中国农大食品工程原理 第2章 (10)传热
食品工程原理第二讲
T 20 40 30 ℃
2
di 0.02m
（2）查取定性温度下的物性。
995.7kg / m3, 80.12105 pa s,
C p 4.174kJ /(kg k ),
0.6171w /(m k )
中新口腔
（3）计算水的对流传热系数
L3 150 60
di 0.02
解：定性温度
T 82.2 7.8 45 ℃
2
定性尺寸 L＝0.051m
在附录中查得45℃、101.3kpa下空气物性如下：
1.935105 pa s, 2.791102 w /(m k ) 1.111kg / m3 , Pr 0.6985 Re Lu 3.572104 3105
δ1
1 2 3
q T3
T4
x
δ2 δ3
中新口腔
某冷库壁面由0.076m厚的混凝土外层，0.100厚的软木中间层及0.013m厚的松 木内层组成。其相应的热导率为：混凝土0.762W/(m·K)；软木0.0433W/(m·K). 松木0.151W/(m·K).冷库内壁面温度为－18℃，外壁面温度为24℃.求进入冷库 的热流密度以及松木与软木交界面的温度。
准数
Lu 流动状态的准数
中新口腔
准数的符号与意义
准数名称 符号 准数式
意义
普兰特 （Prandtl）
Pr
Cp
物性影响的 准数
格拉斯霍夫 （Grashof）
Gr
gTL3 2 自然对流影
2
响的准数
中新口腔
流体在管内作强制对流
流体外绕壁面强制对流 流体在搅拌槽内强制对流 大空间自然对流传热 蒸气冷凝放热 沸腾传热
Pr 0.6985 0.6
大学生食品工程原理考试题库及答案
大学生食品工程原理考试题库及答案一、选择题（每题2分，共20分）1. 食品工程原理中，下列哪个过程属于传质过程？A. 热传导B. 对流传质C. 扩散D. 压缩答案：B2. 下列哪种食品加工方法属于物理加工方法？A. 真空冷冻干燥B. 超高压处理C. 酶法处理D. 高温杀菌答案：A3. 食品工程中，下列哪个单位表示黏度？A. Pa·sB. N/m²C. J/(kg·K)D. W/(m²·K)答案：A4. 下列哪种食品保藏方法属于化学保藏方法？A. 冷藏B. 真空包装C. 添加防腐剂D. 辐照处理答案：C5. 在食品加工过程中，下列哪种设备主要用于物料输送？A. 混合机B. 粉碎机C. 输送泵D. 压缩机答案：C6. 下列哪种食品加工过程属于热加工过程？A. 榨汁B. 真空冷冻干燥C. 高温杀菌D. 粉碎答案：C7. 下列哪个单位表示热导率？A. W/(m·K)B. W/(m²·K)C. J/(kg·K)D. N/m²答案：A8. 在食品加工过程中，下列哪种设备主要用于固液分离？A. 压滤机B. 粉碎机C. 混合机D. 真空泵答案：A9. 下列哪种食品加工方法属于生物加工方法？A. 酶法处理B. 高温杀菌C. 真空冷冻干燥D. 超高压处理答案：A10. 下列哪种食品保藏方法属于物理保藏方法？A. 添加防腐剂B. 辐照处理C. 冷藏D. 真空包装答案：C二、填空题（每题2分，共20分）1. 食品工程原理中，传质过程包括______、______和______。
答案：分子扩散、对流传质、热传导2. 食品加工过程中，常用的热交换方式有______、______和______。
答案：传导、对流、辐射3. 食品保藏方法主要包括______、______、______和______。
答案：物理保藏、化学保藏、生物保藏、综合保藏4. 食品加工过程中，常用的物料输送设备有______、______和______。
食品工程原理传热
五、流体有相变的对流传热
（一）沸腾传热
液体与高温壁面接触被加热汽化，并在液体内部产生气泡的现象称为沸腾。 按加热面与液体饱和温度的差值不同，分为泡状沸腾和膜状沸腾。 沸腾传热的应用：精馏塔的再沸器、蒸发器、蒸汽锅炉等。
（二）冷凝传热
以饱和蒸汽作为加热介质在传热中发生冷凝传热是工业生产中常见的传热方式。 冷凝方式 膜状冷凝：由于冷凝液能润湿壁面，因而能形成一层完整的膜。在整个冷凝过程中，冷凝液膜是其主要热阻。 滴状冷凝：若冷凝液不能润湿壁面，由于表面张力的作用，冷凝液在壁面上形成许多液滴，并沿壁面落下。热阻小。 实际生产过程中，多为膜状冷凝过程。
第三节 对流传热
#O1
#2022
上式称为牛顿冷却定律。其中α为对流传热系数，表示影响对流传热的所有复杂因素。
对流给热是指流体流过固体壁面时与该表面发生的热量交换，很复杂，基本关系描述为：
Q= αA（T-Tw）
冷凝传热的对流传热系数 略 影响冷凝传热的因素 不凝性气体的影响：形成气膜，增加热阻，降低对流传热系数。要在设备顶部设置不凝气体排放装置。 蒸汽流速和流向的影响：与液膜流向一致，液膜减薄，α增大。 冷却壁面的高度及布置方式：垂直壁面可开沟槽。
第四节 热交换
#O2
#2022
一、换热器的分类
按冷、热流体热交换的接触方式分： 非直接接触式（间壁式、蓄热式、流化床） 直接接触式 按用途分：加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器、再沸器等。
三、对流传热系数
（一）影响对流传热系数的主要因素
流体的性质：影响较大的如密度ρ、比定压热容cp、热导率λ、黏度μ，体胀系数αv等； 流体的状态：流体相态及相变化对α影响很大。有相变时对流传热系数比无相变化时大的多。
传热实验 食品工程原理实验
实验五 传热实验一、实验目的1、了解换热器的结构及用途2、学习换热器的操作方法3、了解传热系数的测定方法4、测定所给换热器的传热系数K5、学习应用传热学的概念和原理去分析和强化传热过程，并实验之二、实验原理根据传热方程m t ∆=KA Q ，只要测得传热速率Q 、有关各温度和传热面积，即可算出传热系数K 。
在该实验中，利用加热空气和自来水通过列管式换热器来测定K ，只要测出空气的进出口温度、自来水进出口温度以及水和空气的流量即可。
在工作过程中如不考虑热量损失，则加热空气放出的热量Q 1与自来水得到的热量Q 2应相等，但实际上因热损失的存在，次两热量不相等，因此实验中以Q 2为准。
三、实验流程及设备本实验装置由列管换热器、风机、空气电加热器、管路、转子流量计、温度计等组成。
空气走管程，水走壳程。
列管式换热器的传热面积由管径、管数和管长进行计算。
