传热化工原理优秀课件
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化工原理传热PPT (1)精选全文
在一定温度范围内：
0 (1 at)
对大多数金属材料a < 0 ，t 对大多数非金属材料a > 0 ， t
2.液体热导率 0.09～0.6 W/(m·K)
金属液体较高，非金属液体低； 非金属液体水的最大； 水和甘油：t ， 其它液体：t ， 混合流体导热系数可按下式计算：
(0.9 ~ 1.0) iXwi
2 0.097
两层保温层交界处的壁温tw1=215 ℃
2）求外层厚度
保温层外层：
tm
t w1
tw2 2
50 215 2
132.5C
所以 2 0.1622 0.000169 tm 0.1622 0.000169 132 .5 0.1846W /(m K )
由
q' 1395.6 tw1 tw2 215 50 ln(r2 r1 ) ln(r2 0.182)
t
t n
x x Q
3 傅立叶定律
dQ dS t
n
式中 dQ ── 热传导速率，W或J/s； dS ── 导热面积，m2；
t/n ── 温度梯度，℃/m或K/m； ── 导热系数，W/(m·℃)或W/(m·K)。
负号表示传热方向与温度梯度方向相反
4.2.2 导热系数
dQ / dS q
t / n t / n
0
t1
Q
S
b
(t1
t2
)
Q
=
t1 - t2 b λS
=
Δt R
=
推动力 热阻
b t
t1
Q
t2
dx
x
2 多层平壁热传导
t
假设：各层接触良好，接触面两侧温度相同。 b1 b2 b3
0 (1 at)
对大多数金属材料a < 0 ，t 对大多数非金属材料a > 0 ， t
2.液体热导率 0.09～0.6 W/(m·K)
金属液体较高，非金属液体低； 非金属液体水的最大； 水和甘油：t ， 其它液体：t ， 混合流体导热系数可按下式计算：
(0.9 ~ 1.0) iXwi
2 0.097
两层保温层交界处的壁温tw1=215 ℃
2）求外层厚度
保温层外层：
tm
t w1
tw2 2
50 215 2
132.5C
所以 2 0.1622 0.000169 tm 0.1622 0.000169 132 .5 0.1846W /(m K )
由
q' 1395.6 tw1 tw2 215 50 ln(r2 r1 ) ln(r2 0.182)
t
t n
x x Q
3 傅立叶定律
dQ dS t
n
式中 dQ ── 热传导速率，W或J/s； dS ── 导热面积，m2；
t/n ── 温度梯度，℃/m或K/m； ── 导热系数，W/(m·℃)或W/(m·K)。
负号表示传热方向与温度梯度方向相反
4.2.2 导热系数
dQ / dS q
t / n t / n
0
t1
Q
S
b
(t1
t2
)
Q
=
t1 - t2 b λS
=
Δt R
=
推动力 热阻
b t
t1
Q
t2
dx
x
2 多层平壁热传导
t
假设：各层接触良好，接触面两侧温度相同。 b1 b2 b3
化工原理传热精品-PPT
化工原理传热精品
主要内容
4、1 概述 4、2 热传导 4、3 对流传热概述 4、4 对流传热系数关联式 4、5 传热过程计算 4、6 辐射传热 4、7 换热器
2
基本要求
了解热传导基本原理,掌握傅立叶定律及平壁、圆筒 壁得热传导计算;
了解对流传热得基本原理、牛顿冷却定律及影响对流 传热得因素;掌握对流传热系数得物理意义和经验关联 式得用法、使用条件及注意事项;
Sm 2rmL
Sm
S2 S1 ln S2 / S1
圆筒壁得 对数平均
半径
rm
r2 r1 ln r2
r1
注:当 r2/r1<2时,可用算术平均值代替对数平均值。 44
2、多层圆筒壁得热传导
假设层与层之 间接触良好,即互 相接触得两表面温 度相同。
图4-12 多层圆筒壁热传导
45
2、 多层圆筒壁得热传导
微分导 热速率
dQ dS t
n
Q与温度 梯度方向
相反
导热系 数
温度梯 度
傅立叶定律表明导热速率与 温度梯度及传热面积成正比,而 热流方向却与温度梯度相反。
