传热任务，若能由传热速率方程确定传热面积，即可在选定管子规格以后，确定管子的长度或根数，并进而完成换热器的工艺设计或选型工作 （四）传热平均温度差△tm的确定 间壁两侧流体传热平均温度差的计算，必须考虑两流体的温度沿传热面的变化情况以及流体相互间的流向.流向可分为逆流、并流、错流和折流四类。 36