水的对流换热系数计算
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。
对流换热系数计算公式
对流换热系数计算公式
随着互联网的发展，流体力学的定量研究技术也在不断提高和强化。
在当今的工程应用中，对流换热系数是其中重要的几个尺度。
本文在全面分析基础上，讨论了对流换热系数的计算公式。
首先，根据法布尔-斯托克斯定律，对流换热系数可以用以下公式表示：
h=Nu L/D
其中，Nu为Nusselt数，L为物质的热传导长度，D为对流传热的导热长度。
在实际的计算中，需要进行一些不可避免的细化处理。
Nusselt 数Nu取决于流体条件和结构物的形状，因此可以通过收集数据和实验，提取的Nu的表达式来计算。
同样，物质的热传导长度L和导热长度D也可以通过实验数据或者试验结果进行估算，从而计算出对流换热系数 h。
对流换热系数是众多机械系统中变量中的关键尺度，反映了流体传热性能和机构热性能的息息相关性。
因此，使用正确的公式来精准计算对流换热系数，是改善机械操作能力和精度的重要手段。
对流换热计算实例
计算已定准则 计算公式 计算表面传热系数
Re f
ud
30
102 1.25102 124 106
30.24
Nu f
1.86Re
Pr
1/ f
3
d l
1/
3
f w
0.14
12.585
h Nu f f d
12.585 13.9 102 1.25 102
139.9W/ m2 K
计算出口温度
l
2
散热量
1 hAtw t hdltw t
4.48 3.14 10102 2 50 10 112.5W
水平部分
Grm
gtd 3 2
gtl 3
Tm 2
9.81 50 10 10102 30 273 16 106 2
3
5.059 106
计算公式
Num
0.48Gr
Pr
hdil
tf
5253
41.21103 3.14 28103
1.7
15
67.5℃
从管内壁到管外壁进行的热量传递过程为通过圆筒壁的导 热，所以可以根据圆筒壁导热量计算公式计算管外壁温度
' two twi
1
2l
ln
do di
two
'
1
2l
ln
do di
twi
41.21103 2 3.14181.7
t
" f
44.2℃
• 总加热量为 394.6W
•
定性温度：t f
1 2
t
' f
t
" f
1 10 20 15℃
2
各种对流换热过程的特征及其计算公式
多取截面平均流速。
定性温度：计算物性的定性温度多为截面
上流体的平均温度（或进出口截面平均温
度）。
1 ' " t f (t f t f ) 2
1。管内层流换热关联式
实际工程换热设备中，层流时的换热
常常处于入口段的范围。可采用下列齐德
－泰特公式：
Re f Pr f Nu f 1.86 l/d
状凝结理论
1 、凝结换热现象
蒸汽与低于饱和温度的壁面接触时，将汽化
潜热释放给固体壁面，并在壁面上形成凝结液的
过程，称凝结换热现象。有两种凝结形式。
2 、凝结换热的分类
根据凝结液与壁面浸润能力不同分两种
(1)膜状凝结
定义：凝结液体能很好地湿润壁面，并 能在壁面上均匀铺展成膜的凝结形式， 称膜状凝结。
du y 时， dy
0, t t s
求解上面方程可得： (1) 液膜厚度
4l l ( ts tw )x 2 g l r
1/ 4
ts tw 定性温度： t m 2
注意：r
按 ts 确定
(2) 局部表面传热系数
gr hx 4l ( t s t w )x
对流换热那样朝同一方向流动。
一般情况下，不均匀温度场仅发生在靠近换热壁面的薄层 之内。在贴壁处，流体温度等于壁面壁面温度tW，在离开壁面
的方向上逐步降低至周围环境温度。
定义： 由流体自身温度场的不均匀所引起的流动称为自然对流。 工程应用： 暖汽管道的散热 不用风扇强制冷却的电器元件的散热 事故条件下核反应堆的散热 产生原因： 不均匀温度场造成了不均匀密度场，浮升力成为运 动的动力。
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。
对流换热系数计算方法
