如何计算对流传热系数
根据流体力学原理,当气流速度达到V≤0.15m/s时,边界层内属于自然层流对流,相当于人处于基本静止的空气环境中。当气流速度达到V≥3m/s时,边界层内主要是受迫紊流对流。当介于两者之间时即3m/s≥V≥0.15m/s时,边界层内主要为受迫层流对流。 不同空气流速下,对流换热系数也不相同。
国内外很多学者对人体与环境的对流换热系数进行了相关试验研究,认为风速大小处于受迫对流时,风速和对流换热系数经验关系式:
hc=BV^n 其中:B—经验系数,据文献[39]可知在风直接接触区域附近可取B=18.3近似计算。
n—速度指数,一般取为0.5~0.6
对流传热系数也称对流换热系数。对流换热系数的基本计算公式由
牛
顿于1701年提出,又称牛顿冷却定律。牛顿指出,流体与固体壁面之间对流传热的热流与它们的温度差成正比,即:
q = h*(tw-t∞)
Q = h*A*(tw-t∞)
牛顿指出,流体与固体壁面之间对流传热的热流与它们的温度差成正比,即:
q = h*(tw-t∞)
Q = h*A*(tw-t∞)=q*A
式中:q为单位面积的固体表面与流体之间在单位时间内交换的热量,称作热流密度,单位W/m^2;tw、t∞分别为固体表面和流体的温度,单位K;A为壁面面积,单位m^2;Q为单位时间内面积A上的传热热量,单位W;h称为表面对流传热系数,单位W/(m^2.K)。
扩展资料
牛顿冷却公式中的比例系数,一般记做h,以前又常称对流换热系数,单位是W/(㎡*K),含义是对流换热速率,在数值上等于单位温度差下单位传热面积的对流传热速率。
牛顿冷却公式:流体被加热时 q=h(Tw-Tf)
流体被冷却时 q=h(Tf-Tw)
其中,Tw及Tf分别为壁面温度和流体温度,℃。如果把温差(亦称温压)记为ΔT,并约定永远为正值,则牛顿冷却公式可表示为:q=hΔTΦ=hAΔT
其中q为热流密度,单位是瓦/平米(W/㎡),Φ为热流,单位是瓦(W)。
参考资料来源:百度百科-对流换热系数
q = h*(tw-t∞)
Q = h*A*(tw-t∞)=q*A
式中:
q为单位面积的固体表面与流体之间在单位时间内交换的热量,称作热流密度,单位W/m^2;
tw、t∞分别为固体表面和流体的温度,单位K;
A为壁面面积,单位m^2;
Q为面积A上的传热热量,单位W;
h称为表面对流传热系数,单位W/(m^2.K)。
对流换热系数的大致量级(单位:W/(m2*K)):
空气自然对流 5 ~ 25
气体强制对流 20 ~ 100
水的自然对流 200 ~1000
水的强制对流 1000 ~ 15000
油类的强制对流 50 ~ 1500
水蒸气的冷凝 5000 ~ 15000
有机蒸汽的冷凝 500 ~ 2000
水的沸腾 2500 ~ 25000
由流体内部各部分质点发生宏观运动而引起的热量传递过程,只能发生在有流体流动的场合单位是W/(㎡*K),含义是对流换热速率,反应了对流传热的快慢,对流传热系数越大,表示对流传热越快。对流传热系数分为局部总传热系数和总传热系数,总传热系数总是接近于α小的流体的对流传热系数。
扩展资料:
表面传热系数符号为h,(α);q =h(Ts-Tr)。式中:Ts是表面温度;Tr是表征外部环境特性的参考温度。热学的量。SI单位:W/(m2·K) (瓦〔特〕每平方米开〔尔文〕)。
牛顿冷却公式:流体被加热时 q=h(Tw-Tf)
流体被冷却时 q=h(Tf-Tw)
其中,Tw及Tf分别为壁面温度和流体温度,℃。如果把温差(亦称温压)记为ΔT,并约定永远为正值,则牛顿冷却公式可表示为:q=hΔT
Φ=hAΔT
其中q为热流密度,单位是瓦/平米(W/㎡),Φ为热流,单位是瓦(W)。
获得表面传热系数h的表达式的方法大致有四种:
1、分析法,对描写某一类对流传热问题的偏微分方程及相应的定解条件进行数学求解,从而获得速度场和温度场的分析解的方法。
2、实验法,在相似原理指导下进行实验研究,是目前获得表面传热系数的主要途径。
3、比拟法,通过研究动量传递及热量传递的共性或类似特性,以建立起表面传热系数与阻力系数间的相互关系的方法。
4、数值法,在求解导热系数的基础上,增加对流项的离散及动量方程中的压力梯度项的数值处理,从而获得表面传热系数的方法。
参考资料:百度百科——表面传热系数
依靠流体微团的宏观运动而进行的热量传递。这是热量传递的三种基本方式之一。化工生产中处理的物料大部分是流体,流体的加热和冷却都包含对流传热。在化工生产中,对流传热在习惯上专指流体与温度不同于该流体的固体壁面直接接触时相互之间的热量传递。这实际上是对流传热和热传导两种基本传热方式共同作用的传热过程。例如间壁式换热器中的流体与间壁侧面之间的热量传递,反应器中固体物料或催化剂与流体之间的热量传递,都是这样的传热过程。
