回顾1.影响对流传热系数α的因素？(1）强制对流？引起流动的原因（自然对流？(2)流动形态（层流、流）？(3)流体的物性（p，μ，，℃,，体积膨胀系数β）(4)是否发生相变（α相变〉α无相变(5)传热面的形状、位置和大小
（1）引起流动的原因（自然对流？强制对流？） （2）流动形态（层流、湍流）？ （3）流体的物性（ρ，µ，λ，cp，体积膨胀系数β） （4）是否发生相变（ α相变 > α无相变） （5） 传热面的形状、位置和大小 1.影响对流传热系数α的因素？ 回顾 1
2.对流传热过程的量纲分析（白金汉元定理）Cpu-ulpG, =gβtlp2αlduduppN.Re:元=元u?九AVCpp=v/a对流传热与惯性力与粘性浮升力与粘性动量扩散与厚度为l的力之比。扰动力之比。反映热量扩散之流体层内的比。表征了了由于流体中加剧，壁面处热传导之比。的温度梯度增流体的动量温度差引起密反映了对流大，对流传热传递能力与度差所导致的的强弱。大系数增大。浮升力对对流热量传递能于1.传热的影响。力的相对强弱。2
2 2. 对流传热过程的量纲分析(白金汉π定理） 对流传热与 厚度为l的 流体层内的 热传导之比。 反映了对流 的强弱。大 于1. u l N α λ = µ ν duρ du Re = = 惯性力与粘性 力之比。扰动 加剧，壁面处 的温度梯度增 大，对流传热 系数增大。 P r C P µ λ = 动量扩散与 热量扩散之 比。表征了 流体的动量 传递能力与 热量传递能 力的相对强 弱。 3 2 r 2 g tl G β ρ µ ∆ = 浮升力与粘性 力之比 。反映 了由于流体中 温度差引起密 度差所导致的 浮升力对对流 传热的影响。 / Cp µ ρ λ ρ = =v/a
3.对流传热系数的经验关联式流体在管内的强制对流(1)圆形直管内的流Nu = 0.023 Re 0.8 Prn.7dupα = 0.023A流体被加热n=0.4流体被冷却n=0.3
3 3.对流传热系数的经验关联式 (1)圆形直管内的湍流 n Nu 0.023Re Pr 0.8 = p n du c d 0.023 ( ) ( ) 0.8 λ µ µ λ ρ α = 流体被加热 n＝0.4 流体被冷却 n＝0.3 一、流体在管内的强制对流
（2）圆形管内强制层流关联式和适用条件()1Nu = 1.86(Re Pr适用条件：R1000.6< P < 6700(3)圆形直管内过渡流时表面传热系数6×105@=1<1α'= pαRe1.8(4)圆形弯管内的强制对流二次环流，湍动程度增加，α增加，流动阻力损失增加dα'=(1+1.772Rd2)0.53 Re0.8 Pr用d代替d计算α=0.02号（5）非圆形管强制瑞流4
4 （2）圆形管内强制层流 关联式和适用条件 （3）圆形直管内过渡流时表面传热系数 （4） 圆形弯管内的强制对流 二次环流，湍动程度增加，α增加，流动阻力损失增加 （5）非圆形管强制湍流 用de代替di 计算 1 3 0.14 1.86(Re Pr ) ( ) i w d Nu L µ µ = 适用条件：Re / 100 α φα ' = 1 Re 6 10 1 1.8 5 < × φ = − ' (1 1.77 ) di R α α = + 3 1 0.53 0.8 1 2 0.02 ( ) Re Pr d d de λ α =
、管外强制对流的对流传热系数1、流体横向流过单管不同Re下流体横向流过圆管时局部努塞尔数的变化流体横向流过管束的表面传热系数2错列传热效果比直列好。3、流体在列管换热器管壳间的传热挡板形式：圆形、圆缺形
5 二、管外强制对流的对流传热系数 1、 流体横向流过单管 不同Re下流体横向流过圆管时局部努塞尔数的变化 2、 流体横向流过管束的表面传热系数 错列传热效果比直列好。 3、流体在列管换热器管壳间的传热 挡板形式：圆形、圆缺形
