化工流体流动3536学时课件.ppt

1、一、流体在管内作强制对流1.流体在光滑圆形直管内作强制湍流(1)低黏度流体nNuPrRe023.08.0或npbiikcuddk)()(023.08.0迪特斯(Dittus)贝尔特(Boelter)关联式一、流体在管内作强制对流 n 的取值应用范围10000Re 120Pr7.060/idL特性尺寸id定性温度2oimtttv 流体被加热4.0nv 流体被冷却3.0n一、流体在管内作强制对流wNu3/18.0PrRe027.0或14.03/18.0)()()(027.0wpbiikcuddk(2)高黏度流体壁面温度下流体的黏度西德尔(Sieder)泰特(Tate)关联式一、流体在管内作强制对流

2、应用范围10000Re 1700Pr7.060/idL特性尺寸id定性温度2oimttt 的取值v 液体被加热v 液体被冷却w05.1w95.0wv 气体0.1w一、流体在管内作强制对流2.流体在光滑圆形直管内作强制层流 应用范围2300Re10/PrReLdi特性尺寸id定性温度2oimtttwiLdNu3/1)Pr(Re86.1或14.03/1)()Pr(Re86.1wiiLddk6700Pr7.0一、流体在管内作强制对流3.流体在光滑圆形直管中呈过渡流 当 Re=230010000v 先按湍流计算8.15Re1061对流传热系数计算方法v 计算结果再乘以校正系数一、流体在管内作强制对流4

3、.流体在弯管内作强制对流)77.11(Rdhhiv 先按直管计算对流传热系数计算方法v 再对计算结果进行校正弯管中的对流传热系数直管中的对流传热系数管子的弯曲半径一、流体在管内作强制对流4.流体在非圆形管内作强制对流3/18.053.021PrRe)(02.0dddkev 将各关联式的管内径改为当量直径对流传热系数计算方法对于套管环隙中用水和空气进行对流传热实验应用范围特性尺寸ed定性温度2oimtttRe=12000220000d1/d2=1.6517二、流体在管外作强制对流1.流体在管束外作强制垂直流动(1)管子的排列方式正三角形30转角三角形60正方形90转角正方形45管子的排列方式tt

4、管中心距二、流体在管外作强制对流(2)对流传热系数的计算对于正三角形与转角正方形排列33.06.0PrRe33.0Nu对于转角三角形与正方形排列33.06.0PrRe26.0Nu应用范围特性尺寸odRe 3000管外径二、流体在管外作强制对流定性温度2oimttt流 速流体通过每排管子中最狭窄通道处的流速。管束排数管束排数为10，否则需乘以校正系数。管束校正系数见(表5-3)【例5-7】【例5-9】自学二、流体在管外作强制对流2.流体在换热器的管间流动(1)换热器的折流挡板管壳式（列管式）换热器折流挡板二、流体在管外作强制对流换热器的折流挡板弓形折流板圆盘形折流板分流形折流板适用于大直径换热器

5、最为常见二、流体在管外作强制对流(2)对流传热系数的计算 多诺呼(Donohue)法应用范围特性尺寸od定性温度2oimttt14.03/16.0)()()(23.0wpookcuddkRe=320000流 速中心附近排管中最狭窄通道处的流速。二、流体在管外作强制对流 凯恩(Kern)法应用范围特性尺寸ed定性温度2oimttt14.03/155.0)()()(36.0wpeekcuddkRe=20001000000流 速根据流体流过管间最大截面积计算。传热当量直径二、流体在管外作强制对流计算ed ooeddtd)4/(422管子正方形排列管子正三角形排列ooeddtd)4/2/3(422最大

6、截面积 A 计算)1(tdzDAo挡板间距换热器外壳直径第五章 传热5.3 对流传热5.3.4 无相变时的强制对流传热系数5.3.5 有相变时的强制对流传热系数一、蒸汽冷凝传热1.蒸汽冷凝传热的方式蒸汽冷凝方式膜状冷凝珠状冷凝凝液润湿壁面，形成一层平滑的液膜。凝液不能润湿壁面，在壁面上杂乱无章地形成小液滴。珠状冷凝膜状冷凝一、蒸汽冷凝传热2.对流传热系数的计算(1)垂直壁面上膜状冷凝的对流传热系数4/13)()(943.0wsatVmmttkLgkLhNu对膜内层流流动，采用分析方法解得蒸汽在饱和温度下的汽化热壁面高度蒸汽饱和温度定性温度2satwmttt一、蒸汽冷凝传热4/13)()(13.