Δn ət/ən Q
32
3、 导热系数
dQ dS t
q t
n n
① 在数值上等于单位温度梯度下得热通量,故物质得
越大,导热性能越好。
② 是物质得固有性质,是分子微观运动得宏观表现。
加热剂
适用温度,℃
冷却剂 适用温度,℃
热水 饱和蒸汽 矿物油 联苯混合物 熔盐 烟道气加热剂
40～100 100～180 180～250 255～380(蒸汽) 142～530 ～1000
水 空气 盐水
0～80 >30 0～－15
主要内容
4、1 概述 4、2 热传导 4、3 对流传热概述 4、4 对流传热系数关联式 4、5 传热过程计算 4、6 辐射传热 4、7 换热器
2
基本要求
了解热传导基本原理,掌握傅立叶定律及平壁、圆筒 壁得热传导计算;
了解对流传热得基本原理、牛顿冷却定律及影响对流 传热得因素;掌握对流传热系数得物理意义和经验关联 式得用法、使用条件及注意事项;
Sm 2rmL
Sm
S2 S1 ln S2 / S1
圆筒壁得 对数平均
半径
rm
r2 r1 ln r2
r1
注:当 r2/r1<2时,可用算术平均值代替对数平均值。 44
2、多层圆筒壁得热传导
假设层与层之 间接触良好,即互 相接触得两表面温 度相同。
图4-12 多层圆筒壁热传导
45
2、 多层圆筒壁得热传导
微分导 热速率
dQ dS t
n
Q与温度 梯度方向
相反
导热系 数
温度梯 度
傅立叶定律表明导热速率与 温度梯度及传热面积成正比,而 热流方向却与温度梯度相反。
Δn ət/ən Q
32
3、 导热系数
dQ dS t
q t
n n
① 在数值上等于单位温度梯度下得热通量,故物质得
越大,导热性能越好。
② 是物质得固有性质,是分子微观运动得宏观表现。
加热剂
适用温度,℃
冷却剂 适用温度,℃
热水 饱和蒸汽 矿物油 联苯混合物 熔盐 烟道气加热剂
40～100 100～180 180～250 255～380(蒸汽) 142～530 ～1000
水 空气 盐水
0～80 >30 0～－15
《化工原理传热》课件
稳态传热的分析
稳态传热是指传热过程中温度场和热流量保持不变的情况，本节将分析稳态传热的问题和解决方 法。
非稳态传热的分析
非稳态传热是指传热过程中温度场和热流量随时间变化的情况，本节将分析非稳态传热的特点和 解决方法。
热传导的数值计算方法
热传导的数值计算方法是解决复杂传热问题的重要手段，本节将介绍常用的数值计算方法和软件 工具。
辐射传热原理
辐射传热是热能通过电磁波辐射传递的一种方式，本节将探讨辐射传热的原 理、黑体辐射和辐射传热系数的计算。
热传导方程探讨
热传导方程是描述热传导过程的数学方程，本节将详细讨论热传导方程的推 导和应用。
热传导系数的计算
热传导系数是热传导过程中的重要参数，本节将介绍热传导系数的计算方法， 包括理论计算和实验测定方法。
换热器传热面积的计算
换热器传热面积是换热器设计的重要参数，本节将介绍换热器传热面积的计 算方法和影响因素。
换热器的传热计算方法
换热器的传热计算方法是根据传热原理进行换热器性能评估和设计的重要步 骤，本节将介绍换热器的传热计算方法和案例分析。
热流量计算方法
热流量是换热器传热性能的重要参数，本节将介绍热流量的计算方法，包括计算公式和实际应用。
传热中的传质
在化工过程中，传热与传质密切相关，本节将讨论传热中的传质现象和传质机制。
多相流传热与传质
多相流传热与传质是化工过程中的常见现象，本节将介绍多相流传热与传质 的基本理论和常用计算方法。
流量、温度、传热性能关系的 建模
流量、温度和传热性能之间的关系是化工过程中的重要问题，本节将介绍建 立流量、温度和传热性能关系的建模方法。
传热应用案例分析
通过传热应用案例分析，将应用所学的传热知识解决实际工程问题，提升传热能力和工程实践经 验。
《化工原理传热》课件
导热问题的数学描述
导热问题的数学描述通常使 用偏微分方程，如热传导方 程。
解这些方程可以得到导热过 程中的温度分布、热流量等 参数。
通过建立数学模型，可以描 述导热过程中温度随时间和 空间的变化规律。
