9章低温系统中的传热与压降计算基础 传热系数及(摩擦)压降关系式 91无因次准则数 92单相流体的传热与压降 n9,21通道内无相变的对流换热 ■92,2光管内流动的摩擦因子 923管外无相变对流换热 9.24管外无相变摩擦因子 93冷凝对流换热 ■94沸腾换热 95两相流动压降 ■9.5.1绝热两相流摩擦压降 952非绝热两相流压降 9.6换热器计算
第9章 低温系统中的传热与压降计算基础 传热系数及（摩擦）压降关系式 9.1 无因次准则数 9.2 单相流体的传热与压降 9.2.1通道内无相变的对流换热 9.2.2光管内流动的摩擦因子 9.2.3管外无相变对流换热 9.2.4管外无相变摩擦因子 9.3 冷凝对流换热 9.4 沸腾换热 9.5 两相流动压降 9.5.1 绝热两相流摩擦压降 9.5.2 非绝热两相流压降 9.6 换热器计算
91无因次准则数 普朗特准则数 Pr=uCp /K 传热因子 GC 努谢尔特准则数 Nu= a de/K 雷诺准则数 Re= dg/u 摩擦因子(管内) f=(A/∥/ 20D △P/N 摩擦因子(垂直于管束流动)Gm212P
9.1 无因次准则数 普朗特准则数 传热因子 努谢尔特准则数 Nu=αDe/K 雷诺准则数 摩擦因子(管内) 摩擦因子(垂直于管束流动) Pr / = μC K P 3 2 Pr GC j p H •= α Re / = D Ge μ f PL ( ) GDe = ⎛⎝⎜ ⎞⎠ Δ / ⎟ 2 2ρ f P N G ' / / max = Δ 2 2ρ
92单相流体的传热与压降 ■921通道内无相变的对流换热 922光管内流动的摩擦因子 ■923管外无相变对流换热 ■924管外无相变摩擦因子
9.2 单相流体的传热与压降 9.2.1 通道内无相变的对流换热 9.2.2 光管内流动的摩擦因子 9.2.3 管外无相变对流换热 9.2.4 管外无相变摩擦因子
921通道内无相变的对流换热 ■直管,层流(Re3000 n=0023Re02 1+35D,/D
9.2.1 通道内无相变的对流换热 直管，层流 直管和盘管，紊流 ( ) Re 3000 j D H e = + [ ] ( ) Dh − 0 023 1 35 0 2 . Re . /
9.2,2光管内流动的摩擦因子 直管内流动的摩擦因子f与Re数的关系 Re数Re5000 摩擦因子f|f f=0.316Re 025f=0.184Re020 Re 螺旋管内流动的摩擦因子f Re数 41214002<Re<20010Re=1.5×104~105 摩擦因 0.18 D =0.288Re fo =1+0.075Re h D
9.2.2 光管内流动的摩擦因子 直管内流动的摩擦因子f与Re数的关系 Re数 Re5000 摩擦因子f Re 64 f = 250 3160 . Re.f − = 200 1840 . Re.f − = << 5000Re3000 螺旋管内流动的摩擦因子f0 Re数 摩擦因 子f0 h e h e D D Re D D 40 << 2000 54 ×= ~.Re 101051 1 0 = f f h e D D < 40 2 1 4 1 0 07501 ⎟⎟⎠⎞ ⎜⎜⎝⎛ += he DD Re. ff 180 0 360 2880 . h . e DD Re. ff ⎟⎟⎠⎞ ⎜⎜⎝⎛ =
923管外无相变对流换热 纵向间距 流动方向 流动垂直于管束 横向 间距 Jm=026Re04 纵向间距 最小流动面积 横向 流动方向 Jm=0.33Re-04 雷诺数定义为R=D0Gma/p D为管子外径,Gmax为管间的最大单位面积质量流量, 平均温度Tm=1/2+)作为流体的定性温度
9.2.3 管外无相变对流换热 jH = − 0 26 0 4 . Re . jH = − 0 33 0 4 . Re . 雷诺数定义为 Re / = D G0 max μ 流动垂直于管束 D0为管子外径，Gmax为管间的最大单位面积质量流量， 平均温度 T TT m bw = + 1 2/ ( ) 作为流体的定性温度
9.24管外无相变摩擦因子 纵向间距 动方向 ) 流动垂直于管束 横向 =0176+032X(x-)7]Re 纵向间距 最小流动面积 横向 流动方向 =1+047(x- 1081D。-016 x=横向间距/管子外径X=纵向间距管子外径,n=043+(13X1 横向间距与纵向间距的定义见图