对流换热系数计算方法Calculating convective heat transfer coefficients is a crucial task in various engineering applications, as it helps engineers understand how heat is transferred between a solid surface and a fluid medium. The convective heat transfer coefficient represents the rate at which heat is transferred through convection, which is the process by which heat is transferred between a solid surface and a fluid by the motion of the fluid. This coefficient is influenced by several factors, including the properties of the fluid, the velocity of the fluid, the temperature difference between the solid surface and the fluid, and the geometry of the system. Therefore, accurately calculating the convective heat transfer coefficient is essential for designing efficient heat transfer systems.计算对流换热系数在各种工程应用中都是至关重要的任务，因为它有助于工程师了解热量如何在固体表面和流体介质之间传递。
水的对流换热系数
水的对流换热系数水的对流换热系数是描述流体内部传热能力的一个重要参数。
它反映了水在流动时，通过对流方式传递热量的效率。
对流换热系数的大小直接关系到传热速率以及工程设备的热设计。
1. 对流换热过程的基本概念对流换热是指通过流体的流动来实现传热的现象，可以分为自然对流和强制对流两种形式。
自然对流是指在无外加力作用下，由密度差异引起的流动；而强制对流则是利用外加力的作用使流体强制流动。
对流换热系数则是描述流体流动状态下传热能力的量化指标。
2. 影响水的对流换热系数的因素水的对流换热系数受到多种因素的影响，主要包括以下几个方面：2.1 流动速度：流动速度是影响对流换热系数的重要因素之一。
一般而言，流体的流动速度越大，对流换热系数也就越大。
因为高速流动可以增大接触面积，并且破坏热边界层，加强传热效果。
2.2 流体性质：水的物理性质对对流换热系数同样有显著影响。
水的导热系数较高，流体的热导率也就较高，对流换热系数也将较大。
2.3 流动状态：流动状态是指流体在管内的流动形式，如层流和湍流。
实验表明，当水在管内呈现湍流状态时，对流换热系数明显大于层流状态。
这是因为湍流能够增大流体的混合程度，提高传热效果。
2.4 传热面积：传热面积是指热量传递的表面积。
当传热面积增大时，给定流体流速下，对流换热系数也将增大。
3. 实际应用中对水的对流换热系数的估算在实际工程应用中，对于水的对流换热系数的估算，一般采用经验公式或者计算流体力学模拟方法。
3.1 经验公式：经验公式是通过大量研究和实验总结得到的经验关系。
对于水的对流换热系数，有很多的经验公式可供选择，如劳埃德公式、乌尔斯奥拉公式等。
这些公式通常基于实验数据，对于特定的流动状态、流速和传热面积大小，可以提供一个较为准确的估算值。
3.2 计算流体力学模拟方法：计算流体力学模拟方法是通过数值计算的方式，对流体流动和传热过程进行模拟和分析。
这种方法可以考虑更多细节，如流体粘性、湍流效应等。
换热器的传热系数K
介质不同，传热系数各不相同我们公司的经验是：1、汽水换热：过热部分为800~1000W/m2.℃饱和部分是按照公式K=2093+786V(V是管内流速）含污垢系数0.0003。
