化工流体流动3536学时课件

一、流体在管内作强制对流1.流体在光滑圆形直管内作强制湍流

(1)低黏度流体或迪特斯(Dittus)－贝尔特(Boelter)关联式一、流体在管内作强制对流1.流体在光滑圆形直管内作强制湍流1一、流体在管内作强制对流n

的取值应用范围特性尺寸定性温度流体被加热流体被冷却一、流体在管内作强制对流n的取值应用范围特性尺寸定性温度2一、流体在管内作强制对流或(2)高黏度流体壁面温度下流体的黏度西德尔(Sieder)－泰特(Tate)关联式一、流体在管内作强制对流或(2)高黏度流体壁面温度下流体的黏3一、流体在管内作强制对流应用范围特性尺寸定性温度的取值液体被加热液体被冷却气体一、流体在管内作强制对流应用范围特性尺寸定性温度的取值4一、流体在管内作强制对流2.流体在光滑圆形直管内作强制层流

应用范围特性尺寸定性温度或一、流体在管内作强制对流2.流体在光滑圆形直管内作强制层流5一、流体在管内作强制对流3.流体在光滑圆形直管中呈过渡流

当Re=2300～10000先按湍流计算对流传热系数计算方法计算结果再乘以校正系数一、流体在管内作强制对流3.流体在光滑圆形直管中呈过渡流当6一、流体在管内作强制对流4.流体在弯管内作强制对流先按直管计算对流传热系数计算方法再对计算结果进行校正弯管中的对流传热系数直管中的对流传热系数管子的弯曲半径一、流体在管内作强制对流4.流体在弯管内作强制对流先按直管7一、流体在管内作强制对流4.流体在非圆形管内作强制对流将各关联式的管内径改为当量直径对流传热系数计算方法对于套管环隙中用水和空气进行对流传热实验应用范围特性尺寸定性温度Re=12000～220000d1/d2=1.65～17一、流体在管内作强制对流4.流体在非圆形管内作强制对流将各8二、流体在管外作强制对流1.流体在管束外作强制垂直流动(1)

管子的排列方式正三角形转角三角形正方形转角正方形管子的排列方式管中心距二、流体在管外作强制对流1.流体在管束外作强制垂直流动(1)9二、流体在管外作强制对流(2)对流传热系数的计算对于正三角形与转角正方形排列对于转角三角形与正方形排列应用范围特性尺寸Re>3000管外径二、流体在管外作强制对流(2)对流传热系数的计算对于正三角形10二、流体在管外作强制对流定性温度流速流体通过每排管子中最狭窄通道处的流速。管束排数管束排数为10，否则需乘以校正系数。管束校正系数见(表5-3)【例5-7】～【例5-9】自学二、流体在管外作强制对流定性温度流速流体通过每排管子11二、流体在管外作强制对流2.流体在换热器的管间流动(1)换热器的折流挡板管壳式（列管式）换热器折流挡板二、流体在管外作强制对流2.流体在换热器的管间流动(1)换热12二、流体在管外作强制对流换热器的折流挡板弓形折流板圆盘形折流板分流形折流板适用于大直径换热器最为常见二、流体在管外作强制对流换热器的折流挡板弓形折流板圆盘形折流13二、流体在管外作强制对流(2)对流传热系数的计算①多诺呼(Donohue)法应用范围特性尺寸定性温度Re=3～20000流速中心附近排管中最狭窄通道处的流速。二、流体在管外作强制对流(2)对流传热系数的计算①多诺呼(14二、流体在管外作强制对流②

凯恩(Kern)法应用范围特性尺寸定性温度Re=2000～1000000流速根据流体流过管间最大截面积计算。传热当量直径二、流体在管外作强制对流②凯恩(Kern)法应用范围特性尺15二、流体在管外作强制对流管子正方形排列管子正三角形排列最大截面积

