烟气对流换热系数.docx

烟气对流换热系数烟气对流换热系数(一)对流换热计算式 关系式 以下汇总了工程中最常见的几类对流换热问题的对流换热计算关系式，适用边界条件，已定准那么的适用范围，特征尺寸与定性温度的选取方法 一、拂过平板的强迫对流换热 应留意区分层流和湍流两种流态 ( 一般忽视过渡流段 ) ，恒壁温与恒热流两种典型的边界条件，以及局部 Nu 数和平均 Nu 数 沿平板强迫对流换热准那么数关联式汇总 留意：定性温度为边界层的平均温度，即 tm=w t+tf2 二、管内强迫对流换热 (1) 流淌状况 不同于外部流淌的情形，无论层流或者湍流都存在流淌入口段和充分开展段，两者的长度差异很大计算管内流淌和换热时，速度必需取为截面平均速度 (2) 换热状况 管内热边界层也同样存在入口段和充分开展段，只有在流体的 Pr 数大致等于 1 的时候，两个边界层的入口段才重合理解并精确把握两种典型边界条件 ( 恒壁温与恒热流 ) 下流体截面平均温度的沿程改变规律，对管内对流换热计算有着特别重要的意义 (3) 准那么数方程式 要留意区分不同关联式所针对的边界条件，因为层流对边界条件的敏感程度明显高于湍流时。

还须要特殊指出，绝大多数管内对流换热计算式 5f 对工程上的光滑管，假如遇到粗糙管，运用类比率关系式效果可能更好下表汇总了不同流态和边界条件下管内强迫对流换热计算最常用的一些准那么数关联式 (4) 非圆截面管道 仅湍流可以用当量直径的概念处理非圆截面管道的对流换热问题层流时即运用当量直径的概念也无法将不同截面形态管道换热的计算式全部统一 三、绕流圆柱体的强迫对流换热 流体绕圆柱体流淌时，流淌边界层与拂过平板时有很大的不同出现脱体流淌和沿程局部 Nu 数发生大幅度升降改变的根本缘由 横掠单根圆管的对流换热计算式还被扩展到非圆管的情形 关联式： 定性温度为主流温度，定型尺寸为管外径，速度取管外流速最大值当 Prf ＞ 10 时，Prf的幂次应改为 O.36 ，上述关联式的适用范围是 O.7 ＜Prf＜ 500 ； 1 ＜ Ref ＜ 10 6 ； 对于空气近似取 Pr 0.37 f ＝ 0.7 ，故 Prf＝ 0.88 四、绕流管束的强迫对流换热 这是工程中用得最多的流体换热方式之—它的流淌和换热的根本特征与单管时一样，但增加了排列方式、管间距以及排数三个新的影响因素。

除了光管管束以外，在气体外部绕流换热的场合，各种型式的肋片管柬在工程领域里用得越来越普遍肋片的型式极多，已经公开发表的计算式不必须与实际运用的肋片管一样，选择计算公式时应留意这个问题 各式定性温度用流体在管束中的平均温度，定型尺寸为管外径； Re 中的速度用流通截面最窄处的流速 ( 即管束中的最大流速 ) 其中ε z 管排修正系数， S为管间距 管排修正系数ε 五、自然对流换热 因温度差引起的自然对流边界层和强迫流淌明显不一样，它具有单峰形态，这种速度分布是在密度差和流体粘性的共同作用下形成的自然对流换热时速度场和温度场相互锅合，因此求解比强迫流淌更困难些 自然对流换热计算中出现了一个新的已定准那么数— Gr 数它是确定自然对流流淌状态的根本因素自然对流换热对物体的形态、朝向特殊敏感，选取准那么数方程时应赐予足够的留意极限状况下甚至可能转变成纯导热近年在自然对流换热领域出现较多形式困难、自变量覆盖面广的新准那么数关联式，它们适应了计算机计算的须要 有限空间中的自然对流是流淌和换热形态都相当困难的—类情形，工程上经常简化为按“导热”的形式来处理，并由此引入当量导热系数的概念。

Nu δ 及 Gr δ 的定型尺寸均为夹层厚度δ；定性温度为： 竖直夹层高度 ， H 为 六、根本要求及例题 娴熟应用准那么数方程求解对流换热系数及换热量 例题 1 、流量为 120kg /h 的机油在内径为 13mm 的管内流淌，并从 101 ℃ 冷却到 60 ℃ 管子内壁温度为 20 ℃ 试计算所需管长 L 和对流换热系数 h ? 解：〔 1 〕查物性值，流体温度 ℃ 机油的物性值为ρf= 852.02kg /m3 ，λf=0.138W/〔m·℃〕，c pf =2131J/〔kg·℃〕， Prf=490 ， ν f =37.5×10-6m 2/s ，μ f = 0.03195kg/〔m·s〕 〔 2 〕求雷诺准那么 Re 流体流速 =0.295m /s 雷诺数 〔 3 〕试算假定 RePr =102.2 ＜ 2200 ，流淌为层流 ＞ 10 选用准那么关联式，即 代入确定数据得 ， (a) 由热平衡得 hπdiL(tf -tw )=mcp (tf’-tf”) 烟气对流换热系数(二)对流换热计算式 关系式 返回到上一层 以下汇总了工程中最常见的几类对流换热问题的对流换热计算关系式，适用边界条件，已定准那么的适用范围，特征尺寸与定性温度的选取方法。