四、实验步骤及操作要领1、熟悉设备流程，掌握各阀门、转子流量计和温度计的作用2、在实验开始时，先开水路，再开气路，最后再开加热器3、控制所需的气体和水的流量4、待系统稳定后，记录水的流量、进出口温度，记录空气的流量和进出口温度，记录设备的有关参数，重复一次5、保持空气的流量不变，改变自来水的流量，重复第四步6、保持第四步水的流量，改变空气的流量，重复第四步7、实验结束后，关闭加热器、风机和自来水阀门五、实验数据记录和整理1、设备参数及有关常数：列管换热器的管数：n= 根 管长：l= m 空气温度： ℃ 大气压： MPa 转子材料： 换热流型： 逆流 换热面积： 0.4 m 22、实验数据记录表序号风机出口压强KPa 空气流量读数m 3/h 空气进口温度℃ 空气出口温度℃ 水流量L/h 水进口温度℃ 水出口温度℃ 1 14 16 117.8 30.2 120 20.2 22.3 2 14 16 115.0 30.1 120 20.2 22.3 1 14 16 115.0 29.6 80 20.4 22.9 2 14 16 114.5 30.6 80 20.4 23.2 1 14 16 110.7 32.9 40 20.4 25.9 2 14 16 116.0 33.3 40 20.4 25.9 1 14 11 111.0 32.0 40 20.4 24.6 2 14 11 115.0 31.5 40 20.4 24.4 114 6 113.0 30.2 40 20.4 22.9 2146115.729.54020.422.73、数据处理表 以序号①为例：水：水质量流量为s /kg 033.0360011203600V Wc =⨯=⨯=ρ水的平均温度为25.2123.222.202t t t 21=+=+=水的传热速率为06.291)2.203.22(4200033.0)t -t (12=-⨯⨯==PC C C W Q J/s 查表得：0.98tϕ=，对数平均温差89.372.202.303.228.117ln)2.202.30()3.228.117(t t ln t -t t 2121m=-----=∆∆∆∆=∆m t 0.98=，m m t t *37.89*0.9837.13t ∆=ϕ==所以水的m 21t ()pc pc K A W C t t ∆=-21m()0.033420019.60t 0.437.13pc pc W C t t K A -⨯⨯(22.3-20.2)===∆⨯传热系数为K W/m 5.34620.2-.3224.006.291)t -t (222===）（A Q K由热平衡可得）1221()-(t t C W T T C W Q cp c ph h -==故可得空气的传热系数为2112()0.03342007.62()0.4pc pc W C t t K A T T -⨯⨯(22.3-20.2)===-⨯(117.8-22.3)水W/m 2K则传热系数K 的平均值为219.607.6213.61W /m K 22K K K ++===水空序号空气流量10-3m 3/s 水流量kg/s 水的算术平均温度水的比热J/kg 传热速率J/s 对数平均温差换热面积m 2传热系数K W/m 2KK 的平均值W/m 2K1 4.44 0.033 21.25 4200 291.06 37.13 0.4 19.60 13.952 4.44 0.033 21.25 4200 291.06 36.28 0.4 20.06 14.31 1 4.44 0.022 21.65 4200 231.00 35.27 0.4 16.37 11.57 2 4.44 0.022 21.80 4200 258.72 36.26 0.4 17.84 12.77 1 4.44 0.011 23.15 4200 254.10 37.00 0.4 17.17 12.67 2 4.44 0.011 23.15 4200 254.10 38.93 0.4 16.32 12.00 1 3.06 0.011 22.50 4200 194.04 36.51 0.4 13.29 9.71 2 3.06 0.011 22.40 4200 184.80 37.11 0.4 12.45 8.99 1 1.67 0.011 21.65 4200 115.50 35.48 0.4 8.14 5.81 21.670.01121.554200106.2635.38 0.47.515.30六、实验结果及讨论1.求出换热器在不同操作条件下的传热系数 答：见上解答。
食品工程原理重点知识讲解
食品工程原理复习第一章 流体力学基础1.单元操作与三传理论的概念及关系。
不同食品的生产过程应用各种物理加工过程，根据他们的操作原理，可以归结为数个应用广泛的基本操作过程，如流体输送、搅拌、沉降、过滤、热交换、制冷、蒸发、结晶、吸收、蒸馏、粉碎、乳化萃取、吸附、干燥 等。
这些基本的物理过程称为 单元操作 动量传递：流体流动时，其内部发生动量传递，故流体流动过程也称为动量传递过程。
凡是遵循流体流动基本规律的单元操作，均可用动量传递的理论去研究。
热量传递 : 物体被加热或冷却的过程也称为物体的传热过程。
凡是遵循传热基本规律的单元操作，均可用热量传递的理论去研究。
质量传递 : 两相间物质的传递过程即为质量传递。
凡是遵循传质基本规律的单元操作，均可用质量传递的理论去研究。
单元操作与三传的关系“三传理论”是单元操作的理论基础，单元操作是“三传理论”的具体应用。
同时，“三传理论”和单元操作也是食品工程技术的理论和实践基础2.粘度的概念及牛顿内摩擦(粘性)定律。
牛顿黏性定律的数学表达式是y u d d μτ±= ，服从此定律的流体称为牛顿流体。
μ比例系数，其值随流体的不同而异，流体的黏性愈大，其值愈大。
所以称为粘滞系数或动力粘度，简称为粘度3.理想流体的概念及意义。
理想流体的粘度为零，不存在内摩擦力。
理想流体的假设，为工程研究带来方便。
4.热力体系：指某一由周围边界所限定的空间内的所有物质。
边界可以是真实的，也可以是虚拟的。
边界所限定空间的外部称为外界。
5.稳定流动：各截面上流体的有关参数（如流速、物性、压强）仅随位置而变化，不随时间而变。
6．流体在两截面间的管道内流动时, 其流动方向是从总能量大的截面流向总能量小的截面。
7.1kg理想流体在管道内作稳定流动而又没有外功加入时，其柏努利方程式的物理意义是其总机械能守恒，不同形式的机械能可以相互转换。
8. 实际流体与理想流体的主要区别在于实际流体具有黏性，实际流体柏努利方程与理想流体柏努利方程的主要区别在于实际流体柏努利方程中有阻力损失项。
