大连理工大学：《化工原理》课程教学资源（PPT课件讲稿）第四章 传热（4.5）对流传热系数关联式

一、对流传热系数的影响 第四章 因素 传热 、对流传热过程的因次 分析 三、流体无相变时的对流 传热系数 第五节 对流传热系数关联式四、流体有相变时的对流 传热系数 下页 國国 2021/2/24

2021/2/24 第四章 传热 一、对流传热系数的影响 因素 二、对流传热过程的因次 分析 三、流体无相变时的对流 传热系数 四、流体有相变时的对流 传热系数 第五节 对流传热系数关联式

、对流传热系数的影响因素 流体的种类和相变化的情况 2、流体的物性 1)导热系数 滞流内层的温度梯度一定时,流体的导热系数愈大,对 流传热系数也愈大。 2)粘度 流体的粘度愈大,对流传热系数愈低 3)比热和密度 2021/2/24 上页下及

2021/2/24 一、对流传热系数的影响因素 1、流体的种类和相变化的情况 2、流体的物性 1）导热系数 滞流内层的温度梯度一定时，流体的导热系数愈大，对 流传热系数也愈大。 2）粘度 流体的粘度愈大，对流传热系数愈低。 3）比热和密度

:单位体积流体所具有的热容量。 P pef值愈大,流体携带热量的能力愈强,对流传热的强 度愈强 (4)体积膨胀系数 体积膨胀系数β值愈大,密度差愈大,有利于自然对流 对强制对流也有一定的影响 3、流体的温度 4、流体流动状态 湍流的对流传热系数远比滞流时的大。 2021/2/24 上页/下

2021/2/24 ρcp：单位体积流体所具有的热容量。 ρcp值愈大，流体携带热量的能力愈强，对流传热的强 度愈强。 （4）体积膨胀系数 体积膨胀系数β值愈大，密度差愈大，有利于自然对流 。对强制对流也有一定的影响。 3、流体的温度 4、流体流动状态 湍流的对流传热系数远比滞流时的大

5、流体流动的原因 强制对流:由于外力的作用 然对流:由于流体内部存在温度差,使得各部分 的流体密度不同,引起流体质点的位移 单位体积的流体所受的浮力为: (e,-poglpo( 1+ BAt)-polg=PoBgAt 6、传热面的性状、大小和位置 2021/2/24 上页下及

2021/2/24 5、流体流动的原因 强制对流： 自然对流： 由于外力的作用 由于流体内部存在温度差，使得各部分 的流体密度不同，引起流体质点的位移 单位体积的流体所受的浮力为： ( −  )g =   ( +  )−  g =  gt 1 0 0 0 0 1 t 6、传热面的性状、大小和位置

因次分析法在对流传热中的应用 1、流体无相变时的强制对流传热过程 列出影响该过程的物理量,并用一般函数关系表示: a=f(,p,,Cn,元,a) 确定无因次准数π的数目 i=n-m=7-4=3 兀0, 2021/2/24 上页下及

2021/2/24 二、因次分析法在对流传热中的应用 1、流体无相变时的强制对流传热过程 •列出影响该过程的物理量，并用一般函数关系表示： f (l c u)  = ，，， p ，， •确定无因次准数π的数目 i = n−m = 7−4 = 3 1 =( 2 ， 3 ）

确定准数的形式 (1)列出物理量的因次 物理量因次 物理量C 因次 Mot LM/2/210|Mm/lLO 2)选择m个物理量作为个无因次准数的共同物理量 不能包括待求的物理量 不能同时选用因次相同的物理量 选择的共同物理量中应包括该过程中所有的基本因次。 2021/2/24 上页下页返回

2021/2/24 •确定准数的形式 (1)列出物理量的因次 物理量因次 物理量 因 次  M T 3  l L  3 M L  M L p c L T L  2 2   ML T 3  u (2)选择m个物理量作为i个无因次准数的共同物理量 •不能包括待求的物理量 •不能同时选用因次相同的物理量 •选择的共同物理量中应包括该过程中所有的基本因次

选择、4、、作为三个无因次准数的共同物理量 (3)因次分析 将共同物理量与余下的物理量分别组成无因次准数 uu a 2=128"p z3=12(14n"n 对丌而言,实际因次为: M、hM、L、,M M LO=L OT 0T 2021/2/24 上页下页返回

2021/2/24 选择l、λ、μ、u作为三个无因次准数的共同物理量 (3)因次分析 将共同物理量与余下的物理量分别组成无因次准数     a b c d = l u 1     e f g h = l u 2 p i j k m  = l   u c 3 对π1而言，实际因次为： ( ) ( ) ( ) ( ) 3 3 0 0 0 0 T L M L M T ML M L T L a b c d      =

b+C+1=0 a=1 atb-ctd=0 b=-1 → 3b-c-d-3=0 =0 b-1=0 d=0 71 al dL=N lup= re e r Nu=f(Re, Pr) —流体无相变时强制对流时的准数关系式 2021/2/24 上页下页返回

2021/2/24b+c +1= 0 a +b−c + d = 0 −3b−c −d −3 = 0 −b −1= 0  b = −1 c = 0 d = 0 a =1      l  = l = −1 1 = Nu Re 2 = =    lu Pr 3 = =    p c Nu = f (Re, Pr) ——流体无相变时强制对流时的准数关系式

2、自然对流传热过程 a=f(l, n, Cp, p,u, pgBAt 包括7个变量,涉及4个基本因次, C 丌1=0(x2,mz3)丌1 丌2=-=Pr p2gB△t Nu=f(Gr, Pr) —自然对流传热准数关系式 2021/2/24 上页下页返回

2021/2/24 2、自然对流传热过程 f (l c g t)  = ，， p ，，，  包括7个变量，涉及4个基本因次， ( , ) 1 =  2  3 Nu l = =   1 Pr 2 = =    p c Gr l g t =  = 2 3 2 3     Nu = f (Gr,Pr) ——自然对流传热准数关系式

准数的符号和意义 准数名称符号准数式 意义 努塞尔特准数 NuOl (Nusselt 表示对流传热的系数 雷诺准数 (Reynolds Re 确定流动状态的准数 普兰特准数 P (Prandtl 表示物性影响的准数 格拉斯霍夫准数 g△tp (Grashof Gr 2 表示自然对流影响的准数 2021/2/24 上页下页返回

2021/2/24 准数的符号和意义 准数名称 符号 准数式 意义 努塞尔特准数 （Nusselt） Nu  l 表示对流传热的系数 雷诺准数 （Reynolds） Re  lu 确定流动状态的准数 普兰特准数 （Prandtl） Pr  c p  表示物性影响的准数 格拉斯霍夫准数 （Grashof） Gr 2 3 2  gtl  表示自然对流影响的准数