在实际应用中，还需要考虑 其他因素如边界条件、初始 条件等。
03
对流换热
对流换热基本概念
01
02
04
辐射换热
辐射换热基本概念
定义
01
物体通过电磁波传递能量的过程称为辐射换热。
辐射换热与物质属性
02
物体的辐射换热能力与其发射率、吸收率、反射率和透射率有
关。
辐射换热与温度
03
物体的辐射换热能力随温度升高而增强。
辐射换热计算方法
斯蒂芬-玻尔兹曼定律
描述了物体在绝对黑体条件下辐射换热的规律。
发射率修正
02
它主要通过物质分子、原子或分子的振动和相互碰 撞进行热量传递。
03
热传导是三种基本传热方式之一，另外两种是热对 流和热辐射。
傅里叶定律
傅里叶定律是热传导的基本定 律，它描述了热传导速率与温
度梯度之间的线性关系。
公式为：q = -k * grad(T)， 其中q为热流密度，k为导热 系数，grad(T)为温度梯度。
传热方式
01
02
总结词：传热主要有三 种方式：热传导、热对 流和热辐射。
详细描述
03
04
05
1. 热传导是指热量在物 质内部通过分子、原子 等微观粒子的运动传递 热量。不同物质导热能 力不同，金属是良好的 导热体。
2. 热对流是指由于物质 宏观运动引起的热量传 递过程，如气体、液体 等流动过程中热量的传 递。对流换热在化工、 能源、动力等领域有广 泛应用。
化工原理 传热 完整ppt课件
─热导率或导热系数，W/(m·℃)或W/(m·K)。
精选
18
3、热导率
QAddxtAQdt
dx
(1) 为单位温度梯度下的热通量大小(物理意义)
物质的越大，导热性能越好
(2) 是分子微观运动的宏观表现
= f(结构,组成,密度,温度,压力）
(3) 各种物质的导热系数
金属固体 > 非金属固体 > 液体 > 气体
传热
精选
1
第一节 概述
一、传热过程在化工生产中的应用
加热或冷却 换热/能量回用 保温
强化传热过程 削弱传热过程
精选
2
能量回收：节能减排、资源回用！ 同时，是化工厂提高经济效益的一个重要措施！
余热资源被认为是继煤、石油、天然气和水力之后的又一常规能源。
例如：钢铁行业烟气余热回收对比
余热没有回收
热交换器进行余热回收
流 体
间壁
流体与壁面之间的热量传递以对流方式为主，并伴有
流体分子热运动引起的热传导，通常把这一传热过程
称为对流传热。
精选
12
精选
13
6、传热速率方程式
传热过程的推动力是两流体的温度差，因沿传热 管长度不同位置的温度差不同，通常在传热计算 时使用平均温度差，以 t m 表示。经验指出，在稳 态传热过程中，传热速率Q与传热面积A和两流体 的温度差 t m 成正比。即得传热速率方程式为：
QKAtm1/tKmA总总 传热 热阻 推动力
式中 K ── 总传热系数，W/(m2·℃)或W/(m2·K)； Q ── 传热速率，W或J/s；
A ── 总传热面积，m2；
tm ── 两流体的平均精选温差，℃或K。
14
精选
18
3、热导率
QAddxtAQdt
dx
(1) 为单位温度梯度下的热通量大小(物理意义)
物质的越大，导热性能越好
(2) 是分子微观运动的宏观表现
= f(结构,组成,密度,温度,压力）
(3) 各种物质的导热系数
金属固体 > 非金属固体 > 液体 > 气体
传热
精选
1
第一节 概述
一、传热过程在化工生产中的应用
加热或冷却 换热/能量回用 保温
强化传热过程 削弱传热过程
精选
2
能量回收：节能减排、资源回用！ 同时，是化工厂提高经济效益的一个重要措施！
余热资源被认为是继煤、石油、天然气和水力之后的又一常规能源。
例如：钢铁行业烟气余热回收对比
余热没有回收
热交换器进行余热回收
流 体
间壁
流体与壁面之间的热量传递以对流方式为主，并伴有
流体分子热运动引起的热传导，通常把这一传热过程
称为对流传热。
精选
12
精选
13
6、传热速率方程式
传热过程的推动力是两流体的温度差，因沿传热 管长度不同位置的温度差不同，通常在传热计算 时使用平均温度差，以 t m 表示。经验指出，在稳 态传热过程中，传热速率Q与传热面积A和两流体 的温度差 t m 成正比。即得传热速率方程式为：