中国农业大学食品工程原理教案
第1章流体力学基础第一次课(100min)讲授内容：1 基础知识与概念1.1 物理量的单位1.2 量纲分析1.3流体的压缩性和膨胀性1.3.1 体积压缩系数1.3.2 体积膨胀系数1.3.4 流体压强的表示方法第二次课(100min)讲授内容：2流体的粘性与粘度2.1 牛顿内摩擦（粘性）定律2.2牛顿流体与理想流体3 流体流动能量平衡3.1稳定流动体系的能量平衡3.2 稳定流动体系能量方程与柏努利方程第三次课(100min)讲授内容：4 管中流动4.1 管中稳定流动连续性方4.2 雷诺实验与雷诺数4.3 水力直径(当量直径)4.4 圆管中的层流4.4.1 速度分布与流量4.4.2 平均流速和最大流速4.4.3 沿程损失4.5 圆管中的湍流4.6 管路中的沿程阻力4.7 管路中的局部阻力L f，第四次课(100min)讲授内容：5 管路计算与流量测量5.1 管路计算5.1.1 简单管路计算5.1.2 复杂管路计算5.2 流量测量5.2.1 测速管5.2.2 孔板流量计5.2.3 文丘里流量计5.2.4 转子流量计第五次课(100min)讲授内容：6 液体输送设备6.1 泵的类型6.2 叶片泵的主要性能和特性6.2.1 离心泵的主要性能参数6.2.2 正位移泵的主要性能参数6.2.3 泵的特性曲线6.2.4离心泵的性能参数的改变与换算6.3 泵的安装高度第六次课(100min)讲授内容：6.4 管路特性6.5 泵的工作点与流量调节7 气体输送原理7.1离心式通风机和鼓风机7.1.1 离心通风机7.1.2 鼓风机第2章传热第一次课(100min)讲授内容：1 传热的基本概念1.1 传热的基本方式1.2 温度场与温度梯度1.2.1 温度场1.2.2 温度梯度1.3 传热速率与热通量1.4 载热体1.5 换热器第二次课(100min)讲授内容：2 热传导2.1 傅立叶导热定律与热导率2.2 通过单层壁的稳定热传导2.2.1 单层平壁的稳定热传导2.2.2 单层圆筒壁的热传导2.3 通过多层壁的稳定热传导2.3.1 多层平壁的稳定热传导第三次课(100min)讲授内容：3 对流传热3.1 牛顿冷却定律与对流传热系数3.2 对流传热系数关联式的建立方法3.2.1 对流传热系数的获取途径3.2.2 对流传热过程的因次分析3.3 流体对流传热系数关联式3.7 大空间自然对流传热3.8 蒸汽冷凝放热3.8.1 冷凝传热过程分析3.8.2 膜状冷凝传热系数的关联式3.8.3 影响冷凝传热的因素及强化3.9 沸腾传热3.9.1 液体沸腾的分类3.9.2 液体沸腾曲线第四次课(100min)讲授内容：4 辐射传热4.1 基本概念4.2 物体的辐射能力4.3 两固体表面间的辐射传热4.4 对流与辐射的综合传热第五次课(100min)讲授内容：5 稳定传热过程计算5.1 热量衡算5.2 总传热速率方程5.3 总传热系数5.3.1 总传热系数的计算5.3.2 污垢热阻5.4 传热的平均温度差ΔT m5.4.1 恒温传热时的平均温度差5.4.2 变温传热时的平均温度差5.5 传热面积的计算第六次课(100min)讲授内容：6 不稳定传热6.1 流体的间歇式换热6.2 导热微分方程6.3 集总参数分析法6.4 不稳定导热的图解法6.4.1 一维不稳定导热6.4.2 多维不稳定导热第七次课(100min)讲授内容：7 换热器7.1 间壁式换热器的类型7.1.1 管式换热器第4章颗粒与流体之间的相对流动第一次课(100min)讲授内容：1 流体绕过颗粒及颗粒床层的流动1.1 颗粒床层的特性1.1.1 单个颗粒的特性1.1.2 颗粒群的特性1.1.3 床层特性1.2 流体绕球形颗粒的流动1.3 流体通过颗粒床层的流动第二次课(100min)讲授内容：2 颗粒在流体中的运动2.1球形颗粒的沉降2.1.1重力沉降2.1.2 实际沉降速度u t，第三次课(100min)讲授内容：3 固体流态化与气力输送3.1 固体流态化3.1.1 固体流态化的基本概念3.1.2 流化床的流体力学3.1.3 流化床中的传热3.1.4 流化床中的结构形式第四次课(100min)讲授内容：3.2 气力输送3.2.1 概述3.2.2 气力输送的原理4 非均相混合物的分离4.1 沉降4.1.1 重力沉降的应用与设备4.1.2 离心沉降第五次课(100min)讲授内容：4.2过滤4.2.1 过滤操作的基本概念4.2.2 过滤设备4.2.3 过滤基本方程4.2.4间歇过滤操作的计算4.2.5连续式过滤计算第7章吸收与蒸馏第一次课(100min)讲授内容：1 传质学基础1.1 混合物组成的表示方法1.2 扩散现象与分子扩散速率计算1.2.1 分子扩散与Fick定律1.2.2 稳定分子扩散速率1.2.3 扩散系数1.3 对流传质与相间传质1.3.1 对流传质1.3.2 相间传质的双膜理论1.4 传质设备简介第二次课(100min)讲授内容：2 吸收与解吸2.1 概述2.2 汽液相平衡2.2.1 气体在液体中的溶解度2.2 汽液相平衡2.2.1 气体在液体中的溶解度2.2.2 亨利定律2.3 总传质速率方程第三次课(100min)讲授内容：3 吸收塔的计算3.1 物料衡算与操作线方程3.2 吸收剂的用量与最小液气比3.3 塔径的确定3.4 填料层高度的计算3.4.1 填料层高度的基本计算式3.4.2 传质单元数的计算方法第四次课(100min)讲授内容：4 蒸馏4.1 双组分溶液的汽液相平衡4.1.1 相律和拉乌尔定律4.1.2 两组分理想溶液的汽液平衡4.1.3 相对挥发度与汽液平衡方程4.2蒸馏与精馏原理4.2.1 平衡蒸馏4.2.2 简单蒸馏4.2.3 精馏原理第五次课(100min)讲授内容：5 双组分连续精馏塔的计算5.1 理论板的概念及恒摩尔流假定5.1.1 理论板5.2 物料衡算与热量衡算5.2.1 全塔物料衡算5.2.2 进料板及进料热状态参数5.3 操作线方程5.3.1 精馏段操作线方程5.3.2 提馏段操作线方程5.3.3 q线方程与操作方程的图示5.4 理论板的确定与实际板的讨论5.4.1 理论板的确定第六次课(100min)讲授内容：5.4.2 板效率与实际板数5.5 回流比的影响与选择5.5.1 全回流与最少理论板数5.5.2 最小回流比5.5.3适宜回流比5.6 双组分精馏的操作计算5.7 精馏装置的热量衡算5.7.1 冷凝器的热负荷Q C5.8 