對(duì)流換熱教程ppt課件(編輯修改稿)
2025-05-25 23:35 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 動(dòng)時(shí)，如橢圓管道、矩形管道等，取當(dāng)量直徑 de作為特征尺寸，即 () 對(duì)流換熱計(jì)算概述27 換熱計(jì)算的一般步驟換熱計(jì)算的一般步驟 對(duì)流換熱計(jì)算概述28? 管內(nèi)強(qiáng)制流動(dòng)換熱量計(jì)算公式的選用? 管內(nèi)流體與管壁之間的對(duì)流換熱系數(shù) α受多種因素的影響，比如流體的流態(tài)、流體與壁面的溫差、流體的粘度等，要通過(guò)努謝爾數(shù) Nu求出對(duì)流換熱系數(shù) α ,就必須根據(jù)適用范圍選擇出正確計(jì)算 Nu的公式。表 列出了管內(nèi)強(qiáng)制流動(dòng)努謝爾數(shù) Nu的計(jì)算公式。 管內(nèi)流體強(qiáng)制對(duì)流換熱計(jì)算管內(nèi)流體強(qiáng)制對(duì)流換熱計(jì)算 單相流體對(duì)流換熱計(jì)算29表 管內(nèi)強(qiáng)制流動(dòng)努謝爾數(shù) Nμ的計(jì)算公式 單相流體對(duì)流換熱計(jì)算30續(xù)表 單相流體對(duì)流換熱計(jì)算31續(xù)表 單相流體對(duì)流換熱計(jì)算32? 表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的修正 單相流體對(duì)流換熱計(jì)算33 單相流體對(duì)流換熱計(jì)算34? 對(duì)流換熱系數(shù)的求解步驟? ① 先由已知條件計(jì)算 Re，再根據(jù) Re值判斷管內(nèi)流態(tài)；? ② 根據(jù)管內(nèi)流態(tài)（層流、紊流或過(guò)渡流）和適宜范圍，選用相應(yīng)的實(shí)用計(jì)算式，并注意特征尺寸和定性溫度的確定；? ③ 由已知條件計(jì)算或選取有關(guān)修正系數(shù)；? ④ 由實(shí)用計(jì)算式計(jì)算 Nu；? ⑤ 由 Nu值求得對(duì)流換熱系數(shù) α。? 【 例 】 水流進(jìn)長(zhǎng)度為 L=5 m的直管，從 t′f＝ 25℃ 被加熱到 t″f＝ 35℃ 。管內(nèi)徑 d=20 mm，水在管內(nèi)的流速為 2 m/s。求平均對(duì)流換熱系數(shù) α。 單相流體對(duì)流換熱計(jì)算35? 流體強(qiáng)制橫向流過(guò)單管的換熱量計(jì)算 管外流體強(qiáng)制對(duì)流換熱計(jì)算管外流體強(qiáng)制對(duì)流換熱計(jì)算圖圖 流體橫向流過(guò)單管表 單相流體對(duì)流換熱計(jì)算36? 【 例 】 已知管外徑 d＝ 20 mm，水溫 tf＝ 20℃ ，管壁溫 tw＝ 30℃ ，水流速 u= m/s。試求冷卻水橫向流過(guò)單管時(shí)的對(duì)流換熱系數(shù)。 表 22 流體橫掠單管計(jì)算式中的 C， n值 單相流體對(duì)流換熱計(jì)算37? 流體強(qiáng)制橫向流過(guò)管束? 在實(shí)際工程中，流體往往不是掠過(guò)單管，而是流過(guò)由許多管子組成的管束，例如在管式換熱設(shè)備中，管外流體一般從垂直于管軸心的方向沖刷管束。管束排列方式很多，但以 圖 遍。從 圖 ，順排時(shí)流體的流道相對(duì)平直，而且當(dāng)流速較低或管間距較小時(shí)，易在管的尾部形成滯流區(qū)。