《對流換熱教程》ppt課件-預(yù)覽頁
【正文】 向過渡，形成過渡段。 對流換熱的概念及牛頓冷卻公式9? 當(dāng)流體在壁面上流動時，其緊貼壁面的極薄的層流底層相對于壁面幾乎是不流動的。對流換熱的熱阻主要集中在流體的層流內(nèi)層內(nèi)，因此減薄層流內(nèi)層的厚度是強化對流換熱的主要途徑。例如空氣自然對流換熱系數(shù)約為 5～ 25 W/（ m2層流時，流體沿壁面法線方向的熱量傳遞主要依靠導(dǎo)熱，故對流換熱系數(shù)的大小取決于流體的導(dǎo)熱系數(shù)。流體的導(dǎo)熱系數(shù)越大，流體與壁面之間的熱阻就越小，換熱就越強烈； 對流換熱的概念及牛頓冷卻公式14? 流體的比定壓熱容和密度越大，單位質(zhì)量攜帶的熱量就越多，傳遞熱量的能力就越強；流體的粘度越大，粘滯力就越大，這就阻礙了流體的流動，加大了層流邊界層的厚度，不利于對流換熱。對于同種流體，潛熱換熱要比顯熱換熱劇烈得多。幾何因素影響了流體的流態(tài)、流速分布和溫度分布，從而影響了對流換熱的效果。以前人們只認(rèn)識到振動對于管路使用壽命的負(fù)面影響，近來有的科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，振動實際上也是對流換熱過程中一種能量轉(zhuǎn)換與轉(zhuǎn)移的方式，振動本身加強了換熱介質(zhì)的擾動，增強了換熱效果；另外振動也減弱了污垢在管壁處的積累，減小了熱阻。由于對流換熱過程十分復(fù)雜，不管依靠哪種方法來求得對流換熱系數(shù)都是非常困難的。其他隨溫度變化的物理參數(shù)的取值，應(yīng)該由定性溫度決定。具體應(yīng)用情況如下：? ① 流體在圓管內(nèi)流動時，取管內(nèi)徑作為特征尺寸。? 【 例 】 水流進(jìn)長度為 L=5 m的直管，從 t′f＝ 25℃ 被加熱到 t″f＝ 35℃ 。試求冷卻水橫向流過單管時的對流換熱系數(shù)。叉排時流體的流道是交替收縮和擴(kuò)張的，流體擾動性較好，只要管的間距設(shè)計合理，其換熱就比順排強烈，但流體的阻力損失大于順排。因此，流體與壁面之間的溫度差是流體產(chǎn)生自然對流的根本原因。圖 單相流體對流換熱計算47 單相流體對流換熱計算48表 有限空間的自然對流換熱 Nu的計算式 單相流體對流換熱計算49? 【 例 】 冷、熱兩個豎直壁面之間夾層的厚度為25mm，高度為 500mm，熱壁面的溫度為 15℃ ，冷壁面的溫度為－ 15℃ ，求夾層之間空氣單位面積的傳熱量。對同一種流體而言，沸騰對流換熱系數(shù)一般要比無相變的對流換熱系數(shù)高得多，例如在常壓下水的沸騰對流換熱系數(shù)可達(dá) 5104 W/(m2大容器沸騰時，液體內(nèi)一方面存在著由溫度差引起的自然對流，另一方面又存在著因氣泡運動所導(dǎo)致的液體運動。當(dāng)液體主體溫度低于相應(yīng)壓力下的飽和溫度，而加熱面溫度又高于飽和溫度時，將產(chǎn)生過冷沸騰。若進(jìn)入管內(nèi)液體的溫度低于飽和溫度，這時流體與管壁之間的換熱是液體的對流換熱。隨著液體被加熱和氣泡的繼續(xù)增多，在管中心形成氣體芯，液體被壓成環(huán)狀，緊貼管壁呈薄膜流動，出現(xiàn)環(huán)狀流。此時管壁接觸的是蒸汽，因此對流換熱系數(shù)驟然下降，管壁溫度升高。進(jìn)入環(huán)狀流后，管道上半部容易過熱而燒壞。? （ 2）液體的性質(zhì)? 液體沸騰時，其內(nèi)部的擾動程度，氣、液兩相的導(dǎo)熱能力，以及形成氣泡的脫離與液體的導(dǎo)熱系數(shù)、密度、粘度和表面張力有關(guān)，所以這些因素對沸騰換熱有重要的影響。? （ 4）液位高度? 在大容器沸騰中，當(dāng)傳熱表面上的液位足夠高時，沸騰表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)與液位高度無關(guān)。壁面越粗糙，氣泡核心越多，越有利于沸騰換熱。 沸騰換熱與凝結(jié)換熱63? 工質(zhì)在飽和溫度下釋放熱量由氣態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)的過程稱為凝結(jié)（冷凝）。 凝結(jié)換熱凝結(jié)換熱圖 強化沸騰換熱的表面結(jié)構(gòu) 沸騰換熱與凝結(jié)換熱64? 根據(jù)凝結(jié)液潤濕壁面的性能不同，蒸汽凝結(jié)分為膜狀凝結(jié)和珠狀凝結(jié)兩種。而蒸汽凝結(jié)所放出的熱量，必須以導(dǎo)熱的方式通過液膜才能到達(dá)壁面，又由于液體的導(dǎo)熱系數(shù)不大，所以液膜幾乎集中了凝結(jié)換熱的全部熱阻。 圖 膜狀凝結(jié)與珠狀凝結(jié) 沸騰換熱與凝結(jié)換熱66? 隨著凝結(jié)過程的進(jìn)行，液珠逐漸增大，待液珠增大到一定程度后，則從壁面上落下，使得壁面重新露出，可供再次生成液珠。 沸騰換熱與凝結(jié)換熱67? 影響凝結(jié)換熱的因素? （ 1）蒸汽所受的壓力? 蒸汽所受壓力的大小決定了氣體冷凝溫度（飽和溫度）的高低。但如果蒸汽流速較高時，將會把液膜吹離表面，不論流向如何，都會使對流換熱系數(shù)增大。因此，排除不凝性氣體是保證制冷系統(tǒng)冷凝器正常運行的關(guān)鍵。對于管束，冷凝液體從上面流到下面，處于下面管排的液膜比上面管排的厚一些，凝結(jié)對流換熱系數(shù)要小一些。? ② 在凝結(jié)表面加工出溝槽，使液膜分段排泄，以提高液膜的排泄速度。熱管，又稱 “熱超導(dǎo)體 ”，它通過在全封閉真空管內(nèi)工質(zhì)的氣、液相變來傳遞熱量，具有極高的導(dǎo)熱性，比純銅導(dǎo)熱能力高上百倍。 熱管技術(shù)熱管技術(shù) 沸騰換熱與凝結(jié)換熱72? 典型的熱管是由管殼、吸液芯和端蓋組成，將管內(nèi)抽到負(fù)壓后充以適量的工作液體，使緊貼管內(nèi)壁的吸液芯毛細(xì)多孔材料中充滿液體后加以密封。 沸騰換熱與凝結(jié)換熱73RE GONG XUE JI CHU高等職業(yè)技術(shù)教育建筑設(shè)備類類專業(yè)規(guī)劃教材高等職業(yè)技術(shù)教育建筑設(shè)備類類專業(yè)規(guī)劃教材武漢理工大學(xué)出版社發(fā)行部地 址：武漢市武昌珞獅路 122號郵 編： 430070電 話： 02787394412 87383695傳 真： 02787397097熱 工 學(xué) 基礎(chǔ)74
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