其他有关实例的讨论5.8.1 直接水蒸汽加热5.8.2 提馏塔5.8.3 侧线出料和多股进料第8章液体吸附与离子交换第一次课(100min)讲授内容：1 液体吸附1.1 吸附作用和吸附剂1.1.1 吸附作用1.1.2 吸附剂及其性能1.2 吸附理论1.2.1 吸附平衡1.2.2 吸附速率1.3 吸附操作1.3.1 吸附操作步骤第二次课(100min)讲授内容：1.4 吸附计算1.4.1 分级接触式吸附1.4.2 连续式吸附2 离子交换2.1 离子交换概念和离子交换树脂2.1.1 基本概念2.1.2 离子交换剂2.1.3 离子交换树脂的性能2.2 离子交换机理2.2.1 离子交换平衡2.2.2 离子交换机理2.3 离子交换速率2.3.1 外扩散速率2.3.2 内扩散速率第三次课(100min)讲授内容：2.3.3 总传质速率和总传质系数2.4 离子交换操作及设备2.4.1 离子交换操作2.4.2 离子交换装置分类2.5 离子交换操作计算2.5.1 交换柱的直径和高度2.5.2 树脂用量、正洗水用量和时间2.5.3 树脂的工作交换容量ω0和有效工作容量ωe 2.5.4 交换柱工作时间和反洗水的用量2.5.5 再生剂用量第8章浸出和萃取第一次课(100min)讲授内容：1 浸出1.1 浸出理论1.1.1 浸出体系组成的表示方法1.1.2 浸出系统的平衡关系1.1.3 溢流与底流平衡关系的表达1.1.4 杠杆规则1.1.5 单级浸出过程的表示1.2 浸出速率第二次课(100min)讲授内容：1.3 浸出操作的流程1.4 浸出操作计算1.5 浸出装置2 萃取2.1 液—液相平衡关系2.2 萃取过程的计算2.2.1 单级萃取的计算第三次课(100min)讲授内容：2.2.2 多级错流萃取2.2.3 多级逆流萃取2.3 萃取操作的设备第11章溶液浓缩第一次课(100min)讲授内容：1 蒸发操作与特点2 单效蒸发2．1溶液的沸点和温度差损失2.2 单效蒸发的计算2.2.1 蒸发器的物料衡算2．2．2 蒸发器的热量衡算2.2.3 传热面积S02.2.4 管内沸腾传热系数αi的关联式第二次课(100min)讲授内容：3 多效蒸发3.1 多效蒸发的原理3.2 多效蒸发的流程3.3 多效蒸发的计算3.3.1 基本情况3.3.33.3.4 传热面积S3.3.5 重新分配各效温差及重算传热面积第三次课(100min)讲授内容：4 多效蒸发效数的限制5 蒸发设备5.1蒸发器结构5.1.1 非膜式蒸发器5.1.2 膜式蒸发器5.2 蒸发器的选用5.3 蒸发器的辅助装置6 冷冻浓缩6.1冷冻浓缩操作原理6.2冷冻浓缩计算第12章食品干燥原理第一次课(100min)讲授内容：1湿空气的热力学性质1.1湿含量（湿度）H1.2相对湿度1.3湿空气的比热容C H和湿比容υH1.4 湿空气的热含量(焓)I1.5 干球温度t和湿球温度t m1.6 露点t d第二次课(100min)讲授内容：2 湿空气的湿焓图及使用方法2.1 湿空气的湿焓图（H－I图）2.2湿焓图的应用3 湿空气的基本状态变化过程3.1 间壁式加热和冷却以及冷（却）凝减湿过程3.2 不同状态湿空气的混合过程3.3 绝热冷却增湿过程第三次课(100min)讲授内容：4 湿物料的基本性质4.1 湿物料的形态和物理性质4.2 湿物料中水分存在形式和表示法4.3 平衡水分5 湿物料常压热风干燥过程5.1 热风干燥过程计算5.2 干燥器的热效率5.3热风干燥基本过程的变型第四次课(100min)讲授内容：6 对流干燥理论6.1 物料干燥机理6.2 干燥速率和干燥特性曲线6.3干燥时间6.3.1恒速干燥时间t16.3.2 降速干燥时间t2第五次课(100min)讲授内容：7 干燥设备7.1干燥器的分类7.2 干燥器。
中国农业大学食品工程原理教学大纲
食品工程原理A(Principles of Food Engineering A)一、课程基本情况课程编号：06110850课程总学时： 88 (其中，讲课88 ，实验0 ，上机 0 ，实习0 ，课外学时0 )课程学分：5.5课程分类：必修开设学期：秋开课单位：食品科学与营养工程学院食品科学与工程系适用专业：食品科学与工程所需先修课：高等数学、物理学和物理化学课程负责人：葛克山二、课程内容简介本课程为食品专业的必修专业基础课。
课程内容主要包括动量传递、热量传递和质量传递的三传理论及其在食品工程中的应用，即研究食品工程单元操作的基本原理与应用。
动量传递内容包括流体力学和流体输送机械（泵与风机）的选用、颗粒与流体间的相对运动；热量传递内容包括传热学和蒸发操作等；质量传递内容包括传质过程、吸收与蒸馏、吸附与离子交换，浸出与萃取等单元操作；此外还包括热、质同时传递的过程，如食品的干燥等。
This course is a required basic one in food specialization .It includes both transfer theories of momentum,heat and mass and their applications. Momentum transfer contents fluid mechanics,fluid transportation machines and fuid flow past inmersed particles. Heat transfer includes principle of heat transfer and evaporation. Mass transfer contents gas absorption and distillation,liquid adsorpion and ion exchange,leaching and extraction.Beside those it includes drying of solids.三、各部分教学纲要课堂讲授部分教学内容与要求（88学时）第1章流体力学基础（12学时）牛顿流体及黏度，稳定流动体系的总能量方程，不可压缩流体的稳定流动，管内流动的能量、质量守恒，管内流动的阻力和流速分布，流动阻力计算，简单管路计算，泵的类型与性能，泵的安装高度，泵的工作点与流量调节。
食品工程原理重点知识讲解
食品工程原理复习第一章 流体力学基础1.单元操作与三传理论的概念及关系。
不同食品的生产过程应用各种物理加工过程，根据他们的操作原理，可以归结为数个应用广泛的基本操作过程，如流体输送、搅拌、沉降、过滤、热交换、制冷、蒸发、结晶、吸收、蒸馏、粉碎、乳化萃取、吸附、干燥 等。
