高职高专化工原理教学课件-陆美娟版-传热-4-4-对流传热(二)、传热计算(一)

复习牛顿冷却定律对流传热系数的计算一、无相变对流传热系数的计算1、管内强制对流2、管外强制对流◆

管束排列方式：直列（正方形）、错列（正三角形）

（1）流体横向流过管束的对流传热直列错列x2x1dx1x2d错列传热效果比直列好

（2）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：流动阻力↑，壳程压降↑的重要因素。作用：●提高湍动程度，↑α，强化传热；

●

加固、支撑壳体。圆缺折流板示意图管板挡板切割度：25%D特征尺寸：流道的当量直径正方形排列d0t可采用关联式：正三角形排列流速的确定：按最大流通截面(最小流速)计算Dh

说明：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。d0t

3、自然对流传热

温度差引起流体密度不均，导致流体流动。五、有相变化的对流传热

A、冷凝的两种方式？哪一种的热阻要小一些？工业上多数是什么冷凝方式？

B、不凝气体对冷凝传热有什么影响？

C、工业上一般不采用过热蒸汽作为加热的热源，为什么？

D、沸腾传热曲线的三个组成部分？通常应控制在什么区域操作？在教材上找到下列问题的答案1、有相变对流传热的特点②相变过程有其特殊传热规律，传热更为复杂；③分为蒸汽冷凝与液体沸腾两种情况。①相变过程中产生大量相变热（潜热）2、蒸汽冷凝膜状冷凝滴状冷凝（2）冷凝方式

①膜状冷凝蒸汽相→液膜表面→固体壁面

②滴状冷凝凝液结为小液滴，有裸露壁面，直接传递相变热。③α滴状冷凝＞α膜状冷凝，工业上多为膜状冷凝。（1）优点：饱和蒸汽具有恒定的温度，操作时易于控制，蒸汽冷凝的对流传热系数较大。热阻主要集中于液膜（3）膜状冷凝的传热系数①蒸汽在水平管外冷凝（a）水平单管外冷凝（b）水平管束水平管外膜状冷凝②

蒸汽在垂直管外或壁面上的冷凝（b）液膜湍流

（a）液膜层流

◆膜状冷凝过程

αx(4)影响冷凝传热的因素

不凝性气体的影响：形成气膜，对流传热系数大幅度下降。蒸汽凝液不凝气换热器应定期排放不凝气体

蒸气过热程度的影响：如果过热程度较高，将有相当部分壁面用于过热蒸汽的冷却，在蒸汽内部存在温度梯度和热阻，从而大大降低给热系数。工业上一般不采用过热蒸汽作为加热的热源。蒸气流速的影响：流速不大时，影响可忽略流速较大时，且与液膜同向，α增大流速较大时，且与液膜反向，α

减小（5）冷凝传热过程的强化设法减小液膜厚度；设法获得滴状冷凝。(1)沸腾分类：池内沸腾、管内沸腾3、液体沸腾传热过热度↑，汽化核心数↑，气泡产生和长大的速度↑，使沸腾加剧，沸腾传热膜系数↑。说明：由于气泡产生，使液体扰动↑（2）池内沸腾现象0.11.010102103αABCDEF自然对流核状沸腾膜状沸腾稳定区不稳定膜状沸腾温度差和对流传热系数关系Δt=(tw-ts)/℃（3）大容积饱和沸腾曲线

说明：工业上，应严格控制在核状沸腾区内操作

（4）影响沸腾传热的因素加热壁面的影响：

粗糙壁面,α↑，光滑的壁面,α

↓；

被油脂污染的壁面,α

↓，清洁表面,α

↑；

水平管束沸腾传热，上排管α

↓。物性、温差、压强、加热表面状况等（5）沸腾传热膜系数

参看有关手册，管外沸腾传热更为常用。六、对流传热小结2、半经验半理论的工程研究方法对流传热（复杂）引入δt热传导如何求α量纲分析法（应用范围较广）纯经验公式注意：定性温度，特征尺寸，适用范围4.4传热计算1、热负荷与传热速率一、热量衡算（1）都是单位时间的传热量（2）热负荷强调的是换热任务，是对换热器的要求（3）传热速率强调的是换热器的性能忽略过程热损失，Q吸=Q放（4）换热器的传热速率须大于至少等于热负荷2、无相变传热热负荷的计算t2

T1t1

T2可确定载热体用量蒸汽→

冷凝→

降温3、仅有相变传热热负荷的确定

若将10kg/s的100℃饱和水蒸汽用于加热某冷流体后变为40℃的水，求蒸汽放出的热量。K—传热系数，表示换热设备性能的重要参数，其值越大，则换热器换热性能越好。K的来源：实验测定

取实际生产的经验数据

计算di、do、dm二