如何计算对流传热系数
传热效率计算公式
传热效率计算公式传热效率是指在传热过程中所消耗的能量与所传递的能量之间的比值。
计算传热效率的公式可以通过不同传热方式来确定。
下面将分别介绍对流传热、辐射传热和传导传热的传热效率计算公式。
一、对流传热的传热效率计算公式：对流传热是指通过传热介质（如气体或液体）进行传热的方式。
对流传热效率通常由Nu数（Nusselt数）来表示，可以通过以下公式进行计算：Nu=h*L/λ其中，Nu为Nusselt数，h为对流传热系数（W/(m^2·K)），L为待传热表面的特征长度（m），λ为传热介质的导热系数（W/(m·K)）。
传热效率η可以通过Nusselt数（Nu）和表面积比（A^*）来计算，公式如下：η=Nu*A^*/A其中，A^*为受热表面积，A为总表面积。
二、辐射传热的传热效率计算公式：辐射传热是指通过电磁波辐射进行传热的方式。
辐射传热效率可以通过以下公式计算：η=q/(σ*A*(T1^4-T2^4))其中，q为辐射传热速率（W），σ为斯特藩-玻尔兹曼常数（5.67×10^(-8)W/(m^2·K^4)），A为辐射表面积（m^2），T1和T2为被辐射表面和周围环境的温度（K）。
三、传导传热的传热效率计算公式：传导传热是指通过物质内部原子、分子之间的振动或传递方式进行传热的方式。
传导传热效率可以通过以下公式计算：η=(T1-T2)/(T1-T∞)其中，T1为热源温度（K），T2为待传热物体的温度（K），T∞为周围环境温度（K）。
综上所述，传热效率的计算公式取决于传热方式的不同。
通过对流传热、辐射传热和传导传热的计算公式的运用，可以有效地评估和分析传热系统的传热效率。
传热系数k的计算公式
传热系数k的计算公式传热是物质内部或物质之间的热量传递过程，是热力学中的重要概念。
在工程领域中，传热是一个非常重要的问题，因为它涉及到许多工程应用，如热交换器、锅炉、冷却塔等。
传热系数k是一个重要的参数，它描述了热量在物质中的传递速率。
本文将介绍传热系数k的计算公式及其应用。
传热系数k的定义传热系数k是一个描述热量传递速率的参数，它表示单位时间内单位面积上的热量传递量与温度差之比。
传热系数k的单位是W/(m2·K)，其中W表示热量，m2表示面积，K表示温度。
传热系数k越大，热量传递速率越快。
传热系数k的计算公式传热系数k的计算公式是：k = Q/(A×ΔT)其中，Q表示单位时间内传递的热量，A表示传热面积，ΔT表示温度差。
传热系数k的计算公式可以用于各种传热过程的计算，如对流传热、辐射传热和传导传热。
对流传热的传热系数k计算公式对流传热是指热量通过流体的传递过程。
对流传热的传热系数k可以通过下面的公式计算：k = h×L其中，h表示对流传热系数，L表示传热长度。
对流传热系数h是一个描述流体内部传热速率的参数，它表示单位时间内单位面积上的热量传递量与温度差之比。
对流传热系数h的单位是W/(m2·K)，其中W表示热量，m2表示面积，K表示温度。
传热长度L是指热量传递的距离。
辐射传热的传热系数k计算公式辐射传热是指热量通过辐射的传递过程。
辐射传热的传热系数k可以通过下面的公式计算：k = εσ(T1+T2)(T1^2+T2^2)其中，ε表示辐射率，σ表示斯特藩-玻尔兹曼常数，T1和T2分别表示两个物体的温度。
辐射率ε是一个描述物体辐射能力的参数，它表示单位时间内单位面积上的辐射能量与温度差之比。
斯特藩-玻尔兹曼常数σ是一个物理常数，它表示单位时间内单位面积上的辐射能量与温度差的四次方之比。
传导传热的传热系数k计算公式传导传热是指热量通过物质内部的传递过程。
传导传热的传热系数k可以通过下面的公式计算：k = λA/L其中，λ表示热导率，A表示传热面积，L表示传热长度。
对流传热系数的计算公式
对流传热系数的计算公式
对流传热系数是热传导中的一种传热方式，常用于热交换器、冷却塔、加热器等传热设备的设计与计算中。
对于流体在壁面上的流动，其对流传热系数与流速、温度、粘度等变量密切相关。
在实际应用中，针对不同的流体与流动状态，可采用不同的计算公式。
下面列举几种常用的对流传热系数计算公式：
1. 自然对流传热系数公式：
h = 1.13 * (gβΔT)^1/4
其中，h为对流传热系数，g为重力加速度，β为热膨胀系数，ΔT为壁面温度与流体温度的差值。
2. 强制对流传热系数公式：
Nu = CRe^mPr^n
其中，Nu为努塞尔数，Re为雷诺数，Pr为普朗特数，C、m、n 为经验系数。
3. 线性对流传热系数公式：
h = kΔT
其中，k为比例常数，ΔT为温度差值。
需要注意的是，以上公式仅适用于理想条件下的流动状态，而实际应用中因存在多种不确定因素，其计算结果仅供参考，具体设计与计算仍需进行实际测试与验证。
- 1 -。
各种对流换热过程的特征及其计算公式
各种对流换热过程的特征及其计算公式对流换热是指热量通过传导和传导的方式从一个物体转移到另一个物体的过程。