这些基本的物理过程称为 单元操作 动量传递：流体流动时，其内部发生动量传递，故流体流动过程也称为动量传递过程。
凡是遵循流体流动基本规律的单元操作，均可用动量传递的理论去研究。
热量传递 : 物体被加热或冷却的过程也称为物体的传热过程。
凡是遵循传热基本规律的单元操作，均可用热量传递的理论去研究。
质量传递 : 两相间物质的传递过程即为质量传递。
凡是遵循传质基本规律的单元操作，均可用质量传递的理论去研究。
单元操作与三传的关系“三传理论”是单元操作的理论基础，单元操作是“三传理论”的具体应用。
同时，“三传理论”和单元操作也是食品工程技术的理论和实践基础2.粘度的概念及牛顿内摩擦(粘性)定律。
牛顿黏性定律的数学表达式是y u d d μτ±= ，服从此定律的流体称为牛顿流体。
μ比例系数，其值随流体的不同而异，流体的黏性愈大，其值愈大。
所以称为粘滞系数或动力粘度，简称为粘度3.理想流体的概念及意义。
理想流体的粘度为零，不存在内摩擦力。
理想流体的假设，为工程研究带来方便。
4.热力体系：指某一由周围边界所限定的空间内的所有物质。
边界可以是真实的，也可以是虚拟的。
边界所限定空间的外部称为外界。
5.稳定流动：各截面上流体的有关参数（如流速、物性、压强）仅随位置而变化，不随时间而变。
6．流体在两截面间的管道内流动时, 其流动方向是从总能量大的截面流向总能量小的截面。
7.1kg理想流体在管道内作稳定流动而又没有外功加入时，其柏努利方程式的物理意义是其总机械能守恒，不同形式的机械能可以相互转换。
8. 实际流体与理想流体的主要区别在于实际流体具有黏性，实际流体柏努利方程与理想流体柏努利方程的主要区别在于实际流体柏努利方程中有阻力损失项。
食品工程原理-第二章 传热
t = f (x，y，z，τ)
式中：t —— 温度（℃或K）； x, y, z —— 空间坐标； τ—— 时间（S）。
温 ➢不稳定温度场：温度场内各点温度随时间而改变。
度
相应的传热称为非定态热传导。
场 ➢稳定温度场：温度场内各点温度不随时间而改变。
相应的传热称为稳定传热
随温度变化，视为常数；
➢平壁的温度只沿着垂直于壁面
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。
t1
Q
t2
tb t1 t2
ob
x
根据傅立叶定律
Q A dt
dx
分离积分变量后积分，积分边界条件：当x=0时，t= t1； x=b时，t= t2，
Q
b
A(t1 t2 )
b1
t t1
b2
b3
t2 t3
Q t4
x
第一层
Q1
1
b1
A(t1 t2 )
Q1
b1
1 A
t1
t2
t1
第二层
Q2
b2
2 A
t2
第三层
Q3
b3
3 A
t3
对于稳定导热过程：Q1=Q2=Q3=Q
Q( b1
1 A
b2
2 A
b3 )
3 A
t1
t2
t3
Q t1 t2 t3
t1 t4
( b1 b2 b3 ) ( b1 b2 b3 )
t1
t2 b
t1 t x
t t1 bx（t1 t2） 单层平壁内温度分布为直线
食品工程原理的对流传热
对流传热是指流体中质点发生相对位移和混 合而引起的热量传递。对流传热仅发生在流体中，
与流体的流动状况相关。在对流传热的同时伴有
流体间的导热现象，通常对流传热是指流体与固 体壁面间的传热过程。 自然对流：温差引起密度差，造成流体流动。 强制对流：流体靠外加动力流动，造成对流。
3.3.2 对流传热速率方程和对流传热系数
i o则K i
结论： 当 i o，K o ，欲提高K值，必须提高；
当 i o , K i ，欲提高K值，必须提高； 如果 i 与 o 相差不大，欲提高K值，必须将同时提高。 增加流体的流速，定期清洗换热器，可使污垢热阻Rs i 、 Rs o减少,使K值增加。
2.变温传热时的平均温度差
（1） 逆流和并流时的平均温度差 如图（a）所示：套管换热器两流体作逆流流动：
（a）逆流
（b）并流
由热量衡算的微分式： dQ W C dT W C dt h ph c pc 根据假设（1）2） dQ
dT Wh C ph 常量
dQ Wc C pc 常量 dT 将T或t对Q作图,T—Q或t—Q都是直线关系
t Q St 1 S
α—平均对流传热系数，w/(m2. ℃) S—总传热面积，m2； ∆t—流体与壁面（或反之）间温度差的平均值，℃； 1 /(α*S)——对流传热热阻。
热流体在换热器管内流动： dQ i (T Tw )dSi 冷流体在换热器管外流动：
dQ o (t w t )dSo
1 Ko do bdo 1 i d i d m o
1 Ki di bdi 1 o d o d m i
同理可得：
Km
dm dm i di odo
中国农业大学食品学院食品工程原理课后习题及答案解析
X X* G (X c X *) ln c A Uc X2 X*
五 计算 1、相对湿度 0.252；水蒸气分压 7851.85Pa；露点 41.5℃；湿空气的比热容 1.10964KJ/Kg 2、湿度 0.0102Kg/kG；露点 14.5℃ 3、25 倍 4、（略） 5、（略） 6、干燥时间 26500s
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2
G X 2 dX G X c dX A X c U A X2 U
式中 U——降速阶段的瞬时干燥速率，kg/m2·s。 连接临界点 C 与平衡含水量 E 的直线来代替降速阶段的干燥速率，该近似方法认为在降速干燥阶段， 干燥速率与物料中的自由水分成正比，即：
U
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中国农业大学食品学院食品工程原理课后习题及答案解析
