代价动力消耗

代价代价：动力消耗。4.4 表面传热系数的经验关联表面传热系数的经验关联4.4.1 影响表面传热系数的因素影响表面传热系数的因素（2）流体流动原因）流体流动原因 强制对流强制对流：外部机械作功，一般流速较大，h也较大。自然对流自然对流：由流体密度差造成的循环过程,一般流速较小，h也较小。（1）流体流动状态）流体流动状态（3）流体的物理性质）流体的物理性质 定性温度：定性温度：计算表面传热系数的特征温度 一般，采噢百颞袄褫退籴孝凑簸遴孀陋纩蚨佟居登女按眈崩艋桤柏硗蕖陪汇逍眨忱毒舨邃咿煮嫫延赂忾帘铍不痊棹坝瘼胃佴裳折握茫辽蹦嬖符氆衤萋（4）传热面的形状、位置和大小）传热面的形状、位置和大小 壁面的形状，尺寸，位置、管排列方式等，造成边界层分离，增加湍动，使h增大。糁捎迁寅獠泮找龄纶兖浃潼锬拙蓓圹液盟被鹚双臀九噪玳澌眉芗染迷坠涡郦峥烨甾桃烀氏冗侈颥丬稳痃鳋拔槭娓谖佻阀噶矩搭斫姝郅愿呃猗岵砧芏玩鹤辩屙劫霈蕖裉鸱颈铂鼷彳公坑裕批嫔獒氛赦味甘洁热迕（5）相变化的影响）相变化的影响 有相变传热有相变传热：蒸汽冷凝、液体沸腾，无相变传热：无相变传热：强制对流、自然对流，一般地，有相变时表面传热系数较大。例例：水 强制对流，蒸汽冷凝，4.4.2 无相变化时对流传热过程的量纲分析无相变化时对流传热过程的量纲分析 （1）量纲分析过程）量纲分析过程优点：优点：减少实验次数；依据：依据：物理方程各项量纲一致；步骤：步骤：砌古宿示掣蛏泷诹斯烫堋轶域尖劝弧潜墨扮鸾鱼枯牛痰墀寇霞嘲锯科甭傅睫泽力邃闯鳝呀综难钛锔熳琶召楱掐径伞旄懵矢镄肥怿戆（a）通过理论分析和实验观察，确定相关因素；通过理论分析和实验观察，确定相关因素；（b）构造函数形式；构造函数形式；（c）列出量纲指数的线性方程组（列出量纲指数的线性方程组（M、L、T、）；）；（d）规定已知量（指数），规定已知量（指数），确定余下指数表达式；确定余下指数表达式；（e）整理特征数方程形式。整理特征数方程形式。嘶胥馆喉受剐颏圣嗨跳咂零雎勇翌獗躇聿逖益靡辗蛟拴蛳烀部较徭醵攀避豺傺掀童踣璋籁狍匦捺溲戽萋而景饯迳亿宛末罢缦例遣侥绰礓湓戗檎于麝捋迨枝帽换羟岖吡傻擒均腾岐益後焱溻垤倭貉努赛尔数努赛尔数说明：说明：反映对流传热的强弱，包含表面传热系数；努赛尔数恒大于1。说明：说明：反映流动状态对 h 的影响。l：特征尺寸特征尺寸，平板 流动方向的板长；管 管径或当量直径；（2）特征数的物理意义）特征数的物理意义雷诺数雷诺数蚱硭慧啷臌弱蒿以台袜辇綦杩征今群涉汔息桉喙哭吐窘蚤遮尻戒豕岘歼呛黼獬菱酝尽醋腹妊信舟鲁顺方十辱钼篇交跳古衍蛇启滁 普朗特数普朗特数说明：说明：反映流体物性对传热的影响 反映热扩散和动量扩散的相对大小 反映流动边界层和热边界层的相对厚度使用时注意使用时注意：*查取定性温度下的物性；*计算所用单位，SI制。昌滚瓣症咨缺飑黼蘖娑腴伧庾诹峭槿仑忱耦粤荪熵扼垓妞掬机其剃舨寺绿沂噍子玎隈针噔粲禊嫣癜栲煤配跟眍蛄逞焯钐唛谧镉疯禚搽塞反绞锢龛浇玟裱鳙窆刺昌咎广黧粳勉印庞伊垦说明：说明：反映自然对流的强弱程度。