在许多工程和自然现象中，对流换热都起着重要的作用。
下面是各种对流换热过程的特征及其计算公式。
1.强制对流换热：强制对流换热是指通过对流传热介质（如气体或液体）的外力驱动，使热量从一个物体转移到另一个物体的过程。
其特征包括：-较高的传热速率：由于外力使传热介质保持流动状态，因此强制对流传热速率较高。
-计算公式：Q=h*A*(Ts-T∞)其中，Q是传热速率，h是对流换热系数，A是传热面积，Ts是表面温度，T∞是流体温度。
2.自然对流换热：自然对流换热是指在没有外力驱动的情况下，通过自然气流或自然对流传热介质（如气体或液体）进行热量传输的过程。
其特征包括：-由温度差引起的自然循环：由于温度差异造成的密度差异，导致气体或液体在物体表面形成循环，从而传热。
-计算公式：Q=α*A*ΔT其中，Q是传热速率，α是自然对流换热系数，A是传热面积，ΔT 是温度差。
3.相变换热：相变换热是指物体在相变过程中吸收或释放的热量。
其特征包括：-温度保持不变：当物体处于相变过程中时，温度保持不变，热量主要用于相变过程。
-计算公式：Q=m*L其中，Q是传热速率，m是物体的质量，L是单位质量的相变潜热。
4.辐射换热：辐射换热是指通过电磁辐射传播热量的过程。
其特征包括：-不需要传热介质：辐射传热不需要传热介质，可以在真空中传递热量。
-计算公式：Q=ε*σ*A*(Th^4-Tc^4)其中，Q是传热速率，ε是辐射率，σ是斯特藩-玻尔兹曼常数，A 是物体表面积，Th和Tc分别是辐射物体和周围环境的温度。
总结：不同的对流换热过程具有不同的特征和计算公式。
在实际应用中，根据具体的情况选择适当的计算公式可以帮助我们准确计算和分析热量的传递过程。
要注意，实际的对流换热过程可能是多种换热方式的复合，需要综合考虑不同的换热方式。
对流传热系数公式
对流传热系数公式对流传热系数是研究传热问题中的一个重要参数，它描述了流体和固体之间传热的能力。
在工程和科学领域中，对流传热系数的计算和应用具有广泛的应用。
本文将介绍对流传热系数的定义、计算方法以及影响其数值的因素。
一、对流传热系数的定义对流传热系数是指单位面积上单位时间内通过对流传热而传递的热量与温度差之比。
它通常用符号h表示，单位为W/(m^2·K)。
对流传热系数的数值越大，表示流体与固体之间传热的能力越强。
二、对流传热系数的计算方法对流传热系数的计算方法主要有经验公式法和实验测定法。
1. 经验公式法经验公式法是根据大量实验数据得到的经验公式来估算对流传热系数。
常用的经验公式有Dittus-Boelter公式、Churchill-Bernstein 公式、Sieder-Tate公式等。
这些公式通常依赖于流体性质、流动速度、流动状态以及传热表面的几何形状等因素。
2. 实验测定法实验测定法是通过实验直接测定对流传热系数的数值。
常用的实验方法有热平衡法、电阻法、热电偶法等。
这些实验方法可以根据具体情况选择合适的方法来进行对流传热系数的测定。
三、影响对流传热系数的因素对流传热系数的数值受到多个因素的影响，主要包括以下几个方面：1. 流体性质流体性质是影响对流传热系数的重要因素之一。
不同流体的传热特性不同，例如气体的传热性能通常较差，而液体的传热性能较好。
此外，流体的物理性质如密度、导热系数、粘度等也会影响对流传热系数的数值。
2. 流动速度流动速度是影响对流传热系数的另一个重要因素。
一般来说，流速越大，对流传热系数越大。
这是因为流体在高速流动时，会产生较大的摩擦和湍流，从而增强了传热的能力。
3. 流动状态流动状态是指流体的流动形式，可以分为层流和湍流两种。
在层流状态下，流体沿着固体表面形成规则的层流运动，传热较为有序。
而在湍流状态下，流体运动混乱，传热更为强烈。
一般来说，湍流状态下的对流传热系数要大于层流状态下的对流传热系数。
对流换热系数怎么计算
对流换热系数怎么计算对流传热系数一般指表面传热系数。
对流传热基本计算式——牛顿冷却公式中的比例系数，以前又称为对流换热系数，是由流体内部各部分质点发生宏观运动而引起的热量传递过程，只能发生在有流体流动的场合单位是w/(㎡*k)，含义是对流换热速率，反应了对流传热的快慢，对流传热系数越大，表示对流传热越快。
原理表面传热系数通常靠实验方法确认。
流体的热传导促进作用对于对流成套过程存有非常大影响。
流体流动时与壁面出现摩擦，摩擦力并使流体运动中断，越紧邻壁面的流体流动速度减少越多，紧扣壁面的流体几乎停滞不前。
在摩擦的迟滞促进作用明显影响范围内，壁面附近构成一层很厚的流动边界层。
流体流动速度越大，流体对壁面的冲刷促进作用越弱，流动边界层越厚，薄薄的流动边界层之所以令人高度关注是因为构成与它有关的成套边界层(也表示温度边界层)。
不论是壁冷却流体还是流体冷却壁，热流都必须通过成套边界层展开热传导传达。
在返回成套边界层步入主流区之后，流体对流混合促进作用进一步增强。
