对流传热系数

第三节对流传热回忆：什么是对流传热？强制对流----湍流流动的流体与外界的传热自然对流----静止流体、层流流动流体与外界的传热对流传热系数，W/m2K边界层是对流传热的主要热阻所在。ttwQ牛顿冷却定律：

流向近壁面传热放大图第三节对流传热获得的主要方法：理论分析法解析求解、数值求解实验法：半理论半经验方法，是目前的主要方法。牛顿冷却定律：一、实验法求影响的因素主要有：

1.引起流动的原因：自然对流和强制对流2.流动型态：层流或湍流3.流体的性质：、、cp、等4.传热面的形状、大小、位置：如圆管与平板、垂直与水平、管内与管外等5.有相变与无相变：cp或汽化潜热r量纲分析法：回忆第一章有关内容

用量纲分析法、再结合实验，建立经验关系式。定理：一、实验法求------格垃晓夫数Gr是雷诺数的一种变形，相当于自然对流时的“雷诺数”无因次数群：-----努塞尔数，表示导热热阻与对流热阻之比-----普朗特数，反映物性的影响。一般地，气体的Pr<1，液体的Pr>1一、实验法求故定性温度：确定物性的温度，有两种主体平均温度

膜温二、各种情形下的经验式（一）

无相变时当Gr>25000，需考虑自然对流对传热的影响，式（5-65）乘上一个大于1的校正系数：1、管内层流时0.6<Pr<6700，Gr<25000（自然对流影响可以忽略），温差（壁温与流体主体温度之差）不大。使用范围为：

管子的进口段，恒壁温、Re<2300、思考：为什么需乘上一个大于1的校正系数？---传热主要以导热方式为主（有时有自然对流）二、各种情形下的经验式2、管内湍流（5-63）熟记、常用二、各种情形下的经验式2、管内湍流（式5-63）思考1：与u、d有何比例关系？思考2：为什么加热时n取0.4，冷却时取0.3？∵气体的Pr<1，液体的Pr>1等温液体被加热或气体被冷却液体被冷却或气体被加热速度分布时，变大时，变小Why？Why？因为：管内未充分发展，层流底层较薄，热阻较小。

若不满足适用范围时，需修正：

（1）对于短管，L/d<50乘上一个大于1的校正系数，见图5-25（2）当壁面与流体主体温差较大时，需引入一个校正项：教材式（5-64）（5）非圆形管的强制湍流：上式仍可使用，但需将d换成de（4）弯管内：乘上一个大于1的校正系数：式（5-68）（3）过渡流：乘上一个小于1的校正系数：式（5-67）Why？二、各种情形下的经验式3、管外强制对流（3）流体在管壳间的对流传热：IIIIII（1）流体横向流过单管传热：见图5－27（2）流体横向流经管束（管簇）的传热：处处不同，需平均。式（5-71）有挡板，Re>100即可达到湍流。式（5-72）二、各种情形下的经验式4、自然对流（大空间）C、n为经验常数。

式（5-75）二、各种情形下的经验式（二）有相变竖直壁面：先层流，后湍流

层流：式（5-79）、式（5-79b）湍流：式（5-82）1、冷凝传热

膜状冷凝：液膜是主要热阻水平圆管外：层流：式（5-80）水平管束：膜状冷凝传热的强化：减薄冷凝液液膜厚度；选择正确的蒸汽流动方向；在传热面上垂直方向上刻槽或安装若干条金属丝等；用过热蒸汽；及时排放不凝性气体。第一排的与单管相似，第二排的比第一排小，第三排的比第二排小，……若干排后，基本上不变。平均比单排的小（式5-80与5-80a对比）。膜状冷凝：二、各种情形下的经验式2、沸腾传热（大容积）（1）产生沸腾现象的必要条件：液体过热、

有汽化核心（2）沸腾传热机理：气泡的不断形成、长大、脱离壁面，热量随气泡被带入液体内部；同时引起液体的搅动。二、各种情形下的经验式（3）大容积沸腾传热的沸腾曲线twts沸腾曲线过热度不大，气泡没有；

