化工原理二对流传热系数电子教案课件
24页1、1,第四章、实验,实验五 对流传热系数的测定,2,实验五 对流传热系数的测定,一、实验原理 1、对流传热过程分析 对流传热(对流给热)是指流体中质点发生相对位移而引起的热交换。对流传热仅发生在流体中,与流体的流动状况密切相关。实质上对流传热是流体的对流与热传导共同作用的结果。工业生产中大量遇到的是流体流过固体表面时与固体表面间发生的热量交换。这一过程称为对流给热。,3,一、实验原理,热流体到壁面或壁面到冷流体的热量传递过程,4,一、实验原理,2、对流传热过程的数学描述 流体被冷却时, 流体被加热时 上两式称为牛顿冷却定律。它并非理论推导的结果,它只是一种推论,是一个实验定律,假设Qt。对流传热是一个非常复杂的物理过程,实际上由于有效膜厚度难以测定,牛顿冷却定律只是给出了计算传热速率简单的数学表达式,并未简化问题本身,只是把诸多影响过程的因素都归结到了当中复杂问题简单化表示。,5,一、实验原理,影响因素: (1)间壁传热由对流传热导热对流传热三 个过程组成。 (2)同一管壁界面上的温度以折线表示,且逐 步下降,其层流内层热阻最大,因而温降 也最大。 (3)对流传热是由层流内层的导热和层流
2、外层 的流体质点作相对位移和传热混合的统称。 (4)为简化处理,对流传热作为通过厚度 的 传热边界层的导热处理。必须指出是不存 在的,为了处理问题而假设的。,6,一、实验原理,3、影响对流传热系数的因素 (1) 引起流动的原因 自然对流: 强制对流: (2) 流体的物性 影响较大的物性有:,cp。 (3) 流动型态 层流:流体中主要依靠热传导的方式传热。由于流体的导热系数比金属的导热系数小得多,所以热阻大。 湍流:质点充分混合且层流底层变薄,较大;但Re动力消耗大。,7,一、实验原理,(4)传热面的形状、大小和位置 不同的壁面形状、尺寸影响流型;会造成边界层分离,产生旋涡,增加湍动,使增大。 (1)形状:比如管、板、管束等; (2)大小:比如管径和管长等;D/L越小,湍动程度越小 (3)位置:比如管子得排列方式 对于一种类型的传热面常用一个对对流传热系数有决定性影响的特性尺寸L来表示其大小。 (5)是否发生相变 主要有蒸汽冷凝和液体沸腾。一般情况下,有相变化时对流传热系数较大。,8,一、实验原理,4、获得给热系数的方法 解析法:对所考察的流场建立动量传递、热量传递的衡算方程和速率方程,
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