對流傳熱系數(shù)關(guān)聯(lián)式對流傳熱系數(shù)的影響因素

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1、1-2-4對流傳熱系數(shù)關(guān)聯(lián)式一、對流傳熱系數(shù)的影響因素實(shí)驗(yàn)表明，影響對流傳熱系數(shù)的因素主要有：1、流體的種類和相變化的情況2、流體的特性：1）流體的導(dǎo)熱系數(shù)λ；2）粘度μ3）比熱容ρcp、密度ρ：ρcp代表單位體積流體所具有的熱容量。4）體積膨脹系數(shù)β：3、流體的流動狀態(tài)層流和湍流的傳熱機(jī)理有本質(zhì)區(qū)別：層流時(shí)，傳熱只是依靠分子擴(kuò)散作用的熱傳導(dǎo)，故h就較湍流時(shí)為??；湍流時(shí)，湍流主體的傳熱為渦流作用的熱對流，但壁面附近層流內(nèi)層中為熱傳導(dǎo)，渦流使得49/14層流內(nèi)層的厚度減薄，溫度梯度增大，故h就增大。湍流時(shí)的對流系數(shù)較大。4、流體流動的原因自然對流和強(qiáng)制對流的流動原因不同。強(qiáng)制

2、對流：設(shè)ρ1和ρ2分別代表溫度為t1和t2兩點(diǎn)的密度，則流體因密度差而產(chǎn)生的升力為(ρ1-ρ2)g。若流體的體積膨脹系數(shù)為β，單位為1/℃，并以Δt代表溫度差(t2-t1)，則可得ρ1=ρ2(１＋βΔt）于是每單位體積的流體所產(chǎn)生的升力為：（ρ1-ρ2）g=[ρ2（１＋βΔt）－ρ2]g=ρ2gβΔt強(qiáng)制對流是由于外力的作用，如泵、攪拌器等迫使流體的流動。強(qiáng)制對流的對流系數(shù)大得多。5、傳熱面的形狀、位置和大小49/14傳熱管、板、管束等不同的傳熱面的形狀;管子的排列方式，水平或垂直放置；管徑、管長或板的高度等，都影響h值。表示傳熱面的形狀、位置和大小的尺寸稱為特征尺寸，用l表

3、示所以，h可以用下式表示:h=f（μ，λ，cp，ρ，u，ρgβΔt，l）（1）二、因次分析對流體無相變化的對流傳熱進(jìn)行因次分析，得到的準(zhǔn)數(shù)關(guān)系式為:（2）式（2）中各準(zhǔn)數(shù)名稱、符號和意義列于下表中。準(zhǔn)數(shù)名稱符號準(zhǔn)數(shù)式意義努塞爾特準(zhǔn)數(shù)（Nusselt）Nu對流傳熱系數(shù)雷諾準(zhǔn)數(shù)（Reynolds)Re確定流動狀態(tài)普蘭特準(zhǔn)數(shù)（Prandtl）Pr物性影響49/14格拉斯霍夫準(zhǔn)數(shù)（Grashof）Gr自然對流影響（3）各準(zhǔn)數(shù)中物理量的意義為:l----傳熱面的特征尺寸，可以是管內(nèi)徑或外徑，或平板高度等,m；Δt----流體與壁面間的溫度差,℃；β----流體的體積膨脹系數(shù),1

4、／℃；在某些情況下，式（3）可簡化如下:自然對流：Nu=f（Pr，Gr）（4）強(qiáng)制對流：Nu=f（Re，Pr）（5）對于各種不同情況下的對流傳熱的具體函數(shù)關(guān)系由實(shí)驗(yàn)決定。在使用由實(shí)驗(yàn)整理得到的α關(guān)聯(lián)式時(shí)，應(yīng)注意以下幾點(diǎn):（1）定性溫度各準(zhǔn)數(shù)中流體的物性應(yīng)按什么溫度查定。（2）特征尺寸Nu、Pr等準(zhǔn)數(shù)中49/14包含的傳熱面尺寸稱為特征尺寸，通常是選取對流體流動和傳熱發(fā)生主要影響的尺寸。分圓管：取內(nèi)徑；非圓管，de′應(yīng)用范圍關(guān)聯(lián)式中Re,Pr等準(zhǔn)數(shù)的數(shù)值范圍等。三、流體無相變時(shí)的對流傳熱系數(shù)（一）、流體在管內(nèi)作強(qiáng)制對流1．流體在圓形直管內(nèi)作強(qiáng)制湍流對流傳熱計(jì)算中，規(guī)定Re＞

5、10000為湍流，2300＜Re＜10000為過渡流。使用關(guān)聯(lián)式應(yīng)注意其具體條件。（1）低粘度（＜2倍常溫水的粘度）流體（6）或（7）式中n值視熱流方向而異，當(dāng)流體被加熱時(shí)，n=0.4；被冷卻時(shí)，n=0.3。應(yīng)用范圍Re＞10000，0.7＜Pr＜120；管長與管徑比＞60。49/14若＜60時(shí)，可將由式4-70算得的α乘以進(jìn)行校正。特征尺寸Re、Nu等準(zhǔn)數(shù)中的l取為管內(nèi)徑di。定性溫度取為流體進(jìn)、出口溫度的算術(shù)平均值。（2）高粘度的液體（8）令＝，則（9）式中項(xiàng)也是考慮熱流方向的校正項(xiàng)。應(yīng)用范圍Re＞10000，0.7＜Pr＜16700，＞60。特征尺寸取為管內(nèi)徑di。定性

6、溫度除取壁溫外，均取為液體進(jìn)、出口溫度的算術(shù)平均值。49/142．流體在圓形直管內(nèi)作強(qiáng)制滯流流體在管內(nèi)作強(qiáng)制滯流時(shí)，應(yīng)考慮自然對流的效應(yīng)，并且熱流的方向?qū)Ζ恋挠绊懸哺语@著，情況比較復(fù)雜，關(guān)聯(lián)式的誤差比湍流的為大。當(dāng)管徑較小，流體與壁面間的溫度差較小，流體的μ/ρ值較大時(shí)，自然對流對強(qiáng)制滯流傳熱的影響可以忽略，此時(shí)對流傳熱系數(shù)可以用下式求算，即:（10）應(yīng)用范圍Re<2300，0.6100。特征尺寸管內(nèi)徑di。定性溫度除取壁溫外，均取流體進(jìn)、出口溫度的算術(shù)平均值。　應(yīng)指出，通常在換熱器的設(shè)計(jì)中，為了提高總傳熱系數(shù)，流體多呈湍流流動。3.流體在圓形直管中作

7、過渡流49/14當(dāng)Re=2300～10000時(shí)，對流傳熱系數(shù)可先用湍流時(shí)的公式計(jì)算，然后把算得的結(jié)果乘以校正系數(shù)Φ，即可得到過渡流下的對流傳熱系數(shù)?！　　　　　　　　　　　　　?11)4.流體在彎管內(nèi)作強(qiáng)制對流流體在彎管內(nèi)流動時(shí)，由于受離心力的作用，增大了流體的湍動程度，使對流傳熱系數(shù)較直管內(nèi)的大，此時(shí)α可用下式計(jì)算，即:　　　　　　　　　　(12)　　式中α′----彎管中的對流傳熱系數(shù)，W/(·℃)；　　　　　α---直管中的對流傳熱系數(shù)，W/(·℃)；　　　　　d---管內(nèi)徑，m；　　