7、1wsatVmttLkgh麦克亚当斯(McAdams)修正式)(68.0wsatpttc罗森奥(Rohsenow)修正式4/13)()(13.1wsatVmttLkgh应用范围1800Ref液膜雷诺数一、蒸汽冷凝传热befudRe液膜雷诺数定义凝液的平均流速设A凝液的流通面积P润湿周边长度w凝液的质量流率则PwAwPAf44Re一、蒸汽冷凝传热单位长度润湿周边上的凝液质量流率令则4RefPw对膜内湍流流动，采用柯克柏瑞德(Kirkbride)公式4.03/12Re)(0076.0fVmgkh定性温度2satwmttt一、蒸汽冷凝传热(2)水平管外膜状冷凝的对流传热系数4/13)()(725.0

8、wsatoVmttdkgh对于单根管垂直列上的管排数对于水平管束4/13)()(725.0wsatoVmttndkgh一、蒸汽冷凝传热1n2n3n4n5n通常各列管排数不等则平均管排数475.075.0275.0121)(zzmnnnnnnn第 z 列上的管排数【例5-12】【例5-13】自学1.液体沸腾传热的方式与分类液体沸腾方式池内沸腾管内沸腾将加热壁面浸入液体的自由表面之下，液体在壁面受热沸腾。液体在管内流动过程中于管内壁发生的沸腾。二、液体沸腾传热自然对流和气泡的扰动强制对流（强制对流沸腾）液体沸腾分类过冷沸腾饱和沸腾加热壁面温度高于液体饱和温度，而液体温度低于其饱和温度。二、液体沸腾

9、传热整体沸腾无论何种沸腾方式，液体沸腾分为两类加热壁面温度高于液体饱和温度，液体温度维持其饱和温度。局部沸腾2.液体沸腾曲线二、液体沸腾传热液体沸腾曲线AB段：自然对流区5toCsatwttt 加热壁面上的流体轻微过热，液体内产生自然对流，没有气泡逸出液面。hSq/、较低二、液体沸腾传热BC段：泡核沸腾区255toC 加热壁面的某些区域生产气泡，其生成速率随 上升而增加，气泡不断脱离壁面上升至液体表面而逸出。t扰动剧烈hSq/二、液体沸腾传热CD段：过渡区25toC 气泡生成速率进一步加快，部分加热面被气膜覆盖，此时仍有部分加热面维持泡核沸腾状态。液膜附加热阻hSq/二、液体沸腾传热DE段：膜

10、状沸腾区 加热面上形成的气泡连成一片，加热面全部被气膜覆盖，形成稳定的气膜。随 的增加，h 基本不变，但由于辐射传热影响，q/S又有上升。t3.液体沸腾传热的影响因素二、液体沸腾传热影响因素液体性质温度差k、h、hntah)(th操作压力psatth加热壁面清洁加热壁面h粗糙加热壁面h、4.沸腾传热系数的计算二、液体沸腾传热(1)罗森奥(Rohsenow)公式3/1)(/PrVLLsfnLgSqCtc饱和液体定压质量热容组合常数（表5-5）气液相界面表面张力二、液体沸腾传热(2)莫斯听斯基(Mostinski)公式7.0102.117.069.04)(1048.1()1081.9(105.0SqRRRphc临界压力对比压力cppR 应用范围kPa3000cpR=0.010.9cSqSq)/(/临界热通量二、液体沸腾传热管束直径oiccSLDRRpSq/)1(38.0)/(9.035.0临界热通量计算加热管长管外壁总传热面积【例5-14】自学练 习 题 目思考题1.列管式换热器的管束有哪些排列方式？2.折流挡板的作用如何，有哪些形式？3.蒸汽冷凝传热有哪些方式?4.液体沸腾传热有哪些方式？5.液体沸腾曲线的形状如何？