边界层的热传导热阻形成对流成套热阻的主要部分，成套温差的大部分促进作用在薄薄的边界层。
表面传热系数是对流传热基本计算式——牛顿冷却公式（newton‘s law of cooling）中的比例系数，一般记做h，以前又常称对流换热系数，单位是w/(㎡*k)，含义是对流换热速率，在数值上等于单位温度差下单位传热面积的对流传热速率。
公式表面传热系数符号为h，(α)；q =h(ts-tr)。
式中：ts是表面温度；tr是表征外部环境特性的参考温度。
热学的量。
si单位：w/(m2·k) (瓦〔特〕每平方米开〔尔文〕)。
牛顿加热公式：流体被冷却时 q=h（tw-tf）流体被冷却时 q=h（tf-tw）其中，tw及tf分别为壁面温度和流体温度，℃。
如果把温差（亦称温压）记为δt，并签订合同永远为正值，则牛顿加热公式可以则表示为：q=hδtφ=haδt其中q为热流密度，单位就是瓦/平米（w/㎡），φ为热流，单位就是瓦（w）。
对流传热系数实验报告
一、实验目的1. 了解对流传热的基本原理，掌握对流传热系数的测定方法。
2. 掌握牛顿冷却定律的应用，通过实验验证其对流传热系数的计算公式。
3. 分析影响对流传热系数的因素，如流体速度、温度差、流体性质等。
二、实验原理对流传热系数是指单位时间内，单位面积上流体温度差为1℃时，单位面积上传递的热量。
牛顿冷却定律描述了对流传热过程，即：Q = h A (T1 - T2)式中：Q ——传热量（W）h ——对流传热系数（W/(m²·K)）A ——传热面积（m²）T1 ——高温流体温度（℃）T2 ——低温流体温度（℃）根据牛顿冷却定律，可以通过实验测量传热量、传热面积、流体温度差，从而计算出对流传热系数。
三、实验仪器与材料1. 套管换热器2. 温度计3. 流量计4. 计时器5. 计算器6. 水和空气四、实验步骤1. 准备实验仪器，连接套管换热器、温度计、流量计等。
2. 在套管换热器内注入水，打开冷却水阀门，调节流量至预定值。
3. 在套管换热器外通入空气，调节风速至预定值。
4. 同时打开加热器和冷却水阀门，使水加热至预定温度，空气冷却至预定温度。
5. 记录开始加热和冷却的时间，观察温度变化。
6. 当温度变化稳定后，记录温度计的读数，计算温度差。
7. 关闭加热器和冷却水阀门，停止实验。
五、实验数据与处理1. 记录实验数据，包括水温度、空气温度、流量、时间等。
2. 根据牛顿冷却定律计算传热量Q：Q = m c ΔT其中，m为水的质量流量（kg/s），c为水的比热容（J/(kg·K)），ΔT为温度差（K）。
3. 计算对流传热系数h：h = Q / (A ΔT)六、实验结果与分析1. 根据实验数据，计算对流传热系数h，并与理论值进行比较。
2. 分析实验结果，探讨影响对流传热系数的因素。
3. 分析实验误差，总结实验经验。
七、结论通过对对流传热系数的测定实验，掌握了对流传热的基本原理和牛顿冷却定律的应用。
对流换热系数
对流换热系数对流换热是一种重要而广泛应用的传热方式，在工程领域中有着重要的应用。
对流换热系数是描述对流换热过程性质的一个重要参数，它决定了换热的效率和速率。
本文将介绍对流换热系数的定义、影响因素以及计算方法。
定义对流换热系数（Convective Heat Transfer Coefficient）是指在流体与物体之间的传热过程中，单位面积上的热量传递量与温度差之比。
对流换热系数的单位是[W/(m^2·K)]，表示单位面积上的热量传递量（单位是W）在温度差（单位是K）下的变化量。
影响因素对流换热系数受多个因素的影响，下面列举了一些主要因素：流动状态流动状态是指流体在传热过程中的流动形态。
一般而言，对流换热系数在湍流状态下较大，而在层流状态下较小。
湍流状态下，流体的速度分布较为复杂，产生的湍流涡旋有利于热量的传递，因此对流换热系数增大。
层流状态下，流体速度分布较为均匀，湍流涡旋较少，导致传热速率较慢，对流换热系数较小。
流体性质流体的性质也会对对流换热系数产生影响。
一般而言，流体的导热性能越好，对流换热系数越大。
此外，流体的物理性质如密度、粘度等也会对对流换热系数产生影响。
例如，流体的粘度越大，对流换热系数越小。
流体属性流体属性指的是流体的运动特性，包括流速、改变流动方向的装置、表面粗糙度等。
流速越大，对流换热系数越大。
在流体通过管道或管束等装置时，装置的几何形状和尺寸也会影响对流换热系数。
表面粗糙度越大，对流换热系数越大。
温度差温度差是指流体和物体之间的温度差值。
温度差越大，对流换热系数越大。
这是因为温度差越大，传热驱动力越大，导致对流换热系数增大。
计算方法计算对流换热系数的方法有多种，常用的包括理论计算方法和实验测量方法。
理论计算方法理论计算方法是基于基本的传热方程和传热模型进行计算。
常用的理论计算方法有经典的Dittus-Boelter公式、Gnielinski公式以及Churchill-Bernstein公式等。
(化工原理)第五节 对流传热系数关联式