膜状沸腾

自然对流核状沸腾工业上常用二、各种情形下的经验式（4）核状沸腾传热系数的主要影响因素：

表面粗糙度：粗糙表面大，但粗糙度达到一定极限后，就基本上没影响了。过热度：与t的2～3次方成正比。二、各种情形下的经验式对流传热系数小结注意经验式的适用范围、定性温度、定性尺寸的数量级空气中水中总之：油类中返回目录第六节辐射传热一、基本概念1、什么是辐射传热？2、吸收率、发射率、透过率热辐射线波长在0.4m~40m，主要有可见光、红外线靠电磁波传热的方式，称为～。自然界中凡是温度在0K以上的物体，都会不停地向四周发射热辐射能。3．黑体、白体、透热体、灰体灰体----以相同的吸收率吸收所有波长的热辐射能的物体。工业用的大多数固体材料可近似为灰体。----透热体，如单原子或对称双原子构成的气

体（He，

H2，O2

等）吸收率A＝1反射率R＝1透过率D＝1----绝对黑体，如没有光泽的黑漆----绝对白体或镜体，如十分光亮的金属如图可见，实际物体的辐射特性曲线过于复杂，工程上为方便处理，以灰体近似替代实际物体。！！！注意：灰体是一种假想体。二、物体的辐射（发射）能力辐射能力：单位时间、单位面积上对所有波长辐射线的辐射

能量，用E表示，单位W/m2。又称发射能力。根据普朗克量子理论，有

1、黑体的辐射能力Eb所有物体中，黑体的发射能力最强。---斯蒂芬—波尔茨曼定律

二、物体的辐射（发射）能力----黑度（或辐射率）属物性，与材料性质和温度、浓度等有关3、与A的关系-----克希霍夫定律2、灰体的辐射能力E灰体

黑体T1T2EEbAEb

T

T比黑体的小。对虚线所示面能量衡算：如图两壁面无限大且相距很近。注意：只是数值上相等发射能力强的吸收能力也强三、两灰体组成的封闭体系的辐射传热速率如图两物体之间的辐射传热量QAB不仅与两物体的发射能力有关，还与两者的相互位置、周围环境的对其辐射有关，很复杂。本节重点讨论两灰体组成的封闭体系的辐射传热速率的计算。QAB环境环境三、两灰体组成的封闭体系的辐射传热速率影响角系数的因素：两物体间的距离r、两物体表面积A、两物体的放置角度θ等。1、角系数辐射能被拦截的百分数，用12、

21表示可以证明：三、两灰体组成的封闭体系的辐射传热速率思考2：如图，两相距很近的无限大平板，角系数为多少？思考1：如图，由N个面组成的闭合体，任一面的所有角系数之和为多少？三、两灰体组成的封闭体系的辐射传热速率----投入辐射,W/m2-----有效辐射，

W/m22、几个概念物体与环境交换的热量物体环境三、两灰体组成的封闭体系的辐射传热速率3、对两灰体组成的封闭体系的辐射传热速率Q1-2：对灰体1（灰体2）表面作热量衡算，有：J1G1三、两灰体组成的封闭体系的辐射传热速率对灰体1与灰体2之间的任一面作热量衡算，有：表面热阻表面热阻J1J2空间热阻加和定理三、两灰体组成的封闭体系的辐射传热速率（式5-98，式5-102）三、两灰体组成的封闭体系的辐射传热速率（式5-98，式5-102）1-2=1，A1=A2=A小1-2=1，（式5-97）具体地：1-2=1，（式5-101）A1=A小三、两灰体组成的封闭体系的辐射传热速率思考：如图所示，写出两无限大平行平板之间平行插入第三块板时的辐射传热量计算式。表面热阻空间热阻空间热阻表面热阻表面热阻表面热阻三、两灰体组成的封闭体系的辐射传热速率对照：两无限大平行平板之间的辐射传