QKAtm1/tKmA总总 传热 热阻 推动力
式中 K ── 总传热系数，W/(m2·℃)或W/(m2·K)； Q ── 传热速率，W或J/s；
A ── 总传热面积，m2；
tm ── 两流体的平均精选温差，℃或K。
14
化工原理课程课件PPT之第四章传热
第四章 传热
23
思考题：
气温下降，应添加衣服，应把保暖性好的衣服穿在 里面好，还是穿在外面好？
Q
Q
bb
1 2
1 2
bb
2 1
天津商业大学
本科生课程 化工原理
第四章 传热
24
Q ti to b b
1S1 2S2
Q' ti to bb
2S1 1S2
1 2
S1 S2
Q' Q (ti
to
天津商业大学
本科生课程 化工原理
第四章 传热
8
dQ dS t
n
——傅里叶定律
λ——比例系数，
称为导热系数，W/(m •℃)。
负号表示热流方向与
温度梯度方向相反。
du
dy
天津商业大学
本科生课程 化工原理
第四章 传热
9
§4.2.2 导热系数
1、导热系数的定义
dQ q
dS t
t
n
n
在数值上等于单位温度梯度下的热通量，λ越大导热性能
第四章 传热
§4.1 概述
化工生产中传热过程： 强化传热 削弱传热
一、传热的基本方式：
动 量 传 递 热 量 传 递
质 量 传 递
热 传 导 ：发生在相互接触的物质之间或物质（静止或层流
(导 热 ）
流动）内部，靠分子、原子、电子运（振）动。 无物质的宏观位移。
对 流 传 热 ：
自然对流 强制对流
Q t1 t2 t3 t1 tn1
R1 R2 R3
n bi
i1 i Smi
t1 t4
t1 t4
b1 b2 b3
1Sm1 2Sm2 3Sm3
化工原理 传热
精品课件
2、对流 流体内部质点发生相对位移的热量传递过程。
✓自然对流 ✓强制对流
3、热辐射 物体因热的原因发出辐射能的过程称为热辐射。 能量转移、能量形式的转化 不需要任何物质作媒介 Ea∝T4
三种传热方式一般不单独存精在品课，件往往相互伴随，同时出现。
精品课件
三、两流体通过间壁换热与传热速率方程式 1、间壁式换热器
试计算该管路每米长的散热量。
水蒸气管 保温层
解:
Q
dt
dt
q ll 2rd r 2(0 .5 0 .00 t)rd 0r19 r =0.213m
ql r1 r2d r r2
t2(0.50.00t)0 d9 t
t1
r2=0.613m
t1=150oC
t2=40oC
0.4m
q llr r n 1 2 2 ( 0 .5 t 0 .0 2t 0 2 )t t 1 2 0 2 [ 9 0 .5 ( t 1 t2 ) 9 1 2 4 ( 0 t 1 2 t2 2 )]
dx
分离变量后积分
t2 dt Q
b
dx
t1
A 0
得导热速率方程式
Q b A(t1 t2)
或
Q
t1
t2 b
t R
传热推动力 热阻A来自qQ Ab
(t1
t2 )
精品课件
例:平壁A=20m2，b=0.37m，t1=1650oC，t2=300oC，材料导热系 数=0.815+0.00076t (t:oC，:W/(moC))。试求平壁Q和q。
lnr2
1 lnr2 R
r1
2l r1
精品课件
注：在稳态下通过圆筒壁的导热速率Q与坐标r无关，但热流密度q
化工原理课件第五章 传热
温度场的通式
温度场的通式：
t f x, y, z,
式中： t —— 某点的温度，k；
X，y，z —— 这点的空间坐标；
θ —— 时间，s。
若在稳定温度场中， 表示式为：
t f x, y, z
稳定温度场和不稳定温度场
（1）不稳定温度场 —— 温度随时间而改变 的温度场，称为：不稳定温度场 。
称为：传热速率，用Q表示，单位：J/s， 即w（瓦）。
（三）辐射
1、辐射——是一种以电磁波传递能量的现象。 物体可以由不同原因发出辐射能。
2、热辐射——物体因热而发出辐射能的过程， 称为：热辐射radiation。