4、提高对流传热系数的途径1）流体作瑞流流动时的传热系数远大于层流时的传热系数并且Re↑，α↑，应力求使流体在换热器内达到端流流动。2）瑞流时，圆形直管中的对流传热系数0.8Cpud,up1Pα = 0.023P2dα = 0. 023 C,°4 20 (pu)0.8当n=0.4时，do.2μ6
4、提高对流传热系数的途径 1）流体作湍流流动时的传热系数远大于层流时的传热系数， 并且Re↑，α↑，应力求使流体在换热器内达到湍流流动。 2）湍流时，圆形直管中的对流传热系数 n r i i P d u d 0.8 0.023 = µ λ ρ α 当n = 0.4时, ( ) µ λ ρ α 0 2 0.4 0.6 0.8 0.023 . p d C u = 6 P r C P µ λ =
α与流速u的0.8次方呈正比，与管径d的0.2次方呈反比在流体阻力允许的情况下，增大流速比减小管径对提高对流传热系数的效果更为显著3）流体在换热器管间流过时，在管外加折流板时u0.5s0.14()"(（)α=Bα = 0.36d0.45对流传热系数与流速u的0.55次方成正比，而与当量直径d.的0.45次方成反比
α与流速u的0.8次方呈正比，与管径d的0.2次方呈反比， 在流体阻力允许的情况下，增大流速比减小管径对提高对流 传热系数的效果更为显著。 3）流体在换热器管间流过时，在管外加折流板时 0.14 3 1 0.55 0.36 = w e p e d u C d µ µ λ µ µ λ ρ α 0.45 0.55 de u α = B 对流传热系数与流速u的0.55次方成正比，而与当量直径 de的0.45次方成反比 7
设置折流板提高流速和缩小管子的当量直径，对加大对流传热系数均有较显著的作用，4）不论管内还是管外，提高流u都能增大对流传热系数，但是增大u，流动阻力一般按流速的平方增加，应根据具体情况选择最佳的流速。5）除增加流速外，可在管内装置如麻花铁或选用螺纹管的方法增加流体的瑞动程度，对流传热系数增大，但此时能耗增加
设置折流板提高流速和缩小管子的当量直径，对加大对流传热 系数均有较显著的作用。 4) 不论管内还是管外，提高流u都能增大对流传热系数，但是增 大u，流动阻力一般按流速的平方增加，应根据具体情况选择最佳 的流速。 5）除增加流速外，可在管内装置如麻花铁或选用螺纹管的方法， 增加流体的湍动程度，对流传热系数增大，但此时能耗增加。 8
4.5.4流体有相变时的对流传热系数15:5031、蒸汽冷凝时的对流传热系数L1）蒸汽冷凝的方式(e)a)膜状冷凝：(b)(a)(e)滴状冷凝(a）、（b)膜状冷凝若冷凝液能够浸润壁面，在壁面上形成一完整的液膜b）滴状冷凝：若冷凝液体不能润湿壁面，由于表面张力的作用，冷凝液在壁面上形成许多液滴，并沿壁面落下
4.5.4 流体有相变时的对流传热系数 1、蒸汽冷凝时的对流传热系数 1）蒸汽冷凝的方式 a) 膜状冷凝： 若冷凝液能够浸润壁面，在壁面上形成一完整的液膜。 b) 滴状冷凝： 若冷凝液体不能润湿壁面，由于表面张力的作用， 冷凝液在壁面上形成许多液滴，并沿壁面落下。 9
2）膜状冷凝的传热系数a)蒸汽在垂直管外或垂直平板侧的冷凝假设：1冷凝液的物性为常数，可取平均液膜温度下的数值一蒸汽冷凝成液体时所传递的热量，仅仅是冷凝潜热。蒸汽静止不动，对液膜无摩擦阻力。④冷凝液膜呈层流流动，传热方式仅为通过液膜进行的热传导10
2）膜状冷凝的传热系数 a)蒸汽在垂直管外或垂直平板侧的冷凝。 假设： ① 冷凝液的物性为常数，可取平均液膜温度下的数值。 ② 一蒸汽冷凝成液体时所传递的热量，仅仅是冷凝潜热。 ③ 蒸汽静止不动，对液膜无摩擦阻力。 ④ 冷凝液膜呈层流流动，传热方式仅为通过液膜进行的热传导。 10