四 简答 1、 流体的运动对传热过程有强烈影响。当边界层中的流动完全处于层流状态时，垂直于流动方向上的热 量传递虽然只能通过流体内部的导热，但流体的流动造成了沿流动方向的温度变化，使壁面处的温度梯度 增加，因而促进了传热。当边界层中的流动是湍流时，壁面附近的流动结构包括湍流区、过渡区和层流底 层。湍流区垂直于流动方向上的热量传递除了热传导外，主要依靠不同温度的微团之间剧烈混合，即依靠 对流传热。 2 热风干燥过程中，热风既是载热体也是载湿体。一方面热风提供给湿物料热量，使得水分加热蒸发； 另一方面由于湿物料中水分蒸汽压大于热空气中水分分压，使得物料中水分蒸发到热空气中，被热风带走。 使得物料干燥。 3 干燥包括预热阶段、恒速干燥阶段及降速干燥阶段。预热阶段空气热量主要用于物料的加热，水分蒸发 量较少，时间较短暂，通过减小物料颗粒来增强预热效果。恒速干燥阶段物料含水量迅速下降，干燥速度 最大，物料表面温度等于干燥介质的湿球温度，空气热量全部用于水分的汽化，空气显热等于水分的汽化 潜热，所去除的水分为非结合水分，物料内部水分扩散速度大于或等于水分表面汽化速度，干燥处于表面 汽化控制状态。可通过减小物料颗粒，增加空气的流动速度并使空气垂直进入物料内部，增加空气的相对 湿度等措施来强化干燥。降速干燥阶段干燥速度开始下降，物料表面温度大于空气的干球温度并逐渐上升。 空气热量除了用于水分的蒸发外，还要用于物料的升温，所除去的水分有结合水分和非结合水分，干燥开 始进入内部扩散控制状态，此阶段不宜盲目强化干燥条件，但可通过减小物料颗粒，使物料流动方向与空 气方向相反等措施来强化干燥速度。 4 根据物料与水分结合力的状况，可将物料中所含水分分为结合水分与非结合水分。结合水分包括物料细 胞壁内的水分、物料内毛细管中的水分及以结晶水的形态存在于固体物料之中的水分等。它是籍化学力或 物理化学力与物料相结合的，由于结合力强，其蒸汽压低于同温度下纯水的饱和蒸汽压，致使干燥过程的 传质推动力降低，故除去结合水分较困难。 非结合水分包括机械地附着于固体表面的水分，如物料表面的吸附水分、较大孔隙中的水分等。物料中非 结合水分与物料的结合力弱，其蒸汽压与同温度下纯水的饱和蒸汽压相同，干燥过程中除去非结合水分较 容易。物料的结合水分和非结合水分的划分只取决于物料本身的性质，而与干燥介质的状态无关 5 绝热增湿过程进行到空气被水汽所饱和，则空气的温度不再下降，而等于循环水的温度，称此温度为该 空气的绝热饱和温度。在湿空气中，将温度计的感温部分包以纱布，置于一定温度和湿度的湿空气中，经 一段时间达到稳定后，温度计所反映的温度称为是空气的湿球温度。绝热饱和温度与湿球温度是两个完全 不的概念。但是两者都是湿空气状态(t 和 H)的函数。特别是对空气－水气系统，两者在数值上近似相等， 对其他系统而言，不存在此关系。
(食品工程原理)02传热
第二章传热若物体上的两部分间连续存在着温度差，则热将从高温部分自动地流向低温部分，直至整个物体的各部分温度相等为止。
食品灭菌过程以及各种单元操作（如蒸馏、蒸发、干燥、结晶等）都涉及到传热理论。
☐掌握导热、对流换热的基本规律及计算方法；☐熟悉各种热交换设备的结构和特点；☐掌握稳定综合传热过程的计算；掌握稳定综合传热过程的计算☐了解强化传热和热绝缘的措施。
第一节第节传热的基本概念•三种传热方式简介•温度场与温度梯度•传热速率与热通量•载热体•换热器1.1 传热的基本方式11热的传递是由于系统内或物体内温度不同而引起的根据传热机理不同传热不同而引起的，根据传热机理不同，传热本式有种的基本方式有三种：热传导(conduction);对流();对流(convection);辐射(radiation)。
(1)(1).热传导（又称导热）物体各部分之间不发生相对位移，仅借分子、原子和自由电子等微观粒子的热运动而引起的热量传递称为热传导特点而引起的热量传递称为热传导。
特点:没有物质的宏观位移.(2)(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。
热对流的两种方式：强制对流和自然对流强制对流：因泵（或风机）或搅拌等外力所导致的对流称为强制对流。
(2)(2).热对流热对流的两种方式：自然对流：由于流体各处的温度不同而引起的密度差异，致使流体产生相对位移，这种对流称为自然对流。
流动的原因不同，对流传热的规律也不同。
在同体中有能同时发自然对制对同一流体中有可能同时发生自然对流和强制对流。
(3)、热辐射(3)热辐射因热的原因而产生的电磁波在空间的传递称为因热的原因而产生的电磁波在空间的传递，称为热辐射。
所有物体都能将热以电磁波的形式发射出去，而不需要任何介质。
任何物体只要在绝对零度以上都能发射辐射能，但是只有在物体温度较高的时候，热辐射才能成为主要的传热形式。
的传热形式实际上，上述三种传热方式很少单独出现，而往往是相互伴随着出现的。
食品工程原理传热
金属热导率大于非金属，液体较小，
气体最小。热导率随温度变化而变化。
三、通过平壁的稳态导热
（一）单层平壁稳态导热
如图所示：
平壁壁厚为δ，壁面积为A； 壁的材质均匀，热导率λ不随温度
变化，视为常数；
平壁的温度只沿着垂直于壁面的x
轴方向变化，故等温面皆为垂直于 x 轴的平行平面。
δ
平壁侧面的温度t1及t2恒定。
按热流密度公式计算q：
Q t1 t 4 10 (5) q 5.27w / m 2 b3 0.12 0.10 0.12 b1 b2 A ( ) 0.70 0.04 0.70 1 2 3
按温度差分配计算t2、t3
0.12 t 2 t1 q 10 5.27 9.1℃ 1 0.70 b1
t
2
t r r r
1 2 1
dr
在半径r处取一厚度为dr的
薄层，若圆筒的长度为L，则 半径为r处的传热面积为 A=2πrL。
L
根据傅立叶定律，对此薄圆筒层传导的热量为：
dt dt φ Q A 2rL dr dr
将上式分离变量积分并整理得
t1 t 2 Q 2L φ r ln 2 r 1
b3 0.12 t3 q t4 5.27 (5) 4.1 ℃ 3 0.70
四、圆筒壁的稳态导热
1、通过单层圆筒壁的稳态导热
设圆筒的内半径为r1，内 温度只沿半径方向变化，
如图所示：
壁 温 度 为 t1， 外 半 径为 r2， 外壁温度为t2。 等温面为同心圆柱面。圆筒 Q 壁与平壁不同点是其面随半 径而变化。
2、热对流
又称对流传热，是流 体质点发生相对位移所引 起的热量传递过程，或者 流动的流体与固定壁面之 间的热量交换。 对流传热伴有热传导。
2食品工程专业-传热作业解答
第二章 传热 (P78)1. 一食品冷藏室由内层19mm 厚的松木，中层为软木，外层为51mm 厚的混凝土所组成，内壁面温度为－17.8℃，混凝土外壁面温度为29.4℃。
松木、软木和混凝土的平均导热率分别为0.151，0.0433，0.762W/(m ·K)，要求该冷藏室的热损失为15W/m 2。
求所需软木的厚度及松木和软木接触面处的温度。