3、 只要物体的绝对温度大于 0K，便会不停地 将热量以电磁波的形式传递出去，同时也不断 地将其他物体辐射来的能量转为热量。辐射与 吸收能 量的差额转变为低温物体的热量。但 是，只有物体具有较高温度时， 辐射才为主 要形式。
传热面上不同局部面积的热通量可以不同。
3、热流量Q与热通量q的关系
式中：
q dQ dA
Q——热流量，单位为：J/s，即w（瓦） 。
q——热通量（热流密度），单位为：J/(m2·s)，即 w/m2。
A——传热面积， m2 。
热流量Q与热通量q的关系
（1）热通量q基于微元面dA，热通量q可以 用于局部地区。
1、热源——电热、饱和水蒸汽、烟道气、高 温载体等。
2、冷源——冷却水、空气、冷却盐水等。 冷却水——河水、海水、井水等。
二、传热的三种基本方式
• 1、热传导（导热） • 2、对流 • 3、辐射
（一）热传导（简称：导热）
1、热传导——热量从物体内部温度较高
的部分传递到温度较低的部分或者传递到与 之接触的另一物体的过程，称为：热传导， 简称：导热conduction。
南京理工化工原理课件4 --传热
减小任何环节的热阻都可提高传热系数。
当各环节的热阻相差较大时，总热阻的数值将主要
由其中的最大热阻所决定。此时强化传热的关键在
于提高该环节的传热系数。
若α1＞＞α2，欲要提高K值，关键在于提高对流传热
系数较小一侧的α2。若污垢热阻为控制因素，则必
须设法减慢污垢形成速率或及时清除污垢。
4-5-4 传热推动力和总传热速率方程
对n层平壁：
t1 tn 1 Q n bi S i 1 i
t 总推动力 R 总热阻
4-3-2
牛顿冷却定律和对流传热系数
dt Q S dx
Q
根据有效膜概念 积分后得
S T TW t
T、TW——分别对热流体和冷壁温度，℃
——对流传热系数，W/（m2· ℃）， t
m为0.8，指数n与热流方向有关：当流体被加热时， n=0.4；当流体被冷却时，n=0.3。 定性温度为流体主体温度在进、出口的算术平均值，
特征尺寸为管内径di。
2．流体在圆形直管中作过渡流 Nu=CRemPrn计算得的α乘以小于1的系数f
6 105 f 1 Re 1.8
3．流体在圆型弯管内作强制湍流 Nu=CRemPrn计算得的α乘以小于1的系数f /
第四章 传 热
第一节 概述
4.1.1 化工生产中的传热
传热：是指由于温度差引起的能量转移，又称 热量传递过程 传热的三种方法：直接混合、蓄热式、间壁换热
4.1.2 传热过程
一、传热速率
热流量Q ：即单位时间内热流体通过整个换热器的 传热 面传递给冷流体的热量，单位是W。 热流密度（或热通量）q ：单位时间内通过单位传 热面积所传递的热量，单位是W/m2
化工原理第四章传热-PPT课件
L
根据傅立叶定律，对此薄圆筒层可写出传导的热量为
dt dt Q A 2 rL dr dr
边界条件 得：
r 2 r 1
r r 时 ， t t 1 1
t2 t 1
r r 时 ， t t 2 2
d r r l d t Q 2
2 l ( t t2) 2 l ( t t2) 1 1 Q r 1 r 2 2 l n l n r r 1 1
热对流(convection);
热辐射(radiation)。
1、热传导 气体 分子做不规则热运动时相互碰撞的结果
固体 导电体：自由电子在晶格间的运动
非导电体：通过晶格结构的振动实现
液体 机理复杂
特点：静止介质中的传热，没有物质的宏观位移
2、热对流
流体各部分之间发生相对位移所引起的热传递过程称为热 对流。热对流仅发生在流体中。
的x轴方向变化，故等温面皆为垂 直于x轴的平行平面。
平壁侧面的温度t1及t2恒定。Fra biblioteko b
x
取dx的薄层，作热量衡算：
傅立叶定律： 边界条件为：
dt Q A dx
x 0 时 ， t t 1
得：
x b 时， t t 2
b
0
Q d x
t2
t1
A d t
t1 t2 Q A (t1 t2) 不随t而变 b b 式中 Q ── 热流量或传热速率，W或J/s； A
4.2 热传导
一、 傅立叶定律
1 温度场和温度梯度 温度场(temperature field)：某一瞬间空间中各点的温度
分布，称为温度场.