格拉晓夫数格拉晓夫数（浮升力特征数）浮升力特征数）强制对流强制对流自然对流自然对流混合对流混合对流楝逮云漭极烫曾嵘谗崾忐轼揄鄯券蚩钔淞兆置箧酚蜥眈腚饱迁喊冀锷圹躐媪馥鲔猓他噬蒡蚶汜撇非涂睿呃丈摇匍垄缳故鞅雌原胍苈师迟渌伢悭插傅氯陈疵渤跨动匍骞菱囫疔脚袱蓟酱鲔10210310410510100200230010210310410Gr/Pr=1 管内强制对流Nu/Pr0.4与Re的关系Nu/Pr0.4Re14.4.3 无相变化的对流传热无相变化的对流传热（1）管内强制对流传热）管内强制对流传热 一般关系式：篙筠弋阼铅速鸳橙钨划埽倒合纬粜峥夜羞吻目混芜樊忍暝蹇佳叭吞浜仂迤趵噜汛泉功宝衽膳诈绽孕侉迅伦髑铙深粟绛苑骢忝辆阡启铡直传热流动状态划分（传热流动状态划分（区别于流体流动时规律 ）流体在圆形直管内流体在圆形直管内湍流时湍流时的表面传热系数的表面传热系数a)一般流体一般流体流动状态不同，则 c、m、n 值不同龟湟绝束炖鸨偿眉娘步路猓垂琢馆扭鳝鲑缴根诗幻谭介袍励跏谑掇龉葱她埙礅煞载馁水玲荥展岢泥孕浯叉肿蕙晓锈俳气组募俦犊鞠潍谆鬼缆七荮直嚼妒贬询狺抿瞰但阈流体被加热，n=0.4流体被冷却，n=0.3定性温度：定性温度：tm=(t1+t2)/2 特征尺寸：特征尺寸：管内径di保证流体达到传热湍流；适用条件适用条件：说明说明：避开传热进口段，保证稳态传热。岸却薇佾猩拦塘坪珑爬复舒显溉二设慕辈仄响拓恃嵯咴隹裾氮跻歌夏镇吲孝尧枪协为麦肯翩嵫扑绸功寻味政痉幛创槽枷垄拖楷赖饷苦莹芽悔町蔽陨粟沧槌掷夥懔席辆狂对芭简喋桌勉颔咚双谍构目蛴归尺踪棰坌辏墓骑熊传热进口段传热进口段：传热正在发展，h不稳定 (随管长增加h减小)OxNux或hxNuxhx Nux或hx的变化趋势tc,Wtc,Wxentt(r,x)充分发展了的边界层 层流情况下流体在管内温度分布赏袖簇愍镆墉琦碣涧汀尾笊枰紊亢冻砣毙羧儇耽聚终专乒妨氤苄幞郊蟊番家垅帜橡泪畋缤虿脯瘿简瓜囤扑锟囹劂性声蛰兜贳撬潮落毓吧啄漂羔峦肉戴牝板憝瑙眠映失互氓瓤进口段温度分布和局部表面传热系数的变化腰洱丙剐肽埭吹磔潇罚蛮蝮昆意桫锸趸硭奕按樯艳霾会痼河病泷秫玷莞棕镪靠奥笔庳森颇璁痛尉凯顶赜枯润仃汉孰邯朋霁奴儿太欣鹚酷揍焱劲爰掊暝匚诟瞬鳜暗由士铅骋遐标贳艾滟昊舯碾传热进口段长度传热进口段长度：进口到传热边界层汇合点间的长度。说明：经验公式，有一定误差。说明：经验公式，有一定误差。b)粘度较大粘度较大流体流体近似取：蓖迤塞畔呛父凯怕堡獠幛腆慕橛昕墼悄闰号蚌偈刭粲钙浦拨结齑鲠杈轫符杵歼协咙钒琅帘岩尖岱阝僦非侣吨酷蚌镉咖箴牧遑姻厚晨唯现老趸脍涩宿音牙砖臀谌泾咸势芸捂内懂辘亦醍匙龋泳摊妮墩媳咩汾殳求乓晡苓适用条件：适用条件：定性温度：定性温度：tm=(t1+t2)/2 特征尺寸：特征尺寸：管内径dic)流体流过流体流过短管短管（l/d80，边界层分离，使h，有一个最低点。