A

计算挡板间距换热器外壳直径二、流体在管外作强制对流管子正方形排列管子正三角形排列最大截16第五章传热5.3

对流传热5.3.4无相变时的强制对流传热系数5.3.5有相变时的强制对流传热系数第五章传热5.3对流传热5.3.4无相变时的强制对17一、蒸汽冷凝传热1.蒸汽冷凝传热的方式蒸汽冷凝方式膜状冷凝√珠状冷凝凝液润湿壁面，形成一层平滑的液膜。凝液不能润湿壁面，在壁面上杂乱无章地形成小液滴。珠状冷凝膜状冷凝一、蒸汽冷凝传热1.蒸汽冷凝传热的方式蒸汽膜状冷凝√珠状冷凝18一、蒸汽冷凝传热2.对流传热系数的计算(1)垂直壁面上膜状冷凝的对流传热系数对膜内层流流动，采用分析方法解得蒸汽在饱和温度下的汽化热壁面高度蒸汽饱和温度定性温度一、蒸汽冷凝传热2.对流传热系数的计算(1)垂直壁面上膜状冷19一、蒸汽冷凝传热麦克亚当斯(McAdams)修正式罗森奥(Rohsenow)修正式应用范围液膜雷诺数一、蒸汽冷凝传热麦克亚当斯(McAdams)修正式罗森奥(R20一、蒸汽冷凝传热液膜雷诺数定义凝液的平均流速设—凝液的流通面积—润湿周边长度—凝液的质量流率则一、蒸汽冷凝传热液膜雷诺数定义凝液的平均流速设—凝液的流通面21一、蒸汽冷凝传热单位长度润湿周边上的凝液质量流率令则对膜内湍流流动，采用柯克柏瑞德(Kirkbride)公式定性温度一、蒸汽冷凝传热单位长度润湿周边上的凝液质量流率令则对膜内湍22一、蒸汽冷凝传热(2)水平管外膜状冷凝的对流传热系数对于单根管垂直列上的管排数对于水平管束一、蒸汽冷凝传热(2)水平管外膜状冷凝的对流传热系数对于单根23一、蒸汽冷凝传热通常各列管排数不等则平均管排数第z

列上的管排数【例5-12】～【例5-13】自学一、蒸汽冷凝传热通常各列管排数不等则平均管排数第z列上的241.液体沸腾传热的方式与分类液体沸腾方式池内沸腾管内沸腾将加热壁面浸入液体的自由表面之下，液体在壁面受热沸腾。液体在管内流动过程中于管内壁发生的沸腾。二、液体沸腾传热自然对流和气泡的扰动强制对流（强制对流沸腾）1.液体沸腾传热的方式与分类液体沸腾池内沸腾管内沸腾将加热壁25液体沸腾分类过冷沸腾饱和沸腾加热壁面温度高于液体饱和温度，而液体温度低于其饱和温度。二、液体沸腾传热整体沸腾无论何种沸腾方式，液体沸腾分为两类加热壁面温度高于液体饱和温度，液体温度维持其饱和温度。局部沸腾液体沸腾过冷沸腾饱和沸腾加热壁面温度高于液体饱和温度，而液体262.液体沸腾曲线二、液体沸腾传热液体沸腾曲线AB段：自然对流区oC加热壁面上的流体轻微过热，液体内产生自然对流，没有气泡逸出液面。较低2.液体沸腾曲线二、液体沸腾传热液体沸腾曲线AB段：自然对流27二、液体沸腾传热BC段：泡核沸腾区oC加热壁面的某些区域生产气泡，其生成速率随上升而增加，气泡不断脱离壁面上升至液体表面而逸出。扰动剧烈～二、液体沸腾传热BC段：泡核沸腾区oC加热壁28二、液体沸腾传热CD段：过渡区oC气泡生成速率进一步加快，部分加热面被气膜覆盖，此时仍有部分加热面维持泡核沸腾状态。液膜附加热阻～二、液体沸腾传热CD段：过渡区oC气泡生成29二、液体沸腾传热DE段：膜状沸腾区加热面上形成的气泡连成一片，加热面全部被气膜覆盖，形成稳定的气膜。随的增加，h

基本不变，但由于辐射传热影响，q/S又有上升。二、液体沸腾传热DE段：膜状沸腾区加热面上形303.液体沸腾传热的影响因素二、液体沸腾传热影响因素液体性质温度差～～～操作压力～～加热壁面清洁加热壁面粗糙加热壁面～3.液体沸腾传热的影响因素二、液体沸腾传热影响因素液体温度～314.沸腾传热系数的计算二、液体沸腾传热(1)

