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换热器影响对流传热系数的因素

2013-11-27 14:45阅读:
换热器影响对流传热系数的因素主要有:
1. 流体的种类和相变化的情况
液体、气体和蒸气的对流传热系数都不相同。牛顿型和非牛顿型流体的也有区别,这里只讨论牛顿型对流传热系数。
流体有无相变化,对传热有不同的影响。
2. 流体的性质
对h影响较大的流体物性有比热、导热系数、密度和粘度等。对同一种流体,这些物性又是温度的函数,而其中某些物性还和压强有关。
3. 流体的流动状态
当流体呈湍流时,随着Re数的增加,滞流内层的厚度减薄,故h就增大。而当流体呈滞流时,流体在热流方向上基本没有混杂流动,故h就较湍流时为小。
4. 流体流动的原因
自然对流是由于流体内部存在温度差,因而各部分的流体密度不同,引起流体质点的相对位移。设ρ1和ρ2分别代表温度为t1和t2两点的密度,则流体因密度差而产生的升力为(ρ1-ρ2)g。若流体的体积膨胀系数为β,单位为1/℃,并以代表Δt温度差(t2- t1),则可得ρ1=ρ2(1+βΔt),于是每单位体积的流体所产生的升力为:
(ρ1-ρ2)g=[ρ2(1+βΔt)-ρ2]g=ρ2βgΔt或(ρ1-ρ2)/g=βΔt
强制对流是由于外力的作用,如泵、搅拌器等迫使流体的流动。
5.
传热面的形状、位置和大小
传热管、板、管束等不同的传热面的形状;管子的排列方式,水平或垂直放置;管径、管长或板的高度等,都影响h值。
目前解决对流传热问题的方法主要有量纲分析法和类比法。常用的量纲分析法有雷莱法和伯金汉法(Buckingham Method), 前者适合于变量数目较少的场合,而当变量数目较多时,后者较为简便,由于对流传热过程的影响因素较多,故需采用伯金汉法。
² 强制对流(无相变)传热过程
根据理论分析及实验研究,对流传热系数h的影响因素有传热设备的尺寸l、流体密度ρ、粘度μ、定压质量热容cp、导热系数k及流速u等物理量,可用h=f(l,ρ、μ、cp、k、u)表示,式中涉及到的基本量纲只有四个。最后可得强制对流(无相变)传热时的无量纲数群关系式Nu=φ(Re,Pr)。

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