解：根据题意作出示意图（1）求软木的厚度（中间层） 根据三层平壁的导热公式：sb s b s b t t Q 33221141λλλ++-=b 1 b 2 b 333221141λλλb b b t t SQ++-=已知 2/15m W SQ =，t 1=29.4℃，t 2=－17.8℃， b 1=51mm=0.051m ，b 3=19mm=0.019m)/(762.01K m W ⋅=λ,)/(0433.02K m W ⋅=λ, )/(151.03K m W ⋅=λ将上述已知条件代入三层平壁导热公式：151.0019.00433.0762.0051.08.174.29152+++=b求得：b 2=0.128m=128mm（2）求松木和软木接触面处的温度（t 3）3343λb t t SQ -=将上述已知条件代入上式：151.0019.08.17153+=t 解得：t 3=-15.9℃答：（1）软木的厚度为128mm ；（2）松木和软木接触面处的温度为-15.9℃2．为减少热损失，在外径为150mm 的饱和蒸汽管道外加有保温层。
已知保温材料的热导率λ＝0.103＋0.000198T （式中T 为℃），蒸汽管外壁温度为180℃，要求保温层外壁温度不超过50℃，每米管道由于热损失而造成蒸汽冷凝的量控制在1×10-4kg/(m ·s)以下，问保温层应为多少？（计算时可假定蒸汽在180℃下冷凝）。
解：依题意作出示意图每米管道热损失为:sW r r ln t t L Q ⋅=-=γπλ）（）（12212 已知：t 1＝180℃，t 2＝50℃，r 1＝150mm/2＝0.075mW s =1×10-4 kg/m ·s取管壁得平均温度为定性温度，则： t=（t 1+t 2）/2=(180+50)/2=115℃将定性温度代入保温材料的热导率关系式，求λ： λ=0.103+0.000198×115=0.12577 (W/m ·K) 查表得：180℃蒸汽的气化热γ=2019.3 kJ/kg 将上述已知数据代入管道热损失关系式：sW r r ln t t L Q ⋅=-=γπλ）（）（12212 4321011032019075050180125570141532-⨯⨯⨯=-⨯⨯..r ln ..）（）（ 解上式，得：r 2=0.125 (m)因此，最小保温壁厚:b ＝r 2－r 1＝0.125m －0.075m=50mm答：保温层厚度应不小于50mm 。
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第2章 传 热传热是由于温度差而引起的能量转移，又称热量传递。
热量总是自动地由高温区传递到低温区。
1 传热的基本概念 1.1 传热的基本方式根据传热机理的不同,传热有以下3种基本方式： (1) 热传导(又称导热) 主要是通过微观粒 子的运动传递能量，物质没有宏观位移。
(2)热对流 热对流是指流体质点间发生相对位移而引起的热量传递过程。
热对流仅发生在流体中。
对流可分为自然对流与强制对流。
因温度不同而引起密度的差异，使轻者上浮，重者下沉，流体质点间发生相对位移，这种对流称为自然对流；因水泵、风机或其他外力作用而引起的流体流动，这种对流称为强制对流。
(3)热辐射因为热的原因而产生的电磁波在空间的传播，称为热辐射。
物体之间相互辐射和吸收能量的总结果称为辐射传热。
辐射传热不仅有能量的传递，还同时伴随有能量形式的转化。
辐射传热不需要任何介质来传递能量。
1．2 温度场与温度梯度 1．2．1 温度场温度场即是任一瞬间物体或系统内各点温度分布的总和。
温度场的数学表达式为 T=f(x ，y ，z ，t)稳定温度场：温度场不随时间而变化的传热过程； 不稳定温度场：温度场随时间而变化的传热过程。
在稳定温度场中的传热称为稳定传热。
温度场中同一时刻温度相同的各点组成的面称为等温面，温度不同的等温面不会相交。
1．2．2 温度梯度将沿等温面法线方向上的温度变化率称为温度梯度，记做grad T ：nTgradT ∂∂=温度梯度是向量，它的正方向是指向温度增加的方向。
通常，也将温度梯度的标量称为温度梯度。
对于一维温度场，温度梯度可表示为grad T=dT/dx1．3 传热速率与热通量传热速率（热流量）Q ：单位时间通过传热面的热量，W （J/s ）；注意：在稳定传热过程中，通过各个传热面的热量均相等（为一常数），此为稳定传热的基本特点。
热通量（热流密度）q ：单位时间通过单位传热面的热量， W/m 2。
传热速率与热通量的关系为： q=dQ/dS1．4 载热体用于传送热量的介质称为载热体。
加热剂：起加热作用的载热体； 冷却剂：起冷却作用的载热体。
工业上常用的加热剂有以下几种：(1)饱和水蒸气；(2)烟道气；(3)热水； (4)电加热 。
常用的冷却剂有以下几种： (1)水和空气；(2) 载冷剂与制冷剂 。
1．5 换热器 实现冷、热介质热量交换的设备称为换热器。
食品生产中最常用的是间壁式换热器。
间壁式换热器就是冷、热流体不能直接接触，但可通过壁面传热。
最典型的换热器是套管换热器。
2 热传导2．1 傅立叶导热定律与热导率 傅立叶（导热）定律：n Tq ∂∂-=λ式中：q-热流密度，W/m 2； λ-热导率（导热系数），W/(m 〃K)。
热导率表征物质导热能力的大小，它反映了导热的快慢，λ越大表示导热越快。
λ是物质的物性之一，其数值与物质的组成、结构、温度等有关。
一般，λ金属>λ非金属固体>λ液体>λ气体一些食品的热导率见表2-1和表2-2 。
(1)固体的热导率对大多数的固体物质，其热导率在一定的温度范围内与温度成线性关系：λ=k 0+kT式中：λ为固体在温度T 时的热导率；k 0，k 为经验常数。
一般，金属材料，k<0；非金属材料，k>0。
即 T ↑，λ金属↓，λ非金属↑。
(2)液体和气体的热导率一般T ↑，λL ↓，λg ↑。
（水和甘油除外）2.2 通过单层壁的稳定热传导 2.2.1 单层平壁的稳定热传导温度仅沿x 方向变化，导热为一维热传导。
由傅立叶定律可写出：q=－λdT/dx若材料的热导率为常量，积分上式可得： q=λ（T 1-T 2）/b或R T b T T q ∆=-=λ21或bT T S Q 21-=λ式中，R=b/λ，导热热阻，m 2•℃/W 工程计算中，热导率可取两壁面温度下λ值的算术平均值，或取两壁面温度之算术平均值下的λ值。
温度分布：当λ为常量时，由于q=λ（T 1-T 2）/b=λ（T 1-T ）/x 故平壁内任一等温面的温度为T=T 1-(T 1-T 2)x/b显然，λ为常量时，单层平壁内的温度分布为直线。