罗森奥(Rohsenow)公式饱和液体定压质量热容组合常数（表5-5）气－液相界面表面张力4.沸腾传热系数的计算二、液体沸腾传热(1)罗森奥(Ro32二、液体沸腾传热(2)

莫斯听斯基(Mostinski)公式临界压力对比压力应用范围R=0.01～0.9临界热通量二、液体沸腾传热(2)莫斯听斯基(Mostinski)公式33二、液体沸腾传热管束直径临界热通量计算加热管长管外壁总传热面积【例5-14】自学二、液体沸腾传热管束临界热通量计算加热管长管外壁总传热面积【34练习题目思考题1.列管式换热器的管束有哪些排列方式？2.折流挡板的作用如何，有哪些形式？3.蒸汽冷凝传热有哪些方式?4.液体沸腾传热有哪些方式？5.液体沸腾曲线的形状如何？练习题目思考题1.列管式换热器的管束有哪些排列方式？35一、流体在管内作强制对流1.流体在光滑圆形直管内作强制湍流

(1)低黏度流体或迪特斯(Dittus)－贝尔特(Boelter)关联式一、流体在管内作强制对流1.流体在光滑圆形直管内作强制湍流36一、流体在管内作强制对流n

的取值应用范围特性尺寸定性温度流体被加热流体被冷却一、流体在管内作强制对流n的取值应用范围特性尺寸定性温度37一、流体在管内作强制对流或(2)高黏度流体壁面温度下流体的黏度西德尔(Sieder)－泰特(Tate)关联式一、流体在管内作强制对流或(2)高黏度流体壁面温度下流体的黏38一、流体在管内作强制对流应用范围特性尺寸定性温度的取值液体被加热液体被冷却气体一、流体在管内作强制对流应用范围特性尺寸定性温度的取值39一、流体在管内作强制对流2.流体在光滑圆形直管内作强制层流

应用范围特性尺寸定性温度或一、流体在管内作强制对流2.流体在光滑圆形直管内作强制层流40一、流体在管内作强制对流3.流体在光滑圆形直管中呈过渡流

当Re=2300～10000先按湍流计算对流传热系数计算方法计算结果再乘以校正系数一、流体在管内作强制对流3.流体在光滑圆形直管中呈过渡流当41一、流体在管内作强制对流4.流体在弯管内作强制对流先按直管计算对流传热系数计算方法再对计算结果进行校正弯管中的对流传热系数直管中的对流传热系数管子的弯曲半径一、流体在管内作强制对流4.流体在弯管内作强制对流先按直管42一、流体在管内作强制对流4.流体在非圆形管内作强制对流将各关联式的管内径改为当量直径对流传热系数计算方法对于套管环隙中用水和空气进行对流传热实验应用范围特性尺寸定性温度Re=12000～220000d1/d2=1.65～17一、流体在管内作强制对流4.流体在非圆形管内作强制对流将各43二、流体在管外作强制对流1.流体在管束外作强制垂直流动(1)

管子的排列方式正三角形转角三角形正方形转角正方形管子的排列方式管中心距二、流体在管外作强制对流1.流体在管束外作强制垂直流动(1)44二、流体在管外作强制对流(2)对流传热系数的计算对于正三角形与转角正方形排列对于转角三角形与正方形排列应用范围特性尺寸Re>3000管外径二、流体在管外作强制对流(2)对流传热系数的计算对于正三角形45二、流体在管外作强制对流定性温度流速流体通过每排管子中最狭窄通道处的流速。管束排数管束排数为10，否则需乘以校正系数。管束校正系数见(表5-3)【例5-7】～【例5-9】自学二、流体在管外作强制对流定性温度流速流体通过每排管子46二、流体在管外作强制对流2.流体在换热器的管间流动(1)换热器的折流挡板管壳式（列管式）换热器折流挡板二、流体在管外作强制对流2.流体在换热器的管间流动(1)换热47二、流体在管外作强制对流换热器的折流挡板弓形折流板圆盘形折流板分流形折流板适用于大直径换热器最为常见二、流体在管外作强制对流换热器的折流挡板弓形折流板圆盘形折流48二、流体在管外作强制对流(2)对流传热系数的计算①多诺呼(Donohue)法应用范围特性尺寸定性温度Re=3～20000流速中心附近排管中最狭窄通道处的流速。二、流体在管外作强制对流(2)对流传热系数的计算①多诺呼(49二、流体在管外作强制对流②

