传热
 
对流传热

  传热,即热量的传递,是自然界中普遍存在的物理现象。凡是有温度差存在的物系之间,就会导致热量从高温处向低温处的传递的传热过程。
 

  解决传热问题,都需要从总的传热速率方程出发,即:
   
式中:Q--冷流体吸收或热流体放出的热流量,W;
   K--传热系数,
   A--传热面积,
   --平均传热温差,℃。

传热的基本方式
  根据热量传递机理的不同,传热基本方式有三种,即热传导、对流和辐射。
·热传导
  热传导又称导热。是指热量从物体的高温部分向同一物体的低温部分、或者从一个高温物体向一个与它直接接触的低温物体传热的过程。
·对流传热
  对流传热是依靠流体的宏观位移,将热量由一处带到另一处的传递现象。在化工生产中的对流传热,往往是指流体与固体壁面直接接触时的热量传递。
·辐射传热
  又称为热辐射,是指因热的原因而产生的电磁波在空间的传递。物体将热能变为辐射能,以电磁波的形式在空中传播,当遇到另一物体时,又被全部或部分地吸收而变为热能。

作为换热设备,我们主要关心的热传导和对流传热。

    对流传热大多是指流体与固体壁面之间的传热,其传热速率与流体性质及边界层的状况密切相关。如图在靠近壁面处引起温度的变化形成温度边界层。温度差主要集中在层流底层中。假设流体与壁面的温度差全部集中在厚度为δ1'的有效膜内,该膜既不是热边界层,也非流动边界层,而是一集中了全部传热温差并以导热方式传热的虚拟膜。对流传热速率方程可用牛顿冷却定律来描述,该定律是一个实验定律:
   

   
  对两侧流体,均可使用牛顿冷却定律,即:
    Q=αAΔt
  式中:Q----对流传热的热流量,W;
     A----对流传热面积,m2;
     Δt----壁面温度与壁面法向上流体的平均温度之差,K;
     α----比例系数,称为表面传热系数,W/(m².K)

  对流传热过程的计算,归结为如何获取一般由实验 测定,采用科学的试验方法。
表面传热系数的影响因素   特征数的物理意义 特征数


 

流动状态的影响
   层流底层薄,
   动力消耗大。
强制对流和自然对流的影响
   强制对流:外部机械作功,一般u较大,故较大。
   自然对流:依靠流体自身密度差造成的循环过程,一般u较小,也较小。
流体物性的影响
  的影响:
  的影响:
  的影响: 单位体积流体的热容量大,则较大
   的影响:
   定性温度:各种表面传热系数所用数据的特征温度。
传热面条件的影响
   不同的壁面形状、尺寸影响流型;会造成边界层分离,产 生旋涡,增加湍动,使增大。
   定型尺寸:对表面传热系数有决定性影响的特征尺寸。
相变化的影响
   一般情况下,有相变化时表面传热系数较大,机理各不相同,复杂。

 

努塞尔数

   =壁面温度梯度/平均温度梯度
   称为无因次温度梯度。平均温度梯度一定,壁面温度梯度越大,Nu越大,越大,有效膜越薄。
   按热边界层理论,壁面温度梯度恒大于平均温度梯度,所以,努塞尔数恒大于1。
雷诺数
   惯性力和粘滞力的比值,反映流动状态对的影响。
普兰特数      v---动量扩散系数 α---热扩散系数
 该公式反映了热扩散和动量扩散的相互关系。反映流动边界层厚度和热边界层厚度的相对厚度。
     格拉晓夫数(又称升浮力数)
     反映自然对流程度的特征数。

对流传热的分类:

   无相变化传热: 强制对流
          自然对流

   有相变传热:  蒸汽冷凝
          液体沸腾
无相变化时对流传热过程的因次分析

  利用因次分析的方法可获得描述对流传热的几个重要的特征数:
  
  (努塞尔数)
  (雷诺数)
  (普朗特数)
  (格拉晓夫数)

[来源:来自网络] [作者:不详] [日期:08-11-29] [热度:]

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