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[!--downpath--]第十六章第十六章各類對流傳熱過程的特點及其估算公式各類對流傳熱過程的特點及其估算公式本章要點：本章要點：11。注重把握受迫、自然對流傳熱的基本原理和基本估算。注重把握受迫、自然對流傳熱的基本原理和基本估算22。注重把握。注重把握凝結、沸騰凝結、沸騰傳熱的基本概念及影響誘因傳熱的基本概念及影響誘因本章難點：本章難點：受迫、自然對流傳熱的剖析估算受迫、自然對流傳熱的剖析估算凝結、沸騰凝結、沸騰傳熱的剖析解傳熱的剖析解本章主要內容：本章主要內容：第一節第一節受迫對流傳熱受迫對流傳熱第二節第二節自然對流傳熱自然對流傳熱第三節第三節蒸氣凝結傳熱蒸氣凝結傳熱第四節第四節液體沸騰傳熱液體沸騰傳熱一、流體沿平壁流動時的對流傳熱PrRe664定性氣溫定性體溫定形規格為沿流動方向平壁的厚度定形規格為沿流動方向平壁的厚度LL11。當。當Rem51055((層流）、層流）、Prm=0.5Prm=0.5--5050時，空氣、水和油等22。當。當Rem=5Rem=5101055--101077((噴管）、紊流）、Prm=0.5Prm=0.5——5050時，空氣、水和油等Num=(0.=(0.0.80.8--850)Pr850)Pr1/31/3定性氣溫定性體溫定形規格為沿流動方向平壁的厚度定形規格為沿流動方向平壁的厚度LL管內受迫對流傳熱實驗關聯式管內受迫對流流動和傳熱的特點（1）流動有層流和紊流之分10000二、流體在管路內傳熱入口段的熱邊界層較薄，局部傳熱系數比充分發展段的高，且沿著主流方向漸趨減少，漸漸緊靠充分發展段，局部傳熱系數漸漸趨于穩定。
工程技術中經常借助入口段傳熱療效好這一特性來加強設（2）入口段的熱邊界層薄，局部傳熱系數高。層流入口段寬度:紊流時:0.05RePr層流紊流（3）特點速率及定性體溫的確定特點速率：估算Re數時用到的流速，通常多取截面平均流速。定性氣溫：估算物性的定性氣溫多為截面上流體的平均氣溫（或進出口截面平均溫實際工程傳熱設備中，層流時的傳熱經常處于入口段的范圍。可采用下述齊德－泰特公式：0.14RePr1.86確定），管管徑為特點寬度，管子處于均勻壁溫。0.0044RePrPr0.48~16700,管內流場時的準則多項式實用上使用最廣的是迪貝斯－貝爾特公式：加熱流體時冷卻流體時定性氣溫采用流體平均氣溫，特點寬度為管管徑。0.80.023RePr管內過渡狀態時的準則多項式在Ref=2300-10范圍內，流動為過渡狀態查看P198表16-1實驗驗證范圍：此式適用與流體與壁面具有中等以下溫差場合。Re101.210Pr0.7120,在有換熱器條件下，截面上的體溫并不均勻，造成速率分布發生畸變。來考慮不均勻物性場對換熱器的影響。外部流動：傳熱壁面上的流動邊界層與熱邊界層能自由發展冷熱空氣對流實驗視頻，不會遭到毗鄰壁面存在的限制。
橫掠單管：流體順著垂直于管子軸線的方向流過管子表面。流動具有邊界層特點，還會發生繞流脫體。RePr其實局部表面傳質系數變化比較復雜，但從平均表面傳熱系數看，漸變規律性很顯著。可采用以下分段冪次關聯式：式中：定性氣溫為特點寬度為管直徑；數的特點速率為來流速率Re2、流體橫掠圓管束時的傳熱第二節自然對流傳熱流體受壁面加熱或冷卻而導致的自然對流傳熱與流體在壁面附近的由氣溫差別所產生的浮升力有關。不均勻的氣溫場導致了不均勻的密度場，由此形成的浮升力成為運動的動力。在熱壁面上的空氣被加熱而下浮,而未被加熱的較冷空氣因密度較大而下沉。所以自然對流傳熱時,壁面附近的流體不像受迫對流傳熱那樣朝同一方向流動。通常情況下，不均勻氣溫場僅發生在緊靠傳熱壁面的薄層之內。在貼壁處，流體氣溫等于壁面壁面水溫t，在離開壁面的方向上逐漸增加至周圍環境濕度。定義：定義：由流體自身體溫場的不均勻所造成的流動稱為自然對流。由流體自身體溫場的不均勻所造成的流動稱為自然對流。工程應用：工程應用：暖汽管線的散熱暖汽管線的散熱不用電扇強制冷卻的家電器件的散熱不用電扇強制冷卻的家電器件的散熱車禍條件下核反應堆的散熱車禍條件下核反應堆的散熱形成緣由：形成緣由：不均勻氣溫場導致了不均勻密度場，浮升力成為運不均勻氣溫場導致了不均勻密度場，浮升力成為運動的動力。