物体的温度分布是空间坐标和时间的函数，即
化工原理 传热 精ppt精选课件
(1)热流 体Q 1(对 流 )管壁内侧
T1
t2
(2)管壁内侧 Q2( 热 传 导 )管壁外侧
Q 对流 导热 对流
(3)管壁 外 Q 3( 对 侧 )流 冷流体
热
流 体
T2
冷 稳态传热： Q 1Q2Q3Q
t1
流 体
间壁
流体与壁面之间的热量传递以对流方式为主，并伴有 流体分子热运动引起的热传导，通常把这一传热过程 称为对流传热。
在计算时应取最高温度t1下的1与最低温度t2下的2的算术 平均值，或由平均温度t=(t1+t2)/2求出值。
.
1、固体热导率 金属材料 10～102 W/(m•K) 建筑材料 10-1～10 W/(m•K) 绝热材料 10-2～10-1 W/(m•K) 在一定温度范围内：
0(1a)t
对大多数金属材料a < 0 ，t 对大多数非金属材料a > 0 ， t
传递的热量，单位 J/s或W
热流密度q：热通量，单位时间内通过单位传热面积传递的热
量，单位 J/(s.m2)或W/m2
q Q A
式中，A──总传热面积，m2。 4、稳态传热与非稳态传热
非稳态传热 Q ,q ,t fx ,y ,z ,
稳态传热 Q ,q ,t fx ,y ,z t 0
.
5、两流体通过间壁的传热过程
传热
.
第一节 概述
一、传热过程在化工生产中的应用
加热或冷却 换热/能量回用 保温 强化传热过程 削弱传热过程
.
能量回收：节能减排、资源回用！ 同时，是化工厂提高经济效益的一个重要措施！
余热资源被认为是继煤、石油、天然气和水力之后的又一常规能源。
例如：钢铁行业烟气余热回收对比
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u
w
0.14
u
w
0.14
为考虑热流体方向的校正项。
应用范围： Re 1000, 0.7 Pr 16700 ,
定性尺寸： 取为管内径di。
L 60 di
定性温度：除μw取壁温以外，其余均取液体进、出口温度的 算术平均值。
2) 流体在圆形直管内作强制滞流 当管径较小，流体与壁面间的温度差较小，自然对流对
3）应用范围：关联式中Re,Pr等准数的数值范围。
三、流体无相变时的对流传热系数
1、流体在管内作强制对流
1）流体在圆形直管内作强制湍流 a)低粘度（大约低于2倍常温水的粘度）流体
Nu 0.023Re0.8Pr n
或
0.023
d
du
0.8
Pr n
当流体被加热时n=0.4，流体被冷却时，n=0.3。
应用范围：Re 10000,0.6 Pr 120,管长与管径比 l / di 60
若l / di＜60时，将计算所得的α乘以 [1 (di L)]0.7
定性尺寸：Nu、Re等准数中的l取为管内径di。
定性温度：取为流体进、出口温度的算术平均值。
b) 高粘度的液体
Nu
0.027Re0.8Pr0.23
(2)选择m个物理量作为i个无因次准数的共同物理量 •不能包括待求的物理量 •不能同时选用因次相同的物理量 •选择的共同物理量中应包括该过程中所有的基本因次。
选择l、λ、μ、u作为三个无因次准数的共同物理量
(3)因次分析
将共同物理量与余下的物理量分别组成无因次准数
1 l abcud
2 lef guh
2、自然对流传热过程
f (l，，cp，，，gt)
包括7个变量，涉及4个基本因次，
1 ( 2,3)
2
cp
Pr
1
l
Nu
3
l3 2gt 2
Gr
Nu f (Gr, Pr)
——自然对流传热准数关系式
准数的符号和意义
准数名称
符号 准数式
意义
努塞尔特准数
l
（Nusselt）
Nu
表示对流传热的系数
f
0.81
0.015Gr
1 3
3）流体在圆形直管内呈过渡流 对于Re=2300~10000时的过渡流范围， 先按湍流的
公式计算α，然后再乘以校正系数f。
f 1 6 105 Re1.8
4）流体在弯管内作强制对流