一、拂过平板的强迫对流换热 应留意区分层流和湍流两种流态 ( 一般忽视过渡流段 ) ，恒壁温与恒热流两种典型的边界条件，以及局部 Nu 数和平均 Nu 数 沿平板强迫对流换热准那么数关联式汇总 留意：定性温度为边界层的平均温度，即 二、管内强迫对流换热 (1) 流淌状况 不同于外部流淌的情形，无论层流或者湍流都存在流淌入口段和充分开展段，两者的长度差异很大计算管内流淌和换热时，速度必需取为截面平均速度 (2) 换热状况 管内热边界层也同样存在入口段和充分开展段，只有在流体的 Pr 数大致等于 1 的时候，两个边界层的入口段才重合理解并精确把握两种典型边界条件 ( 恒壁温与恒热流 ) 下流体截面平均温 度的沿程改变规律，对管内对流换热计算有着特别重要的意义 (3) 准那么数方程式 要留意区分不同关联式所针对的边界条件，因为层流对边界条件的敏感程度明显高于湍流时还须要特殊指出，绝大多数管内对流换热计算式 5f 对工程上的光滑管，假如遇到粗糙管，运用类比率关系式效果可能更好下表汇总了不同流态和边界条件下管内强迫对流换热计算最常用的一些准那么数关联式。

(4) 非圆截面管道 仅湍流可以用当量直径的概念处理非圆截面管道的对流换热问题层流时即运用当量直径的概念也无法将不同截面形态管道换热的计算式全部统一 三、绕流圆柱体的强迫对流换热 流体绕圆柱体流淌时，流淌边界层与拂过平板时有很大的不同出现脱体流淌和沿程局部 Nu 数发生大幅度升降改变的根本缘由 横掠单根圆管的对流换热计算式还被扩展到非圆管的情形 关联式： 定性温度为主流温度，定型尺寸为管外径，速度取管外流速最大值当 Prf ＞ 10 时，Prf的幂次应改为 O.36 ，上述关联式的适用范围是 O.7 ＜Prf＜ 500 ； 1 ＜ Ref ＜ 10 6 ； 对于空气近似取 Pr 四、绕流管束的强迫对流换热 这是工程中用得最多的流体换热方式之—它的流淌和换热的根本特征与单管时一样，但增加了排列方式、管间距以及排数三个新的影响因素除了光管管束以外，在气体外部绕流换热的场合，各种型式的肋片管柬在工程领域里用得越来越普遍肋片的型式极多，已经公开发表的计算式不必须与实际运用的肋片管一样，选择计算公式时应留意这个问题 0.37 f ＝ 0.7 ，故 Prf＝ 0.88 。

各式定性温度用流体在管束中的平均温度，定型尺寸为管外径； Re 中的速度用流通截面最窄处的流速 ( 即管束中的最大流速 ) 其中ε z 管排修正系数， S1 、 S2 为管间距 管排修正系数εz 五、自然对流换热 因温度差引起的自然对流边界层和强迫流淌明显不一样，它具有单峰形态，这种速度分布是在密度差和流体粘性的共同作用下形成的自然对流换热时速度场和温度场相互锅合，因此求解比强迫流淌更困难些 自然对流换热计算中出现了一个新的已定准那么数— Gr 数它是确定自然对流流淌状态的根本因素自然对流换热对物体的形态、朝向特殊敏感，选取准那么数方程时应赐予足够的留意极限状况下甚至可能转变成纯导热近年在自然对流换热领域出现较多形式困难、自变量覆盖面广的新准那么数关联式，它们适应了计算机计算的须要 1 、无限空间自然对流换准那么数方程 2 、有限空间自然对流换准那么数方程 有限空间中的自然对流是流淌和换热形态都相当困难的—类情形，工程上经常简化为按“导热”的形式来处理，并由此引入当量导热系数的概念。

Nu δ 及 Gr δ 的定型尺寸均为夹层厚度δ；定性温度为： ， H 为竖直夹层高度 六、根本要求及例题 娴熟应用准那么数方程求解对流换热系数及换热量 烟气对流换热系数(三)对流换热公式汇总与分析 对流换热公式汇总与分析 流体与固体壁干脆接触时所发生的热量传递过程，称为对流换热，它已不是根本传热方式本文尝试对对流换热进展简洁分类并对无相变对流换热公式简洁汇总与分析 对流换热 类型 公式 适用范围 对流换热的根本计算形式——牛顿冷却公式： q=h(tw-tf) (W/m2) 或Am2上热流量 F=h(tw-tf) (W) 上式中外表传热系数h最为关键，外表传热系数是众多因素的函数，即 h=f(u,tw,tf,l,cp,r,a,m,l) 综上所述，由于影响对流换热的因素许多，因此对流换热的分析与计算将分类进展，本文所涉及的典型换热类型如表1所示 表1典型换热类型 1. 受迫对流换热 1.1 内部流淌 1.1.1 圆管内受迫对流换热 (1)层流换热公式 西德和塔特提出的常壁温层流换热关联式为 Nuf=1.86Re 1/3f d1/3mf0.14 Pr()() lmw 1/3f d1/3mf0.14 或写成 Nuf=1.86(Pef)() lmw式中引用了几何参数准那么 d ，以考虑进口段的影响。

l mf 适用范围：0.48