食工原理-第5章 传热(1)讲解

Q
T 1
推动力 阻力
A
则： Q A T －－牛顿冷却定律
说明
① α－对流传热系数、给热系数，W/(m2·K）
流体被加热： 流体被冷却：
Q Atw t Q AT Tw
②定律本身未揭示过程实质，只是将众多因素归结到对流传
热系数α中
三、影响α的主要因素
t
四、α的一般关联式——因次分析的应用 1、对流传热中的准数
3.准数关联式的应用条件
1）公式的应用范围：雷诺数Re、普朗特准数Pr 等的范围， 其他应用条件；
2）特征尺寸：Nu、Re数中L该如何选定
水平管：d 或 de； 垂直管或者垂直平板：l 或 h
3)定性温度：tm→流体的物性参数。 流体进出口温度的平均值tm=(t1+t2)/2
五、流体无相变时的对流传热
A
A
b 3
A 3
b i
A i
r2 r1
Qdr
t2 t1
2
rldt
思考1：
思考2：保温层越厚，保温效果越好吗？
第三节 对流传热
工程定义
流体与固体壁面之间的传热 过程，称为对流传热。
一、对流传热过程分析
热流体 对流传热管内壁 热传 导 管外壁
对流传热分类
对流传热
有相变 传热
无相变 传热
冷凝传热 沸腾传热
自然对流 强制对流
管外对流 管内对流
圆形直管 非圆管道 弯管
湍流 过渡流 层流
液膜流动的Re
注：t Ts Tw
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
管外壁 对流传热冷流体
二、对流传热速率方程式
对流〉〉导 热
对流+导热 仅有导热
湍 缓层 固
流 核 心
冲流
层
内 层
体 壁
▪ 湍流↑→层流底层↓
▪ 热阻集中部位？
当量膜δt
简化假定：全部阻力都集中在厚度为δt 的有效膜内。膜内导
热传热。
故：
Q
T
t
当量膜δt
A
令： ——对流传热系数
t
W/(m2·K)
2、对流传热中准数关联式的简化：
经以上分析，准数关联式可写为：
Nu Re, Pr, Gr
or： Nu ARex Pr y Gr z
由于Gr 对强制对流的影响比较小，而Re 对自然对流 的影响比较小，因此可以分别写成：
强制对流： 自然对流：
Nu A Rex Pr y Nu A1 Pr y1 Gr z
①水的对流传热系数α，W/（m2·K）； ②若总传热量为2.3 ×106 W，求管内壁面的平均温度tW ， ℃；
① tm 0.5(20 50) 35 994.058kg/m3 cP 4174 J kg1 K1
0.626W m1 K1
V W 6.745104 67.85m3 / h 0.01885m3 / s
R 0.8 e
P0.4 r
0.023
0.626 0.02
(2.734 104 )0.8 4.8470.4
4797W m2
K 1
② Q A(tW tm)
A diLn 0.02 2 60 0.1257m2
tW
Q
A
tm
2.3106 47970.1257
98.6
2- 错排
对流传热分类
对流传热
有相变 传热
无相变 传热
冷凝传热 沸腾传热
自然对流 强制对流
管外对流 管内对流
圆形直管 非圆管道 弯管
湍流 过渡流 层流
强制对流：Nu ARex Pr y
过渡＝f 湍
【例】
一列管式换热器，由60根φ25×2.5mm的钢管组成，流量为 6.745×104kg/h的水在钢管内流动，水的进口温度为20℃，出口温度为 50℃，管长为2m。试求：
994.058
A
4
d
2 i
n
4
0.022
60
0.01885m2
u V 0.01885 0.9999m/ s A 0.01885
Re
du
0.02 0.9999994.058 0.727 103
2.734 104
104
Pr
cP
41740.727103 0.626
4.847
0.023
d
第五章 传热
第一节 概述
动量传递 热量传递 质量传递
一、传热在食品工程中的地位
由热力学第二定律可知，凡是有温差的地方就有热量传递。 传热是食品工程技术中重要的一部分，食工过程中的温度控制、 灭菌过程以及各种单元操作（如蒸馏、蒸发、干燥、结晶等）对温 度有一定的要求。
食工对传热过程有两方面的要求： • 强化传热～加热与冷却 • 削弱传热～保温