9.2.4 管外无相变摩擦因子 f X [ ] L T ( ) X n '. . Re . =+ − − − 0176 0 32 1 0 15 流动垂直于管束 f X [ ] ( ) T ' . Re . . =+ − − − 1 0 470 1 1 08 0 16 横向间距/管子外径； 纵向间距/管子外径， 横向间距与纵向间距的定义见图 n X ( ) = + L XT = X 0 43 113 . ./ L =
9.3冷凝对流换热 1/3 管外垂直表面上层流膜状凝结换热系数h 188Re3 K Re1800 00077Re04 kpg n水平管外膜状凝结换热系数 1/3 151Re -1/3 kpg 管内膜状凝结换热系数 0.38 出口处全部为凝液h=h,|055+209a 进出口都为两相b=b1(1-x03+ 38x076(1-x)0 0.38 P/P
管外垂直表面上层流膜状凝结换热系数 管外垂直表面上湍流膜状凝结换热系数 水平管外膜状凝结换热系数 管内膜状凝结换热系数 出口处全部为凝液 进出口都为两相 Re 1800 h k g μ ρ 2 3 2 1 3 0 4 0 0077 ⎛ ⎝ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ = / . . Re h k g μ ρ 2 3 2 1 3 1 3 151 ⎛ ⎝ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ = − / / . Re h h P P L cr s = + ⎛ ⎝ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ 0 55 2 09 0 38 . . . ( ) ( ) ( ) hh x x x P P L s cr = −+ − ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ 1 0 8 38 1 0 76 0 04 0 38 . . . . . /
94沸腾换热 低温液体在垂直管内的池沸腾 K 0.65 0.35 0.455 0.7 L L/d(T/T h=397 0.70.7 ■低温流体池内核态沸腾关系式ba P.=0, L Stephan的关系式 0.624 0.117 Clark,池沸腾数据的关系式 l/87289 △TT/T =325×10 核态流动沸腾换热 21|g(02-P L 静止N2=00042P06K3S02 流动 B。6×10
9.4 沸腾换热 低温液体在垂直管内的池沸腾 低温流体池内核态沸腾关系式 Stephan的关系式 Clark，池沸腾数据的关系式 核态流动沸腾换热 静止 流动 ( )( ) h K C Ld TT q h M H L L L L i cr fg v L v m = − ⎛ ⎝⎜ ⎞⎠⎟ ⎛⎝⎜ ⎞⎠⎟ 3 97 0 65 0 35 0 455 7 0 7 07 07 0 15 0 25 . / / . . . . . . . . μ ρ σ ρ ρ h Cq C k ( ) = P 0 624 . 0 117 . ρ ω ( ) q h g C T h T T fg l L V Pl fg s cr μ L σ ρ ρ − ⎡ ⎣ ⎢⎢ ⎤⎦⎥⎥ = × ⎛⎝⎜ ⎞⎠⎟ ⎡⎣⎢⎢ ⎤⎦⎥⎥ 1 2 5 1 8 2 89 3 25 10 / / . . /Pr Δ Nu P K S B eP = 0 0042 06 05 0 2 . . . . B hC x q [ ] ( ) 0 =+ − fg 1 1 ρ ρ L V / / Nu NuB B = ⎧⎨⎩10 0041 00 5 . . BB0 4 0 4 6 10 6 10 ×
95两相流动压降 分相流动模型,将两相液体人为地分成气液 两股流体,而且各自具有自己平均速度。 基本假定:两相间无相互作用,也等于说液 相的静压降等于气相的静压降。 ■9.5.绝热两相流摩擦压降 952非绝热两相流压降 ■非绝热两相流摩擦压降 ■非绝热两相流动量压降 非绝热两相流总压降
9.5 两相流动压降 分相流动模型，将两相液体人为地分成气液 两股流体，而且各自具有自己平均速度。 基本假定：两相间无相互作用，也等于说液 相的静压降等于气相的静压降。 9.5.1 绝热两相流摩擦压降 9.5.2 非绝热两相流压降 非绝热两相流摩擦压降 非绝热两相流动量压降 非绝热两相流总压降