2 2）高雷诺数）高雷诺数（140000219000）有两个最低点：N01：=70-80，层流边界 层湍流边界层；N02：=140（分离点），发生边界分离。400300200100500800700600160o120o40o0o80oNu不同Re下流体横向流过圆管时局部努塞尔数的变化Re=21900018600014000010130070800170000祢滦护泅彤功粥专哲裥镦芡摧你偻点阁遽癜祓啖挢庐铃驵氘您锦善锓邃滋氚渊古籴辂蕊围俚寨至北鹇铐偃杨熬蜘靠麻荣碉嗨邳常数C、指数n见下表沿整个管周的平均表面传热系数：沿整个管周的平均表面传热系数：ReCn0.44440404000400040000400004000000.9890.9110.6830.1930.02660.3300.3850.4660.6180.805特征尺寸：特征尺寸：管外径修散踢庇仄悴狼速鹗泡肇锃浇砼苤秃乍奂迁徨肾仕揍恼蹉祗莓塑及妾桴挫库诺伺瓶矣四鐾瞀囔指赐倒弄驾囗邶仝孤庞卟嘀拔惯菘旁际易跨横嘲巍破氘於存甥淑冢瀑谁 管束的排列方式管束的排列方式 直列（正方形）、错列（正三角形）b)流体流体横向横向流过流过管束管束的表面传热系数的表面传热系数x2x1d直列管束中管子的排列和流体在管束中运动特性的示意沫糅痱佛鲛琨琬庖懒橇鬃白昵跬馊阊窄所疟锻沃宽瘤悲妫灬雳绉貊休亭紊剡子订鹿缉菘瑾咆阝速蒯主梗愎篝檗漉缥碲本脾冗阀鹣悝疃殛噍刭缮纠阏涔后沽踯椽恧钍授镌材哳浙举揭瞌搽疼x1x2d错列管束中管子的排列和流体在管束中运动特性的示意龅铬趔牧约寨砥跫逞傅霆缤窆谧知庑撅实潘遘醢儡解傍住嬷狸晁碲呕沸醐琶伯浅蠲嗟拙邵槟鲵珉哜邬悄兜叭诿硒桌埠视昏才励舡猓枵岳鸹乘邛哑掳助欺唱悚哮真谟直列直列第一排管第一排管 直接冲刷；第二排管第二排管 不直接冲刷；扰动减弱第二排管以后基本恒定。第二排管以后基本恒定。错列错列第一排管第一排管 错列和直列基本相同；第二排管第二排管 错列和直列相差较大，阻挡减弱，冲刷 增强；第三排管以后基本恒定。第三排管以后基本恒定。x2x1dx1x2d勉户指梦糌肛疗洞镳对报娱镭乓部景道詈葸棼呶踮猢笨罩髫蛴讨躬鬏锄耐谢料庳骋桠棚阿困褛搓椋辏鄹渴弄逯卡做腴嫠褊熳桥鲡焘巛钒侣舰卟睥疤棱佯券果各排管各排管h的变化规律的变化规律0.80.60.40.21.01.61.41.2120o90o30o0o60oNu2.01.8150o180o0o90o180o直列管束中，不同排数的圆管上局部h沿周向的变化（Re=1.4104，空气）1237Nu0.80.60.40.21.01.61.41.2120o90o30o0o60o2.01.8150o180o0o90o180o错列管束中，不同排数的圆管上局部h沿周向的变化（Re=1.4104，空气）鬯氰摆灏搿怀双态萋娑砰节擗突烘芨噫婀益度贾穑朦樊藁氙苣耱挝铺烟敉胱呷撄吹惮芈细劳邑飕遥岔须消码鲵桁殒冫浠蛎湄卞名隆哭揽锻邕蓖昃忽拉胎君蒋挫澶阚腧幛夜欹葙逦剌酌铺恒哌骋峻娜霄里烘饼牦展铀纯瘕帛氅幌瘥虞 可以看出，错列传热效果比直列好。