水水换热为：K=767(1+V1+V2)(V1是管内流速，V2水壳程流速）含污垢系数0.0003实际运行还少有保守。
有余量约10%冷流体热流体总传热系数K，W/(m2.℃)水水 850～1700水气体 17～280水有机溶剂 280～850水轻油 340～910水重油60～280有机溶剂有机溶剂115～340水水蒸气冷凝1420～4250气体水蒸气冷凝30～300水低沸点烃类冷凝 455～1140水沸腾水蒸气冷凝2000～4250轻油沸腾水蒸气冷凝455～1020不同的流速、粘度和成垢物质会有不同的传热系数。
K值通常在800~2200W/m2·℃范围内。
列管换热器的传热系数不宜选太高，一般在800-1000 W/m2·℃。
螺旋板式换热器的总传热系数（水—水）通常在1000~2000W/m2·℃范围内。
板式换热器的总传热系数（水（汽）—水）通常在3000~5000W/m2·℃范围内。
1．流体流径的选择哪一种流体流经换热器的管程，哪一种流体流经壳程，下列各点可供选择时参考(以固定管板式换热器为例)(1) 不洁净和易结垢的流体宜走管内，以便于清洗管子。
(2) 腐蚀性的流体宜走管内，以免壳体和管子同时受腐蚀，而且管子也便于清洗和检修。
(3) 压强高的流体宜走管内，以免壳体受压。
(4) 饱和蒸气宜走管间，以便于及时排除冷凝液，且蒸气较洁净，冷凝传热系数与流速关系不大。
(5) 被冷却的流体宜走管间，可利用外壳向外的散热作用，以增强冷却效果。
(6) 需要提高流速以增大其对流传热系数的流体宜走管内，因管程流通面积常小于壳程，且可采用多管程以增大流速。
(7) 粘度大的液体或流量较小的流体，宜走管间，因流体在有折流挡板的壳程流动时，由于流速和流向的不断改变，在低Re(Re>100)下即可达到湍流，以提高对流传热系数。
对流换热系数经验公式
对流换热系数经验公式
对流换热系数经验公式根据不同情况可以有多种表达方式。
以下是几种常见的对流换热系数经验公式：
1. 冷却水对流换热系数经验公式：
h = 0.023 * (Re^0.8) * (Pr^0.3) * (μ/μw)^0.14 * (λ/λw)^0.38 * λw/D
其中，h为换热系数（W/m^2·K），Re为雷诺数，Pr为普朗特数，μ为流体动力粘度（Pa·s），μw为水的动力粘度，λ为流体导热系数（W/m·K），λw为水的导热系数，D为特征尺寸。
2. 空气对流换热系数经验公式：
h = 10.45 - 7.45 * (V^0.33)
其中，h为换热系数（W/m^2·K），V为速度（m/s）。
3. 冷凝换热系数经验公式：
h = (m·l) / (A·ΔT)
其中，h为换热系数（W/m^2·K），m为冷凝质量流量
（kg/s），l为冷凝潜热（J/kg），A为换热面积（m^2），ΔT 为温度差（K）。
这些公式都是经验公式，需要根据具体的应用情况和实验数据进行修正和调整。
实际工程中，可能还有其他特定领域的经验
公式。
对于特定应用，最好根据实际情况进行实验或模拟研究，以获得更准确的换热系数。
强制对流换热系数公式
强制对流换热系数公式
强制对流换热系数是一个用于描述热量通过对流传递的系数，通常用字母"h"表示。
强制对流换热系数可以通过如下公式计算：
h = α * λ
其中，α表示对流换热系数的比例系数，单位是1/米
（W/m2·K），λ表示热导率，单位是W/(m·K)。
强制对流换热系数公式中的α是一个实际系统中的参数，它受多种因素的影响，包括流体性质、流速、温度差等。
因此，具体的α值需根据具体情况进行实验或计算得出。
强制对流换热系数的计算对于热工领域的实际问题解决非常重要，例如在工业中的换热设备设计和优化、建筑中的热舒适性评估等方面都有着广泛的应用。
了解和计算强制对流换热系数有助于更好地理解和应用热传递的基本原理，并提高热工系统的效率和性能。
(完整版)换热器的传热系数K
介质不同，传热系数各不相同我们公司的经验是：1、汽水换热：过热部分为800~1000W/m2.℃饱和部分是按照公式K=2093+786V(V是管内流速）含污垢系数0.0003。
水水换热为：K=767(1+V1+V2)(V1是管内流速，V2水壳程流速）含污垢系数0.0003实际运行还少有保守。