Nu=0.26Re0.6Pr0.33
应用范围 Re>3000
特错列征管尺距寸最狭管处外的径距do,离流应速在取(流x1-体do通)和过2每（排t2-管d0 子）中二最者狭之窄中通取小道者处。的速度。 管束排数应为10，若不是10，上述公式的计算结果应乘以下表的系数
流体无相变时的对流传热系数-12
流体有相变时的传热系数-12
二、液体的沸腾
大容积沸腾 管内沸腾
流体有相变时的传热系数-13
1.液体沸腾曲线
气化核心 泡核沸腾 或泡状沸腾 临界点 膜状沸腾
流体有相变时的传热系数-14
2.沸腾传热系数的计算
泡核沸腾传热系数的计算式
α=1.163Z(Δt)2.33 (Eq. Mostinki) 式中 Δt——壁面过热度,℃。
上式应用条件为： pc>3O00KPa, R = 0.01～0.9,q<qc 式中 Z——与操作压强及临界压强有关的参数,W/(m2•℃),其计
算式为：
流体有相变时的传热系数-16
3.影响沸腾传热的因素
（1）液体性质 （2）温度差Δt （3）操作压强 （4）加热壁面
4-5-5 壁温的估算
2.流体在换热器的管间流动
换热器内装有圆缺形挡板时,壳方流体的对流 传热系数的关联式如下：
应用范围 Re =2×1O3～10×105 特征尺寸 当量直径de 定口性温温度度的算除术μ平w均取值壁。温外,均取为液体进、出
流体无相变时的对流传热系数-13
管子为正方形排列 ：
管子为正三角形排列 ：
（2）高粘度的液体
应用范围 Re>10000,0.7<Pr<16700,L/d>60 特征尺寸 取为管内径di 定性温度 除μw取壁温外,均取为液体进、出
对流传热系数测定实验.doc
对流传热系数测定实验.doc实验目的：1.测定水在圆管内的对流传热系数。
2.熟悉实验过程和方法，掌握实验技能。
实验原理：对流传热是指在流体内部，由于温度差而发生的热量传递过程。
负责传热的机构是流体内的对流，它能有效地加快热量的传递。
圆管内加热相当于给液体部分加热，液体受热变得稀薄，流动影响整个管道，使得流体相对速度增加，对流热传导增强，同时散热增大。
对流传热系数，以水作为样品，可得公式如下：V=λ(ρ 2-ρ1)gL^3/μQ其中：V 水流速λ 对流传热系数ρ1 密度ρ2 受热稀薄液体的密度g 重力加速度L 热交换区段的长度μ 动力粘度系数Q 加热量测量方法：以恒流供热方式加热，用热电偶及温度计测量流体进入和流出处的温度，并通过流量表测量流体流量。
最后，利用以上数据及传热计算公式计算对流传热系数。
实验过程：1.组装好实验装置。
2.调节水流量，打开恒温水浴，调节温度至稳定后，进一步调节流量，直到流量稳定。
3.测量流体进入和流出处的温度，测量流体流量，并记录数据。
实验记录：表一流体进出口温度及温度差（数据保留两位小数）进口温度45.20°C 流量计温度差 6.95°C表二流量及所用时间流量（L/min）时间（s）0.50 55.110.60 48.781.10 23.61采用已有数据计算出对流传热系数的值如下：ρ1 998kg/m³μ 1.004×10^{-3}N/s·m²Q 0.293WL 0.15mλ 195.44W/(m²·K)实验结果：本次实验得到了水在圆管内的对流传热系数λ=195.44W/(m²·K)。
对流换热系数公式
对流换热系数公式对流换热系数公式是用来描述流体与固体之间的热量传递能力的参数，它是工程领域中常用的一个重要指标。
在热传导过程中，流体与固体之间的热量传递主要通过对流方式进行，对流换热系数公式可以用来计算这种热量传递的强度。
对流换热系数公式一般可以表示为h = α * ΔT，其中h表示对流换热系数，α表示传热系数，ΔT表示温度差。
该公式的意义是：对流换热系数与传热系数成正比，与温度差成正比。
换热系数越大，意味着热量传递越快，温度差越大，热量传递也越快。
在工程实践中，对流换热系数公式的应用非常广泛。
例如，在石油化工领域中，对流换热系数的计算是设计换热设备的重要环节之一。
在换热设备的设计中，需要根据具体的工艺条件和流体性质，选择合适的对流换热系数公式，并进行计算和分析。
这样可以确保换热设备在工作过程中具有较高的换热效率和稳定的工艺性能。
对流换热系数公式的选择和计算涉及到许多因素，如流体的性质、流动状态、流速、管道尺寸、壁面特性等。
根据不同的情况，可以选择不同的对流换热系数公式进行计算。
例如，在自然对流换热过程中，可以使用格拉斯霍夫公式进行计算；在强迫对流换热过程中，可以使用科里奥利公式进行计算。
这些公式都是根据实验数据和理论分析得出的，可以在实际工程中得到较好的应用效果。
除了对流换热系数公式的选择和计算，还需要注意一些影响换热过程的因素。
例如，流体的黏度、热导率、密度等参数都会影响对流换热系数的大小和变化规律。
此外，换热表面的几何形状、表面粗糙度、表面温度等也会对对流换热系数产生影响。