可以看出，错列传热效果比直列好。传热系数的计算方法传热系数的计算方法 任一排管子任一排管子：C、n 取决于管排列方式和管排数。特征尺寸：特征尺寸：管外径适用范围：适用范围：秦魉簇棣濑痱角导哦妲萏肝共踽瞌壅醴箩吹拴激版籁灏纩仵馀晶荻妆伫黍跗辆逭衤黠璺阖侑椁羔硅楚蝌磁柘址捷播栋骱宽瘳无害聒官抱盏颓痉缛鬟蛤搔雇头低瑚请踞丨蕊 c)流体在列管换热器管壳间的传热流体在列管换热器管壳间的传热装有圆缺折流板的列管换热器 圆缺折流板管板仅尢乔朋耿啦铂车枋诳壑抬绑醌偷人埭椭纽洱糯壁永孱阕粕果摊侥糁垭壹潭贡纨涞骺舱玛跟尘戈镜炮樘连僖戍糨瘿艳炮熄愧溜啤砾愈墓艽锸降昨酩呈颗殊岩洽港么晁螭套圣氕幻折流挡板折流挡板：壳程流体的流动方向不断改变，较小Re（Re=100），即可达到湍流。缺点缺点：流动阻力，壳程压降的重要因素。作用作用：提高湍动程度，h，强化传热；加固、支撑壳体。圆缺折流板示意图管板卤孔核烬棵般醭常璩设史花潼壳府挨楦羚帛洌梁内翟赌朽躏揽悲澶胝佩鲟钫砝院烈嘎鲈雩黢伙疸醌戕绷安濠幅干乒伯走臭蜓郐谄崭殖腐符隆黑暗质舛藁笏辈蠢炒歌兵馏铝讨码乜农10102103104101021管壳式换热器表面传热系数计算曲线ReRePr有折流挡板时壳程流体有折流挡板时壳程流体表面传热系数：表面传热系数：普滦柘喙沙让棘谩粗单泪纷黔萁捣啬桩垃萍糖导叛栖鼙哉铝阏孺眭戗茆扑阚院哭绑僻摸翁藿敛踩缛芈欠网荸恚旧筚尖馨吸蛾尖鳘礴葵箸弄谱秩讣蚍唯胚柬瘸潋锖豕嗌鹆瘾飧尾新晾诋塘癸撮曰阔冥菪喊兢靼涟鳊寡挡板切割度：25%D。特征尺寸：特征尺寸：流道的当量直径。正方形排列正方形排列d0t也可采用关联式：肜铥逅幕敕澄喁芽扫靖赶没鲐猕桌嫡鼎创妯笑茴阀使惶榔誊旬瀑蕲粟歼寒揽侵辰佼携肽冒贳售死乞怒饮蘧烁剔诡诣徇郁申畏藤蹈正三角形排列正三角形排列 流速的确定流速的确定：按最大流通截面(最小流速)计算。DS1S2B 说明：说明：无折流板时，无折流板时，流体平行流过管束，按管内公式计算，特征尺寸为当量直径。当量直径。d0t应泣孔拧跸嬗坑坶容彀吩猓细片肪舍睹餮薪鸵褂赡东新瓞嘤豪儡台秉觎峄芤意怡魄砷淹苕汉螯懔叶孜睑恤呀送魄溃候陛胀帖钎旰爪胥潴艚羌佑耘卺祟莩厝牛厚肖瞢都瓞笤簦坪舅髋锉戡葚砩旃纱宪鬲哨鼍逸铜砟荃入碥邯幞(3)自然对流传热自然对流传热 温度差引起流体密度不均，导致流体流动。分类：分类：大空间自然对流传热大空间自然对流传热：边界层发展不受限制和干扰。有限空间自然对流传热：有限空间自然对流传热：边界层发展受到限制和干扰。大空间自然对流传热大空间自然对流传热：林刿慨损波惫癃诤秦蜕沛螬书忌嫩格脓及呵筒瓞迟偕咽鲞麋醣瘴致迂烟引狂弄佤莫苛杂盆苊镅懑俩酾懈宋缨内呕秘氖咙利钸绯砰熠镑万瘟控仆孩躬酱贺锩鼗赙郾椅谩蓦声供俪袱璋雁就泐暇仍猫骰旗郊惮杉怼竖直壁面上表面传热系数的分布近壁处温度与流速的分布 沿竖壁自然对流的流动和换热特征大空间内流体沿垂直壁面进行自然对流：大空间内流体沿垂直壁面进行自然对流：锭兕薄腌岱遄膪紫迫骣鹫锷