有余量约10%冷流体热流体总传热系数K，W/(m2.℃)水水 850～1700水气体 17～280水有机溶剂 280～850水轻油 340～910水重油60～280有机溶剂有机溶剂115～340水水蒸气冷凝1420～4250气体水蒸气冷凝30～300水低沸点烃类冷凝 455～1140水沸腾水蒸气冷凝2000～4250轻油沸腾水蒸气冷凝455～1020不同的流速、粘度和成垢物质会有不同的传热系数。
K值通常在800~2200W/m2·℃范围内。
列管换热器的传热系数不宜选太高，一般在800-1000 W/m2·℃。
螺旋板式换热器的总传热系数（水—水）通常在1000~2000W/m2·℃范围内。
板式换热器的总传热系数（水（汽）—水）通常在3000~5000W/m2·℃范围内。
1．流体流径的选择哪一种流体流经换热器的管程，哪一种流体流经壳程，下列各点可供选择时参考(以固定管板式换热器为例)(1) 不洁净和易结垢的流体宜走管内，以便于清洗管子。
(2) 腐蚀性的流体宜走管内，以免壳体和管子同时受腐蚀，而且管子也便于清洗和检修。
(3) 压强高的流体宜走管内，以免壳体受压。
(4) 饱和蒸气宜走管间，以便于及时排除冷凝液，且蒸气较洁净，冷凝传热系数与流速关系不大。
(5) 被冷却的流体宜走管间，可利用外壳向外的散热作用，以增强冷却效果。
(6) 需要提高流速以增大其对流传热系数的流体宜走管内，因管程流通面积常小于壳程，且可采用多管程以增大流速。
(7) 粘度大的液体或流量较小的流体，宜走管间，因流体在有折流挡板的壳程流动时，由于流速和流向的不断改变，在低Re(Re>100)下即可达到湍流，以提高对流传热系数。
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
对流换热计算
数 cl 。对于带有尖角入口的短管，推荐的入口效应修正系数为 cl = 1 + (d )l 0.7 。
实际上，不同入口条件的管内流动会对入口段的换热带来不同的影响，图 5-5
二次回流
d
R
图 5-4 弯曲管道流动情况示意图
弯曲管道内的流体流动换热必须在平直管计算结果的基础上乘以一个大于 1 的 修 正 系 数 cR 。 在 流 体 为 气 体 时 cR = 1 + 1.77(d / R) ； 在 流 体 为 液 体 时 cR = 1 + 10.3(d / R)3 ；式中 R 为弯曲管的曲率半径。
(5-2)
l
d
≈
1
0.623 Re 4
或
l d ≈ 50
(5-3)
由于在进口段流动边界层和热边界层是逐步发展的，随着边界层的逐步增 厚流体与管壁之间的表面传热系数也从进口处的最大值逐步减小，当流动进入 充分发展阶段之后表面传热系数趋于一个定值。如果边界层在汇合之前从层流 变为紊流，由于在紊流中同时存在流体微团的动量和热量的交换，换热性能就
Nu = 0.023 Re0.8 Pr n
( Re =104~1.2 × 105)
(5-7)
其中特征尺寸为管径 d，特征速度取管内流体的平均流速 um，流体的定性温度
为平均温度 t f
=
(t
' f
+
t
" f
)
/
2
；当流体被加热（
tw
>tf
）时 n =0.4,而流体被冷却
对流换热系数的测定方法
对流换热系数的测定方法实验传热学对流换热系数测定方法总结对流换热系数测定方法总结目录一、前言...................................................................... ...................................... 2 二、管内对流换热系数的瞬态测量法 ........................................................... 3 三、窄环隙流道强迫对流换热实验 (4)四、双侧加热窄环隙流道强迫对流换热实验 (5)五、无相变流体在内斜齿螺旋槽管内强化对流换热实验 (6)六、基于集总参数法的瞬态对流换热系数测定 (8)七、总结...................................................................... .................................... 10 八、参考文献 ..................................................................... .. (11)1一、前言工程上把流体流过一个物体表面时流体与物体表面间的热量传递过程称为对流传热。