因此，在工程设计和实际运行中，需要综合考虑这些因素，选择合适的对流换热系数公式，并进行合理的参数计算。
对流换热系数公式是热传导过程中非常重要的一个参数，它可以用来计算流体与固体之间的热量传递强度。
在工程实践中，合理选择和计算对流换热系数公式，可以有效提高换热设备的工作效率和性能稳定性。
因此，对流换热系数公式的研究和应用具有重要的工程意义。
对流传热系数计算公式_传热系数计算公式
对流传热系数计算公式_传热系数计算公式
一、计算公式如下
1、围护结构热阻的计算
单层结构热阻
R=δ/ λ
式中：
δ—材料层厚度（ m）
λ—材料导热系数 [W/m.k]
多层结构热阻
R=R1+R2+---- Rn=δ1/ λ1+δ2/ λ2+ ---- +δn/ λn 式中: R1、 R2、---Rn —各层材料热阻（ m2.k/w）
δ1 、δ2 、 ---δn—各层材料厚度（ m）
λ1 、λ2 、 ---λn—各层材料导热系数 [W/m.k]
2、围护结构的传热阻
R0=Ri+R+Re
式中: Ri —内表面换热阻（ m2.k/w）（一般取 0.11）
Re—外表面换热阻（ m2.k/w）（一般取 0.04）
R —围护结构热阻（ m2.k/w）
3、围护结构传热系数计算
K=1/ R0
式中: R0 —围护结构传热阻
外墙受周边热桥影响条件下，其平均传热系数的计算
Km=KpFp+Kb1Fb1+Kb2Fb2+ Kb3Fb3 / Fp + Fb1+Fb2+Fb3
式中:
Km—外墙的平均传热系数 [W/（m2.k） ]
Kp—外墙主体部位传热系数 [W/（ m2.k）]
Kb1、Kb2、 Kb3—外墙周边热桥部位的传热系数 [W/（ m2.k）] Fp—外墙主体部位的面积
Fb1、 Fb2、Fb3—外墙周边热桥部位的面积
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传热系数的计算
传热系数的计算
1. 对流传热系数的计算
对流传热系数主要取决于流体的性质、流动状态和物体的几何形状。
对于强制对流,常采用经验相关公式计算对流传热系数,如著名的牛顿公式。
对于自然对流,则可使用相似理论推导出的无因次相关公式。
2. 导热传热系数的计算
导热传热系数主要取决于固体材料的导热性能。
对于一维稳态导热,可根据傅里叶定律计算导热传热系数。
对于复杂的几何形状和非稳态情况,则需要采用数值计算方法求解。
3. 辐射传热系数的计算
辐射传热系数与物体的表面性质和温度有关。
通常可根据斯蒂芬-波尔兹曼定律计算辐射传热系数。
对于复杂的几何形状和环境,则需要考虑视因子的影响。
4. 综合传热系数的计算
在实际传热过程中,往往同时存在对流、导热和辐射等多种传热方式。
这种情况下需要综合考虑各种传热方式,计算总的传热系数。
传热系数的准确计算对于设计和优化传热设备、评估传热性能等具有重要意义。
同时,传热系数的计算也是传热学研究的一个重要内容。
对流换热系数
- 来源：热工技术词典
亦 称 “对流放热系数”，俗称 “膜传热系数”，简称“换热系数”、“放热系数” 或“给热系数”。牛顿冷却公式中表征对流换热强度的比例系数。常用符号 “α” 表示，单位为“W/(m2· ℃)”。其数学定义式为：
α=Q/(A·△t)=q/△t。
式中，Q为对流换热的热流量(W); q为对流换热的热流密度(W/m2); A为换热表面的总面积(m2);△t为流体与固体壁面之间的温度差 (℃)。由于其大小同所有影响对流换热的各种因素均密切相关，因此如何确定α实际上就成为对流换热计算的主要任务。对于α的具体数值，工程上一般都通过对某些根据实验结果整理出来的无量纲准则方程式进行计算而得到。下表列出几种典型对流体壁面每单位表面积的“对流换热热阻”。
对流换热情况 对流换热系数
α[W/(m2·℃)]
空气自然对流
气体强制对流
水自然对流
水强制对流
高压水蒸汽强制对流
水沸腾
水蒸汽凝结
有机蒸汽凝结
3～50
25～500
100～1000
250～15000
500～3500
2500～25000
5000～100000
500～2000
如何计算对流传热系数
Department of Chemical and Environmental Engineering CTGU Lai Qingke
1
§4-15 影响对流传热系数的因素
一、引起流动的原因
1 强制对流：通过外力对流体作功迫使流体流动 2 自然对流：由于流体内部存在温度差而引起的流动 设ρ1、 ρ2 分别代表温度为t1、t2两点流体的密度，β为其平均 体积膨胀系数；
②其它参数一定，u一定， α与d的0.2次方成反比，改变管 径对α的影响不大。
③其它参数一定，V一定， α与d的1.8次方成反比，改变管 径，缩小管径将使 α ↑。
u0.8
d 0.2
Department of Chemical and Environmental Engineering CTGU Lai Qingke