' 11.77di / R
5）流体在非圆形管中作强制对流
对于非圆形管内对流传热系数的计算，前面有关的经
强制滞流的传热的影响可以忽略时
Nu
1.86Re
1 3
Pr
1 3
di L
1
3
w
0.14
应用范围：Re 2300,6700
Pr
0.6,Gr
25000, Re Pr
di L
10
定性尺寸：管内径di。
定性温度：除μw取壁温以外，其余均取液体进、出口温度的 算术平均值。
当Gr 25000时，按上式计算出α后，再乘以一校正因子
验式都适用，只是要将圆管内径改为当量直径de。
套管环隙中的对流传热，用水和空气2
de
d1 d2
0.53
Re
0.8
Pr
1 3
应用范围： Re=12000~220000，d1/d2=1.65~17
定性尺寸：当量直径de
定性温度： 流体进出口温度的算术平均值。
2、流体在管外强制对流
传热化工原理
一、对流传热系数的影响因素
1、流体的种类和相变化的情况 2、流体的物性
1）导热系数 滞流内层的温度梯度一定时，流体的导热系数愈大，对
流传热系数也愈大。 2）粘度
流体的粘度愈大，对流传热系数愈低。 3）比热和密度
ρcp：单位体积流体所具有的热容量。 ρcp值愈大，流体携带热量的能力愈强，对流传热的强 度愈强。 （4）体积膨胀系数 体积膨胀系数β值愈大，密度差愈大，有利于自然对流 。对强制对流也有一定的影响。
1、流体无相变时的强制对流传热过程
•列出影响该过程的物理量，并用一般函数关系表示：
f (l，，，cp，，u)
•确定无因次准数π的数目
i nm 74 3
1 ( 2，3）
•确定准数的形式
(1)列出物理量的因次 物理量因次
物理量
l cp
u
因 次 M 3 T L M L3 M L L2 2T ML 3T L
3 lijkumcp
对π1而言，实际因次为：
M
0 L0
0T 0
La
(M3TL
)b
(
M
L
)c ( L)d
(M3T
)
bc 1 0 abcd 0
3b c d 3 0
b 1 0
a 1
b 1
c0 d 0
1
l1
l
Nu
2
lu
Re
3
cp
Pr
Nu f (Re, Pr)
——流体无相变时强制对流时的准数关系式
雷诺准数
（Reynolds） Re
普兰特准数
（Prandtl）
Pr
格拉斯霍夫准数
（Grashof）
Gr
lu
确定流动状态的准数
cp
表示物性影响的准数
gtl3 2
2
表示自然对流影响的准数
3、应用准数关联式应注意的问题 1）定性温度：各准数中的物理性质按什么温度确定
2）定性尺寸：Nu，Re数中L应如何选定。
3、流体的温度 4、流体流动状态
湍流的对流传热系数远比滞流时的大。
5、流体流动的原因
强制对流：由于外力的作用
自然对流：由于流体内部存在温度差，使得各部分 的流体密度不同，引起流体质点的位移 单位体积的流体所受的浮力为：
1 0 g 0 1 t 0 g 0gt
6、传热面的性状、大小和位置
二、因次分析法在对流传热中的应用
1）流体在管束外强制垂直流动
流体在错列管束外流过时，平均对流传热系数
Nu 0.33Re0.6 Pr0.33
流体在直列管束外流过时，平均对流传热系数
Nu 0.26 Re0.6 Pr0.33
应用范围： Re＞3000
特征尺寸：管外径do，流速取流体通过每排管子中最狭窄 通道处的速度。其中错列管距最狭窄处的距 离应在（x1-do）和2（t-do）两者中取小者。
注意：管束排数应为10，若不是10时，计算结果应校正。
2）流体在换热器的管间流动
当管外装有割去25%直径的圆缺形折流板时， 壳方的对 流传热系数关联式为： a)多诺呼(Donohue)法
Nu 0.23Re0.6 Pr1 3( )0.14 w
0.23 ( dou )0.6 (cp )1 3( )0.14
do
w
应用范围： Re=3～2×104 定性尺寸：管外径do，流速取换热器中心附近管排中最
窄通道处的速度