4.5对流传热系数关联式4.5.1影响对流传热系数α的因素1.引起流动的原因自然对流：由于流体内部密度差而引起流体的流动。强制对流：由于外力和压差而引起的流动。一般情况下α强>α自：水的自然对流α:20～1000水的强制对流α:1000～150002.流动形态湍动程度个，层流内层厚度减薄，S,α个层流、湍流3.流体的物性p，μ，入，c,，体积膨胀系数β1
1.引起流动的原因 自然对流：由于流体内部密度差而引起流体的流动。 强制对流：由于外力和压差而引起的流动。 一般情况下 强 > 自 ： 水的自然对流 ： 20～1000 水的强制对流 ： 1000～15000 3.流体的物性 ，，，cp，体积膨胀系数β 4.5.1 影响对流传热系数的因素 2.流动形态 层流、湍流 ' 湍动程度 ，层流内层厚度减薄， , , 4.5 对流传热系数关联式 1
p: p 个,R个,α 个Cp：pCp-单位体积流体的热容量，kJ /m3.℃C.pC,个, α个: ,R,α4.是否发生相变蒸汽冷凝、液体沸腾α相变α无相变有相变传热：蒸汽冷凝、液体沸腾无相变传热：强制对流、自然对流一般地，有相变时表面传热系数较大。250-10000W/m2KQ:例：水强制对流，5000-15000W/m2K蒸汽冷凝，Q:2
, , ： R e 3 / . C C kJ m C P P ： − 单位体积流体的热容量， CP ， ： ，R e ， 4. 是否发生相变 蒸汽冷凝、液体沸腾 相变 > 无相变 2 ：250 10000 / − W m K2 ：5000 15000 / − W m K 有相变传热：蒸汽冷凝、液体沸腾 无相变传热：强制对流、自然对流 一般地，有相变时表面传热系数较大。 例：水强制对流， 蒸汽冷凝， 2
(5)传热面的形状、位置和大小壁面的形状，尺寸，位置、管排列方式等造成边界层分离，增加湍动，使α增大形状：如管、板、管束，翅片等；大小：如管径和管长等；位置：如管子的排列方式（管束有正四方形和三角形排列）；管或板是垂直放置还是水平放置
形状：如管、板、管束，翅片等； 大小：如管径和管长等； 位置：如管子的排列方式（管束有正四方形和三角形排列）； 管或板是垂直放置还是水平放置。 （5） 传热面的形状、位置和大小 壁面的形状，尺寸，位置、管排列方式等 造成边界层分离，增加湍动，使α增大 3
4.5.2对流传热过程的量纲分析1、液体无相变时的强制对流传热过程量纲分析优点：减少实验次数；2依据：物理方程各项量纲一致；3步骤:通过理论分析和实验观察，确定相关因素；a）对流传热系数可以表示为无相变: α= f(u,l,pgβt,u,a,p,Cp)(b）确定无因次准数T的数目元1 =Φ(元2, 元3i=n-m=7-4=3（c）确定准数的形式
4.5.2 对流传热过程的量纲分析 （a）通过理论分析和实验观察，确定相关因素； ( , , , , , , ) p 对流传热系数可以表示为 无相变： = f u l g t C 1、液体无相变时的强制对流传热过程 量纲分析 ① 优点：减少实验次数； ② 依据：物理方程各项量纲一致； ③ 步骤： （b）确定无因次准数π的数目 i = n − m = 7 − 4 = 3 1 = ( 2， 3） （c）确定准数的形式 4
(1)列出物理量的因次物理量因次4物理量ML/03L/602/M/e3 T因次(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5
(1)列出物理量的因次 物理量因次 物理量 因 次 M T 3 l L 3 M L M L c p L T L 2 2 ML T 3 u (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。 5