動的動力。在通常情況下，不均勻氣溫場僅發生在緊靠傳熱壁面的薄層之內。在貼壁處，流體氣溫等于壁面水溫t，在離開壁面的方向上逐漸增加，直到周圍環境溫冷熱空氣對流實驗視頻，如圖5—26a所示。薄層內的速率分布則有兩頭小中間大的特性。自然對流亦有層流和紊流之分。以一塊熱豎壁的自然對流為例，其自下而上的流動景色示出于右圖a。在壁的上部，流動剛開始產生，它是有規則的層流；若壁面足夠高，則下部流動會轉變為湍不同的流動狀態對換熱器具有決定性影響：層流時，傳熱熱容完全取決了薄層的長度。從傳熱壁面上端開始，隨著高度的增加，層流薄層的長度也逐步降低。局部表面傳質系數也隨高度降低而降低。流體沿豎壁自然對流的流動性質和局部表面傳質系數的變化從對流傳熱微分等式組出發，可以導入適用于自然對流換熱的準則方程式。原則上自然對流傳熱準則方程式可寫為：式中Gr為格拉曉夫數Gr格拉曉夫數是浮升力/粘滯力比值的一種測度。Gr數的減小表明浮升力作用的相對減小。自然對流亦有層流與紊流之分，判斷層流與紊流的準則數為Gr數一、無限空間自然對流傳熱傳熱面附近流體的運動狀況只取決于傳熱面的形狀、尺寸和體溫，而與空間圍護壁面無關，因而稱為無限空間自然對流按照自然對流傳熱原則性準則多項式，工程中廣泛使用的是下述方式的關聯式：定性氣溫：特點寬度：豎平板、豎圓錐為高度H，橫圓錐為直徑dNuPr)參數C、n的選定查看相關表格二、有限空間自然對流傳熱流體在夾層左側壁溫不等的空間內進行對流傳熱時為有限空間自然對流傳熱。
討論如圖所示的豎的和水平的兩種封閉夾層的自然對流傳熱。夾層內流體的流動，主要取決于以夾層長度δ為特點寬度的Gr數—般關聯式具有:對于豎空氣夾層:（H/δ的實驗驗證范圍為11～42）對于水平空氣夾層，推薦以下關聯式：值得強調，對于豎直夾層，當GrPr＜1700時，夾層中的熱量傳遞過程為純導熱。不僅自然對流以外，夾層的熱量傳遞還有幅射傳熱。通過夾層的傳熱量應是三者之和。第三節蒸氣凝結傳熱凝結傳熱實例?爐窯中的風冷壁?嚴寒冬天陽臺上的冰花?許多其他的工業應用過程凝結傳熱的關鍵點凝結可能以不同的方式發生，膜狀凝結和珠狀凝結會剖析豎壁和橫管的傳熱過程，及膜狀凝結理論、凝結傳熱現象蒸氣與高于飽和氣溫的壁面接觸時，將氣化熱容釋放給固體壁面，并在壁面上產生凝結液的過程，稱凝結傳熱現象。有兩種凝結方式。、凝結傳熱的分類依據凝結液與壁面浸潤能力不同分兩種(1)膜狀凝結定義：凝結液體能挺好地濕潤壁面，并能在壁面上均勻描畫成膜的凝結方式，稱膜狀凝結。特征：壁面上有一層液膜，凝結放出的相變熱（熱容）須穿過液膜能夠傳到冷卻壁面上，此時液膜成為主要的傳熱(2)珠狀凝結定義：凝結液體不能挺好地濕潤壁面，凝結液體在壁面上產生一個個小液珠的凝結方式，稱珠狀凝結。
特征：凝結放出的熱容不須穿過液膜的阻力即可傳到冷卻壁面上。所以，在其它條件相同時，珠狀凝結的表面傳熱系數定小于膜狀凝結的傳質系數。1、純凈蒸氣層流膜狀凝結剖析解假設：1）常物性；2）蒸汽靜止；3）液膜的慣性力忽視；4）氣液界面上無溫差，即液膜氣溫等于飽和氣溫；5）膜內氣溫線性分布，即熱量轉移只有導熱；6）液膜的過冷度忽視；7）忽視蒸氣密度；8）液膜表面平整無波動按照以上個假定從邊界層微分多項式組推出努塞爾的簡化多項式組，因而保持對流傳熱理論的統一性。同樣的，凝結液膜的流動和傳熱符合邊界層的薄層性質。以豎壁的膜狀凝結為例：座標為重力方向，如圖所示。在穩態情況下，凝結液膜流動的微分多項式組為dxdp表示氣相考慮假設（3）液膜的慣性力忽視dxdpdxdp兩個未知量，于是，里面得多項式組通分為：考慮假設（5）膜內氣溫線性分布，即熱量轉移只有導熱邊界條件：液膜長度定性氣溫：dx0.943修正：實驗表明，因為液膜表面波動，凝結傳熱得到加強，因而，實驗值比上述得理論值高20％左右修正后：（4）當是水平圓管及球表面上的層流膜狀凝結時，其平均表面傳質系數為：膜層中凝結液的流動狀態20Re無波動層流有波動層流紊流凝結液體流動也分層流和紊流，但是其判定根據一直時Re，處液膜層的平均流速；de為該截面處液膜層的當量半徑。