对流传热的基本计算式是牛顿冷却公式，及分别为q,h(t,t)ttwwff 2壁面温度和流体温度，即为表面传热系数，单位是。
表面传热系数W/(m,K)h 的大小与对流换热过程中的许多因素有关。
它不仅取决于流体的物性以及换热表面的形状、大小与布置，而且还与流速有密切的关系。
牛顿冷却公式并不是揭示影响表面传热系数的种种复杂因素的具体关系式，而仅仅给出了表面传热系数的定义。
确定对流换热系数h有两条途径:一是理论解法;一是实验解法。
理论解法是在所建立的边界层对流传热微分方程的基础上，通过教学分析解法、积分近似解法、数值解法和比拟解法求得对流传热系数h的表达式或数值。
水的对流换热系数
水的对流换热系数
水的对流换热系数是描述水在对流传热过程中的效率和速度的一个重要参数。
对流传热是通过流体的对流运动来传递热量的过程，而对流换热系数则是衡量这种传热效率的指标之一。
在自然界和工程领域中，对流换热是一种常见的传热方式。
水作为一种常见的流体介质，在许多工程应用中扮演着重要的角色。
了解水的对流换热系数对于优化工程设计、提高能效和节约能源具有重要意义。
水的对流换热系数受多种因素影响，包括流体性质、流动状态、流体速度、表面特性等。
一般来说，水在流动过程中对流换热系数会随着流速的增加而增加，因为流速越大，流体与固体表面的热传递效率就越高。
此外，流体的性质也会对对流换热系数产生影响，比如水的温度、粘度、密度等都会对传热效果产生影响。
在工程实践中，我们常常需要通过实验或计算来确定水的对流换热系数。
通过测量流体流动的速度、温度和压力等参数，可以推导出水的对流换热系数。
这些数据可以帮助工程师们设计更高效的换热设备，提高能源利用率，降低能源消耗。
除了实验和计算外，工程师们还可以通过改变流体流动的方式和条件来调节水的对流换热系数。
例如，通过改变流体的流动速度、流动方向、管道设计等因素，可以有效地提高对流换热系数，从而提
高传热效率。
总的来说，水的对流换热系数是描述水在对流传热过程中热传递效率的重要参数，对于工程设计和能源利用具有重要意义。
通过深入研究水的对流换热特性，可以更好地优化工程设计，提高能效，实现可持续发展的目标。
希望未来能有更多的研究和实践，推动对流换热技术的发展，为人类社会的进步做出贡献。
如何计算对流传热系数
49 .0W 2/m 2oC
14
【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
温度℃ 质量流量 比热 密度
入口 出口 kg/h
kJ/kg· K
kg/m3
有机液 63 T2 30000 2.261 950
问水：（1）28两个t2换热器200能00否满足4.1要87 求？1000 （2）是并还是串？
2
T
Q' Q ?
1
T1=63℃
t2 mh1=30000kg/h
m’h1=15000kg/h
T1=63℃
mh1=15000kg/h
Байду номын сангаасt3
2 1
T’2 t2
t1 mh2=20000kg/h
单独进行计算
Q'Q1Q2 ?
Q1 KAtm
16
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）
经验关联式为： Nu0.02Re30.8prn
或
0.02d3du0.8cpn
使用范围： Re 104 0.6pr 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
流体被加热时n=0.4；冷却时n=0.3
t twtm2
tmt1t22
定性尺寸见表5-6
26
§4-18 蒸汽冷凝时的对流传热系数
分析： QKAtm
Q ' m s 1 c p 1 ( T 1 T 2 ) m s 2 c p 2 ( t2 t1 )