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傳熱分系數(shù)individual heat transfer coefficient

時間:2020-03-01 來源:網(wǎng)絡(luò) 瀏覽:
又稱傳熱膜系數(shù)、給熱系數(shù)或放熱系數(shù),是衡量對流傳熱強弱程度的一個參數(shù),是流體在單位時間內(nèi),在單位溫度差推動下,經(jīng)單位傳熱面積所傳遞的熱量。傳熱分系數(shù)與傳熱面積乘積的倒數(shù)為對流傳熱的熱阻,有時亦以傳熱分系數(shù)的倒數(shù)表征對流傳熱的熱阻。
  傳熱分系數(shù)與傳熱時有無相變、流體流動狀況、固體壁面結(jié)構(gòu)和尺寸以及流體本身的物性(如熱導(dǎo)率、粘度、密度、比熱容)等有關(guān)(見表)。有相變對流傳熱的傳熱分系數(shù),通常比無相變對流傳熱時的大得多。提高傳熱分系數(shù),是研究對流傳熱的目標(biāo)之一。

圖

  工程上求取傳熱分系數(shù)的常用方法,是用相似論或因次分析來確定與對流傳熱過程有關(guān)的無因次數(shù)群,如普朗特數(shù)Pr、雷諾數(shù)Re和努塞爾數(shù)Nu等,然后通過實驗求得它們之間的關(guān)系。傳熱分系數(shù) α則可以由下式算出:
         

式中λ為流體的熱導(dǎo)率;L為傳熱面的幾何特征長度;Nu為努塞爾數(shù),它是反映對流傳熱強弱的一個無因次數(shù)群(即無量綱參數(shù)),其表達式為:
         

此表達式也可改寫成為:
        

式中 α*為一虛擬量,相當(dāng)于傳熱過程僅以熱傳導(dǎo)方式進行時的傳熱分系數(shù)。從上式可看出努塞爾數(shù)的物理意義。
  當(dāng)湍流流動的流體與一定幾何形狀的換熱面進行無相變對流傳熱時,努塞爾數(shù)是雷諾數(shù)和普朗特數(shù)的函數(shù),即:
         

Nuf(Re,Pr)

這是由于這種對流傳熱過程的強弱程度取決于速度場與溫度場,而速度場特性取決于雷諾數(shù),普朗特數(shù)又決定速度場與溫度場間的關(guān)系。傳熱過程的實驗研究結(jié)果,通常用這個函數(shù)關(guān)系式來關(guān)聯(lián),并應(yīng)用于傳熱設(shè)備的設(shè)計計算中。例如在圓管內(nèi)作湍流流動的流體與管壁進行對流換熱時,有如下經(jīng)驗關(guān)系:
        

Nu=0.023Re0.8Prb

式中指數(shù)b的數(shù)值,在流體加熱時為0.4,在流體冷卻時為0.3。算出Nu后,就不難求出傳熱分系數(shù)。由于建立此式時所用的流體物性都是按照流體進出口溫度的算術(shù)平均值求得的,因此應(yīng)用此式時也應(yīng)參照這一規(guī)定確定物性參數(shù)。此平均溫度稱為定性溫度。使用這類經(jīng)驗式時,必須注意關(guān)于定性溫度和特征長度的規(guī)定,且經(jīng)驗式只能在建立此式的實驗范圍內(nèi)應(yīng)用。
  此外,按邊界層理論得出的解析解或數(shù)值解以及三傳類比的規(guī)律,也可用以求得傳熱分系數(shù)。  
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