凯恩(Kern)法应用范围特性尺寸定性温度Re=2000～1000000流速根据流体流过管间最大截面积计算。传热当量直径二、流体在管外作强制对流②凯恩(Kern)法应用范围特性尺50二、流体在管外作强制对流管子正方形排列管子正三角形排列最大截面积

A

计算挡板间距换热器外壳直径二、流体在管外作强制对流管子正方形排列管子正三角形排列最大截51第五章传热5.3

对流传热5.3.4无相变时的强制对流传热系数5.3.5有相变时的强制对流传热系数第五章传热5.3对流传热5.3.4无相变时的强制对52一、蒸汽冷凝传热1.蒸汽冷凝传热的方式蒸汽冷凝方式膜状冷凝√珠状冷凝凝液润湿壁面，形成一层平滑的液膜。凝液不能润湿壁面，在壁面上杂乱无章地形成小液滴。珠状冷凝膜状冷凝一、蒸汽冷凝传热1.蒸汽冷凝传热的方式蒸汽膜状冷凝√珠状冷凝53一、蒸汽冷凝传热2.对流传热系数的计算(1)垂直壁面上膜状冷凝的对流传热系数对膜内层流流动，采用分析方法解得蒸汽在饱和温度下的汽化热壁面高度蒸汽饱和温度定性温度一、蒸汽冷凝传热2.对流传热系数的计算(1)垂直壁面上膜状冷54一、蒸汽冷凝传热麦克亚当斯(McAdams)修正式罗森奥(Rohsenow)修正式应用范围液膜雷诺数一、蒸汽冷凝传热麦克亚当斯(McAdams)修正式罗森奥(R55一、蒸汽冷凝传热液膜雷诺数定义凝液的平均流速设—凝液的流通面积—润湿周边长度—凝液的质量流率则一、蒸汽冷凝传热液膜雷诺数定义凝液的平均流速设—凝液的流通面56一、蒸汽冷凝传热单位长度润湿周边上的凝液质量流率令则对膜内湍流流动，采用柯克柏瑞德(Kirkbride)公式定性温度一、蒸汽冷凝传热单位长度润湿周边上的凝液质量流率令则对膜内湍57一、蒸汽冷凝传热(2)水平管外膜状冷凝的对流传热系数对于单根管垂直列上的管排数对于水平管束一、蒸汽冷凝传热(2)水平管外膜状冷凝的对流传热系数对于单根58一、蒸汽冷凝传热通常各列管排数不等则平均管排数第z

列上的管排数【例5-12】～【例5-13】自学一、蒸汽冷凝传热通常各列管排数不等则平均管排数第z列上的591.液体沸腾传热的方式与分类液体沸腾方式池内沸腾管内沸腾将加热壁面浸入液体的自由表面之下，液体在壁面受热沸腾。液体在管内流动过程中于管内壁发生的沸腾。二、液体沸腾传热自然对流和气泡的扰动强制对流（强制对流沸腾）1.液体沸腾传热的方式与分类液体沸腾池内沸腾管内沸腾将加热壁60液体沸腾分类过冷沸腾饱和沸腾加热壁面温度高于液体饱和温度，而液体温度低于其饱和温度。二、液体沸腾传热整体沸腾无论何种沸腾方式，液体沸腾分为两类加热壁面温度高于液体饱和温度，液体温度维持其饱和温度。局部沸腾液体沸腾过冷沸腾饱和沸腾加热壁面温度高于液体饱和温度，而液体612.液体沸腾曲线二、液体沸腾传热液体沸腾曲线AB段：自然对流区oC加热壁面上的流体轻微过热，液体内产生自然对流，没有气泡逸出液面。较低2.液体沸腾曲线二、液体沸腾传热液体沸腾曲线AB段：自然对流62二、液体沸腾传热BC段：泡核沸腾区oC加热壁面的某些区域生产气泡，其生成速率随上升而增加，气泡不断脱离壁面上升至液体表面而逸出。扰动剧烈～二、液体沸腾传热BC段：泡核沸腾区oC加热壁63二、液体沸腾传热CD