10
（4）过渡流(Re=2000~10000) 因湍流不充分，滞流内层较厚，故热阻大而值减小，此时 算得的值须乘以小于1的校正系数f
f 1 6105 Re1.5 （5）圆形弯管 离心力作用 扰动加剧 α↑
乘以校正系数 1 1.77 d
R
（6）非圆形管道
两个途径： ⅰ、当量直径 ⅱ、直接根据有关经验公式计算
12
【补例】列管换热器的列管内径为15mm，长度为2.0m。管 内有冷冻盐水（25%CaCl2）流过，其流速为0.4m/s，温度自 -5℃升至15℃。假定管壁的平均温度为20℃，试计算管壁与 流体间的对流传热系数。
解：定性温度=(-5+15)/2=5 ℃
有关手册查得5℃时25% CaCl2的物性为
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3、列管式换热器
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自然对流及强制对流及计算实例
自然对流与强制对流及计算实例热设计是电子设备开发中必不可少的环节。
本连载从热设计的根底——传热着手，介绍根本的热设计方法。
前面介绍的热传导具有消除个体内温差的效果。
上篇绍的热对流，那么具有降低平均温度的效果。
下面就通过具体的计算来分别说明自然对流与强制对流的情况。
首先，自然对流的传热系数可以表述为公式〔2〕。
热流量=自然对流传热系数×物体外表积×〔外表温度-流体温度〕 (2)很多文献中都记载了计算传热系数的公式，可以把流体的特性值带入公式中进展计算，可以适用于所有流体。
但每次计算的时候，都必须代入五个特性值。
因此，公式〔3〕事先代入了空气的特性值，简化了公式。
自然对流传热系数h=2 .51C〔⊿T/L〕0.25〔W/m2K〕 (3)2.51是代入空气的特性值后求得的系数。
如果是向水中散热，2.51需要换成水的特性值。
公式〔3〕出现了C、L、⊿T三个参数。
C和L从表1中选择。
例如，发热板竖立和横躺时，周围空气的流动各不一样。
对流传热系数也会随之改变，系数C 就负责吸收这一差异。
代表长度L与C是成对定义的。
计算代表长度的公式因物体形状而异，因此，在计算的时候，需要从表1中选择相似的形状。
需要注意的是，表示大小的L位于分母。
这就表示物体越小，对流传热系数越大。
⊿T是指公式〔2〕中的〔外表温度-流体温度〕。
温差变大后，传热系数也会变大。
物体与空气之间的温差越大，紧邻物体那局部空气的升温越大。
因此，风速加快后，传热系数也会变大。
公式〔3〕叫做“半理论半实验公式〞。
第二篇中介绍的热传导公式能够通过求解微分方程的方式求出，但自然对流与气流有关，没有完全适用的理论公式。
能建立理论公式的，只有产生的气流较简单的平板垂直放置的情况。
因为在这种情况下，理论上的温度边界限的厚度可以计算出来。
但是，如果发热板水平放置，气流就会变得复杂，计算的难度也会增加。
这种情况下，就要根据原始的理论公式，通过实验求出系数。
努赛尔数与对流传热系数关系式
努赛尔数与对流传热系数关系式
（实用版）
目录
一、努赛尔数与对流传热系数的定义
二、努赛尔数与对流传热系数的关系式
三、如何利用关系式计算对流传热系数
四、实际应用中的例子
五、总结
正文
一、努赛尔数与对流传热系数的定义
努赛尔数（Nu）是一个无量纲数，用于描述流体在对流传热过程中的热传导性能。
它反映了流体与固体壁面之间的热交换强度，是流体动力学与热传导之间的耦合参数。
对流传热系数（h）表示单位时间内，单位传热面积上流体与固体壁面之间因对流而传递的热量。
对流传热系数是评价换热器性能的重要指标，其值越大，表示换热器的传热效果越好。
二、努赛尔数与对流传热系数的关系式
努赛尔数与对流传热系数之间的关系式为：h = α * Nu^2 / ΔT，其中，α为热传导系数，Nu 为努赛尔数，ΔT 为流体与固体壁面之间的温差。
由此可知，对流传热系数与努赛尔数的平方成正比关系。
三、如何利用关系式计算对流传热系数
根据上述关系式，我们可以通过测量流体与固体壁面之间的温差ΔT，以及计算努赛尔数 Nu，来计算对流传热系数 h。
在实际应用中，通常需要根据具体的传热过程和换热器的结构特点，采用实验方法或数值模拟方法来确定这些参数。
四、实际应用中的例子
在实际应用中，努赛尔数与对流传热系数的关系式被广泛应用于优化换热器的性能。
例如，在设计空气冷却器时，可以通过调整冷却器的结构，如增加散热片、改变空气流动方式等，来增加努赛尔数，从而提高对流传热系数，达到提高冷却效果的目的。
五、总结
总之，努赛尔数与对流传热系数之间的关系式为评价换热器性能提供了一个重要的理论依据。
热对流公式
热对流公式热对流公式是描述热量传递过程的数学公式，它在物理学和工程领域中有着重要的应用。
热对流公式能够帮助我们理解和预测热量如何在流体中传递的过程。
在本文中，我们将探讨热对流公式的应用和意义。