2．2．2 单层圆筒壁的热传导温度仅沿半径方向变化，导热为一维热传导。
对于半径为r 的等温圆柱面，由傅立叶定律可写出： Q=-λSdT/dr=-λ（2πrL ）dT/dr若λ为常量，将上式分离变量积分并整理得：1221)(2r r Ln T T L Q -=πλ 当λ为常量时，圆筒壁内的温度分布为121211)(r r Ln r r Ln T T T T --=圆筒壁内的温度按对数规律分布。
2．3 通过多层壁的稳定热传导 2．3．1 多层平壁的稳定热传导稳定导热时，通过各层的热流密度相等，即：334322321121λλλb T T b T T b T T q -=-=-=将数学上的加比定律应用于上式，可得33221141λλλb b b T T q ++-=对于n 层平壁，有∑=+-=ni ii n b T T q 111λ多层平壁热传导的总推动力（总温度差）为各层温度差之和，总热阻为各层热阻之和。
2．3．2 多层圆筒壁的稳定热传导稳定导热时，通过各层的热流量相等，由此可推得：∑=++-=ni i i in r r Ln T T L Q 11111)(2λπ ［例2-1］ 某冷库壁面由0.076 m 厚的混凝土外层，0.100 m 厚的软木中间层及0.013 m 厚的松木内层所组成。
其相应的热导率为：混凝土0.762 W/(m 〃K)；软木0.0433 W/(m 〃K)；松木0.151 W/(m 〃K)。
冷库内壁面温度为-18 ℃，外壁面温度为24 ℃。
求进入冷库的热流密度以及松木与软木交界面的温度。
解：三层的导热，T 1=24 ℃，T 4=-18 ℃；b 1=0.076 m ，b 2=0.100 m ，b 3=0.013 m ； λ1=0.762 W/(m 〃K)，λ2=0.0433 W/(m 〃K)， λ3=0.151 W/(m 〃K)。
(1)计算热流密度q233221141/8.16151.0013.00433.0100.0762.0076.0)18(24m W b b b T T q =++--=++-=λλλ(2)计算松木与软木交界面的温度T 3 由 q=λ3(T 3-T 4)/b 3 得 T 3=T 4+qb 3/λ3=-18+16.8×0.013/0.151=-16.6 ℃［例2-2］ 内径为25.4 mm ，外径为50.8 mm 的不锈钢管，其热导率为21.63 W/(m 〃K)。
外包厚度为25.4 mm 的石棉保温层，其热导率为0.242 3 W/(m 〃K)。
管的内壁面温度为538 ℃，保温层的外表面温度为37.8 ℃，计算钢管单位长度的热损失及管壁与保温层分界面的温度。
解：两层的导热，T 1=538 ℃，T 3=37.8℃；r 1=0.0254/2=0.0127m ，r 2=0050 8/2=0.025 4m ，r 3=r 2+b=0.0254+0.0254=0.0508m ；λ1=21.63 W/( m 〃K) λ2=0.2423 W/( m 〃K)。
(1)单位管长的热损失Q/Lm W Ln Ln r r Ln r r Ln T T LQ /10860254.00508.02423.010127.00254.063.211)8.37538(211)(223212131=+-=+-=πλλπ(2)管壁与保温层分界面的温度T 2由 12211)(2r r Ln T T L Q -=πλ 得 1121221)(πλr r LnL QT T -=5.53263.21210127.00254.01086538=⨯⨯⨯-=πLn ℃3 对流传热3．1 牛顿冷却定律与对流传热系数对流传热是指流体与固体壁面之间的传热，其传热速率由牛顿冷却定律给出：Q=αS 〃ΔT式中：α-对流传热系数，W/(m 2〃K)； S-总传热面积，m 2；ΔT-流体与壁面(或反之）间温度差的平均值，K 或℃。
对流传热系数α在数值上等于单位温度差下的热通量，它反映了对流传热的快慢，α越大表示对流传热越快。
α不是流体的物理性质，而是受诸多因素影响的一个系数。
几种对流传热情况下的α值范围见表2-3。
流体的流动状态对α的影响如下： 由于流体的粘性，在靠近壁面处存在一滞流内层，因此在垂直于流体流动方向上，热量的传递只能通过导热进行。
由于流体的热导率较小，故滞流内层内的导热热阻较大，因此，该层中温度梯度较大。
在湍流主体中，由于流体质点的剧烈混合并充满旋涡，因此，湍流主体中温度梯度极小，各处温度基本相同，热量传递主要靠对流进行。
结论：对流传热的热阻主要集中在滞流内层，因此，减薄滞流内层的厚度是强化对流传热的主要途径。
3．2 对流传热系数关联式的建立方法3．2．1 对流传热系数的获取途径目前求取对流传热系数关联式的方法有两种：理论方法与实验方法。
3．2．2 对流传热过程的因次分析无相变对流传热的准数关系式为：sNu=ARe m Pr n Gr式中A，m，n，s都为常数，其值由实验确定。
准数的名称、符号及意义列于表2-4，5。
应用准数关联式应注意的事项：(1)公式的应用条件要在应用条件范围内使用这些经验公式。
(2)定性温度与定性尺寸定性温度：是指用于决定准数中各物性的温度，也就是准数关联式中指定的用来查取物性的温度。
通常，定性温度取：①流体进、出口温度的算术平均值(受迫流动下)；②流体平均温度与换热壁面温度的算术平均值(自由流动下)。
定性尺寸：是指在准数关联式中指定的某个固体边界的尺寸。
3．3 流体在管内作强制对流3．3．1 流体在圆形直管内作强制湍流对于气体或低粘度（<2倍常温水的粘度）液体，采用如下关联式：Nu=0.023Re0.8Pr n或nP i iC u d d )())((023.08.0λμμρλα=当流体被加热时，n=0.4；当流体被冷却时，n=0.3。
应用条件：Re>104，0.7<Pr<120，管长与管内径之比L/d i ≥60。
当L/d i <60时，用由上式计算出的α乘以⎥⎦⎤⎢⎣⎡+7.0)(1L d i 进行校正。
定性温度：流体进、出口温度的算术平均值；定性尺寸：管内径d i 。
对于高粘度的液体，采用如下关联式：Nu=0.027 Re 0.8 Pr 1/3(μ/μw )0.14应用条件：Re>104，0.7<Pr<16700，管长与管内径之比L/d i ≥60。
定性温度：除μw 取壁温外，均取流体进、出口温度的算术平均值； 定性尺寸：管内径d i 。