叉排時(shí)流體的流道是交替收縮和擴(kuò)張的，流體擾動(dòng)性較好，只要管的間距設(shè)計(jì)合理，其換熱就比順排強(qiáng)烈，但流體的阻力損失大于順排。? 影響對(duì)流換熱系數(shù)的因素除了排列方式之外，還有管子排數(shù)、管徑以及管子間距等。流體強(qiáng)制橫向流過(guò)管束的各種實(shí)用計(jì)算式見(jiàn) 表 。 單相流體對(duì)流換熱計(jì)算38圖 (a)順排； (b)叉排表 見(jiàn)圖 單相流體對(duì)流換熱計(jì)算39表 單相流體對(duì)流換熱計(jì)算40 單相流體對(duì)流換熱計(jì)算41 單相流體對(duì)流換熱計(jì)算42? 流體自然對(duì)流換熱是指流體與固體壁面相接觸，由于兩者溫度不同，靠近壁面的流體受壁面溫度的影響，造成流體溫度和密度的改變，流體主體與固體壁面附近的流體間因存在密度的差異而形成浮力，結(jié)果導(dǎo)致固體壁面附近的流體上升（或下降）和流體主體的流體下降（或上升）的自然對(duì)流。因此，流體與壁面之間的溫度差是流體產(chǎn)生自然對(duì)流的根本原因。? 空間自然對(duì)流換熱主要分為兩種類型：一類是流體在較大空間中自然對(duì)流，因?yàn)榭臻g大，自然對(duì)流不受干擾，稱為大空間的自然對(duì)流換熱，如室內(nèi)暖氣片與室內(nèi)空氣的換熱；另一類是流體在封閉狹小空間內(nèi)自然對(duì)流，冷熱流體相互干擾，稱為有限空間的自然對(duì)流換熱，如雙層玻璃窗之間空氣的對(duì)流換熱等。 自然對(duì)流換熱的計(jì)算自然對(duì)流換熱的計(jì)算 單相流體對(duì)流換熱計(jì)算43? 大空間自然對(duì)流換熱的計(jì)算表 單相流體對(duì)流換熱計(jì)算44表 大空間自然對(duì)流換熱方程式中的 c、 n值 單相流體對(duì)流換熱計(jì)算45續(xù)表 單相流體對(duì)流換熱計(jì)算46? 有限空間自然對(duì)流換熱的計(jì)算? 有限空間的自然對(duì)流換熱是指在封閉的夾層內(nèi)由高溫壁到低溫壁的換熱過(guò)程，且其換熱過(guò)程是熱壁和冷壁兩個(gè)自然對(duì)流過(guò)程的組合。封閉夾層的幾何位置可分垂直、水平等情況，如 圖 。圖 單相流體對(duì)流換熱計(jì)算47 單相流體對(duì)流換熱計(jì)算48表 有限空間的自然對(duì)流換熱 Nu的計(jì)算式 單相流體對(duì)流換熱計(jì)算49? 【 例 】 冷、熱兩個(gè)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。續(xù)表 單相流體對(duì)流換熱計(jì)算50? 當(dāng)液體與高于其飽和溫度的壁面接觸時(shí)，液體就被加熱而沸騰。工質(zhì)在飽和溫度下吸收熱量由液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)的過(guò)程稱為沸騰。沸騰的特征是液體內(nèi)部不斷地產(chǎn)生氣泡，這些氣泡在換熱表面上的某些地點(diǎn)（稱汽化核心）不斷地產(chǎn)生、長(zhǎng)大，脫離壁面，并穿過(guò)液體層進(jìn)入上部的氣相空間，使換熱表面和液體內(nèi)部都受到強(qiáng)烈擾動(dòng)。對(duì)同一種流體而言，沸騰對(duì)流換熱系數(shù)一般要比無(wú)相變的對(duì)流換熱系數(shù)高得多，例如在常壓下水的沸騰對(duì)流換熱系數(shù)可達(dá) 5104 W/(m2K)，而強(qiáng)制對(duì)流時(shí)的對(duì)流換熱系數(shù)最高值才為 104 W/(m2K)。
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