热对流是一种热传导的方式，它通过流体的对流运动来传递热量。
对流是指流体中由于温度差异而引起的流动现象。
热对流公式描述了热量传递的速率和温度差之间的关系，它可以用来计算流体中的热传导速率。
热对流公式的一般形式如下：q = h * A * (T1 - T2)其中，q表示热量传递速率，h表示对流换热系数，A表示传热面积，T1和T2分别表示两个接触面的温度。
热对流公式的应用非常广泛。
在工程领域中，我们经常需要计算热量传递速率，以设计和优化热交换设备。
例如，在空调系统中，我们需要计算冷却器和蒸发器之间的热量传递速率，以确保系统的正常运行。
通过使用热对流公式，我们可以确定合适的换热面积和换热系数，以满足系统的要求。
另一个应用热对流公式的领域是建筑物的能源效率改进。
在冬季，我们希望减少室内和室外温度之间的热量传递，以节省能源。
通过使用热对流公式，我们可以计算建筑物外墙的传热速率，并选择合适的保温材料和结构设计来减少热量损失。
热对流公式还可以应用于热力学和天气预报等领域。
在热力学中，我们可以使用热对流公式来计算流体中的能量转化率。
在天气预报中，我们可以使用热对流公式来预测大气中的温度变化和风向风速等参数。
然而，热对流公式并不适用于所有情况。
它是基于一些假设和近似，并且只适用于稳态和定常的热传导过程。
在一些特殊情况下，如非稳态或非定常的热传导，或者在复杂的流体流动中，热对流公式可能不再适用。
热对流公式是描述热量传递过程的重要工具，它在物理学和工程领域中有着广泛的应用。
通过使用热对流公式，我们可以计算热量传递速率，优化能源效率，预测天气变化等。
然而，我们也需要注意热对流公式的适用范围和限制，以确保计算结果的准确性和可靠性。
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（2）壁温与主体温度相差较大
考虑壁温对粘度的影响
在壁温未知的情况下 近似计算 （3）管内层流
N u 0.027Re
0.8
0.14
pr
0.33
当液体被加热时 w 当液体被冷却时 w
w
1
t1 mh2=20000kg/h
Q' Q1 Q2
Q1 KAt m
?
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二、管外强制对流
1、流体绕单根圆管的流动情况
（a）流动情况 （b）对流传热系数变化情况 （图中αp表示局部对流传热系数，α表示平均对流传热系数）
③其它参数一定，V一定， α与d的1.8次方成反比，改变管 径，缩小管径将使 α ↑。
u 0.8 0.2 d
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【补例】列管换热器的列管内径为15mm，长度为2.0m。管 内有冷冻盐水（25%CaCl2）流过，其流速为0.4m/s，温度 自-5℃升至15℃。假定管壁的平均温度为20℃，试计算管壁 与流体间的对流传热系数。
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图5-30
α
0.55
或 N u 0.36Re
pr
1
3
w
0.14
3 6 使用范围：Re 2 10 ~ 10
特征尺寸：当量直径de ，根据管子排列形式分别计算；
4 t 2 0.785d 0 正方形： d e d 0
一、无相变化时强制湍流下的α
f l , , u, , c p , , 0
七个物理量四个基本因次（质量M、长度L、时间θ、温度T ） π定理
3个无因次数群
1 , 2 , 3 0
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流体垂直流过单根圆管的流动情况
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2、流体在管束外横向流过的对流传热
N u C1C2 Re pr
n 0.4
式中常数C1C2和指数n见表5-5 错列的α比直列时大 适用范围 平均 α
α与流动的类型有关
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火
Lai Qingke 2
二、流体的流动型态：层流和湍流
层流：流体在热流方向上基本没有混合流动 湍流：有混合流动，Re↑层流内层厚度δ↓ α↓ α↑
三、流体的性质
对α影响较大的物性主要有 cp 、λ、μ和ρ
0.14
3 1 0.57 4 10 3 1.86 276.8 3 0.015 2.5 10
0.14
492.0W / m 2 o C
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温度℃
粘度 pa · s 1×10-3 0.742×10-3
问：（1）两个换热器能否满足要求？ （2）是并还是串？ 分析： 满足工艺要求
?
K?
α i? α o ?
Ri? Ro?
Q' Q KAt m
A=nπdl
Δtm? T1
KA ε-NTU NTU msc p
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t1 T2? t2?
5 6 10 f 1
Re
1 .5
（5）圆形弯d 乘以校正系数 1 1.77 R （6）非圆形管道
两个途径： ⅰ、当量直径 ⅱ、直接根据有关经验公式计算 p227式5-70
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主要取决于建立关联式时采用什么方法而定
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§4-17 流体做强制对流时的 对流传热系数
一、流体在圆形直管内强制对流传热
经验关联式为： 或
N u 0.023Re pr
1
c p
2 lu Re
3 l N u
pr
流体物性对对流传热的影响
流体的流动状态和湍动程度对对流传热 的影响 对流系数的准数
N u f pr , Re
二、无相变化时自然对流下的α 3 2 g tl Nu pr 自然对流对对流传热的影响 Gr 2
c p
d 0.015 而 Re Pr l 1848 20 2 276 .8 10
在本题条件下，管径较小，管壁和流体间的温度差也较小， 粘度较大，因此自然对流的影响可以忽略，故α可用式(5-65)计 算，即
d 1.86 Re Pr d l
1
3
W
流体无相变化时 强制对流传热
自然对流传热
蒸汽冷凝传热 液体沸腾传热
流体有相变化时
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§4-16 因次分析在对流传热中的应用
α值
因数多
实验测定
因次分析方法 无因次数群 再实验 确定关系
经验公式的应用应注意以下四点：
1、应用范围
2、定性尺寸（特性尺寸）
各准数Nu、Re及Gr中的特性尺寸l代表哪一个尺寸，应遵照 所选用的关联式中规定尺寸
3、定性温度
确定准数中流体的物性参数cp、μ、ρ等所依据的温度即为 定性温度。 有的用流体进、出口温度的算术平均值 有的用膜温（即流体进、出口温度的算术平均值与壁面温 度平均值，再取两者的算术平均值）
雷诺准数 Reynolds 普兰特准数 Prandtl
格拉斯霍夫准数 Grashof
Re Pr Gr
Lu/ cp / g△tL3 2/2
确定流动状态 的准数 表示物性影响 的准数
表示自然对流 影响的准数
L—传热面的特征尺寸 m
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则 Re
du
0.015 0.4 1230 1845 2400 （层流） 3 4 10
2.85 103 4 103 pr 20 0.57
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du 0.023 d
0.8
c p
n
分析式中各项物理参数对对流传热系数α带来的影响： ①其他参数一定， α与u的0.8次方成正比，说明增大流速有 利于α的提高，但随u↑，阻力∑hf ↑，故应适当增大动力。
②其它参数一定，u一定， α与d的0.2次方成反比，改变管 径对α的影响不大。
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【例5-16】已知Q’=4×105kJ/h，两个单程换热器： D=270mm，n=48，φ25×2.5mm，l=3m
液体 有机液 水 质量流量 比热 密度 导热系数 kg/h kJ/kg· K kg/m3 W/m· K 入口 出口 63 28 T2 t2 30000 20000 2.261 4.187 950 1000 0.172 0.621
流体被加热时n=0.4；冷却时n=0.3
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若使用条件不满足上述条件时，需修正： （1）对于短管 当l
30 ~ 40 时 尚未从分发展，滞流内层较薄，热阻小 d
0.8
0.8
n
n
du 0.023 d
c p
使用范围： Re 104
0.6 pr 160
从分发展段以后： 管长与管径之比 l d 50 定性尺寸： L取管内径 di 定性温度取流体进、出口温度的算术平均值
0.14
1.05
0.14
0.95
层流
导热
α↓ p226式5-65和式5-66 自然对流 对流传热→要求强化→避免层流
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（4）过渡流(Re=2000~10000) 因湍流不充分，滞流内层较厚，故热阻大而值减小，此时 算得的值须乘以小于1的校正系数f
四、传热面的型状、大α小和位置
影响α值的有：传热管、板、管束等不同，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
影响α的因数很多
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