类型 按流体在传热过程中有无相态变化,对流传热分两类:①无相变对流传热。流体在换热过程中不发生蒸发、凝结等相的变化,如水的加热或冷却。根据引起流体质点相对运动的原因,对流传热又分自然对流和强制对流。自然对流是由于流体内各部分密度不同而引起的流动(如散热器旁热空气的向上流动);强制对流是流体在外力(如压力)作用下产生的流动。强制对流时流体流速高,能加快热量传递,因而工程上广泛应用。②有相变对流传热。流体在与壁面换热过程中,本身发生了相态的变化。这一类对流传热包括冷凝传热和沸腾传热。
对流传热机理 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。此传递机理与湍流区中的动量传递机理十分类似。垂直于流动方向上的热量通量为:
式中εh称涡流热扩散系数(与流体的流动状况有关);λ为热导率;cp、ρ分别为流体的等压比热容和密度;dT/dy为垂直于流动方向的温度变化率。由于εh一般比λ大得多,故湍流区的对流传热热阻很小,所以此区的温度下降也很小。在层流底层中热量传递只能靠热传导。由于流体的热导率一般很小,所以即使该层很薄,仍是传热过程的主要热阻,相应的温度下降很大。过渡区的情况介于两者之间,对流传热和热传导的作用都不能忽略(见图)。
牛顿冷却定律 关于流体与壁面之间的传热虽然可从求解能量方程得到温度分布,然后计算热量通量和热流量;但在工程上常用简化处理办法,即将热流量φ与有关物理量的关系经验地表示为牛顿冷却定律:
φ=αAΔT
式中A为传热面积;ΔT为流体主体温度(横截面上的流体平均温度)与壁面温度之差;α为传热分系数,表示对流传热强度的一个参数,其倒数可表征对流传热的热阻。通过实验来测定φ和ΔT,而A为已知,即可由上式算出α,通常将实验结果整理成关联式,以供设计使用。
对流传热的强化 由牛顿冷却定律可知,任何可提高传热分系数以及增大传热面积和温度差的措施,都能提高热流量。在工业生产中,物料温度由工艺决定,加热和冷却介质的温度又受技术和经济上的限制,因之传热温度差的增加通常是受限制的。在增大传热面积方面,可采用波纹板、翅片管、螺纹管、小直径管等,借以提高单位体积内的传热面积。而提高对流传热分系数,是强化对流传热最基本的方法。无相变对流传热时,热阻集中在层流底层,增强流体湍动或直接在层流底层中产生干扰,以减薄层流底层的厚度,是提高传热分系数的有效方法。提高对流传热分系数的措施包括增加壁面粗糙度,管内设置添加物(如插入螺旋圈片),气流中加入固体细粒,利用喷嘴产生射流等。有相变对流传热的机理与无相变的不同,需采取不同措施进行强化(见沸腾传热、冷凝传热)。
对流传热系数也称对流换热系数。对流换热系数的基本计算公式由牛顿于1701年提出,又称牛顿冷却定律。牛顿指出,流体与固体壁面之间对流传热的热流与它们的温度差成正比,即:
q = h*(tw-t∞)
Q = h*A*(tw-t∞)=q*A
式中:
q为单位面积的固体表面与流体之间在单位时间内交换的热量,称作热流密度,单位W/m^2;
tw、t∞分别为固体表面和流体的温度,单位K;
A为壁面面积,单位m^2;
Q为面积A上的传热热量,单位W;
h称为表面对流传热系数,单位W/(m^2.K)。
对流换热系数的大致量级(单位:W/(m2*K)):
空气自然对流 5 ~ 25
气体强制对流 20 ~ 100
水的自然对流 200 ~1000
水的强制对流 1000 ~ 15000
油类的强制对流 50 ~ 1500
水蒸气的冷凝 5000 ~ 15000
有机蒸汽的冷凝 500 ~ 2000
水的沸腾 2500 ~ 25000
对流传热系数与温度之间有怎样的关系?已知温度差如何求对流传热...
如果已知对流换热量,那温差与对流传热系数之间是反比关系,用对流换热量除温差再除换热面积就得到对流传热系数。如果对流换热量不知道,求解对流传热系数应按照特征数间的实验关联式去求解。实际上,对流传热系数从机理上来说与温差没有关系。
空气的对流换热系数流速是怎样计算的?
首先要考虑模拟空气流速和温度场。可以采用数值模拟方法,如计算流体力学(CFD)的方法实现。总之,空气对流换热系数流速是一个相对复杂的物理现象,其大小不仅取决于空气流速,还受到很多其他因素的影响。对于不同的应用场景,需要采用不同的方法进行分析,以计算出尽可能准确的结果。
液液传热实验测定套管换热器的对流传热系数的依据是什么,应记录的实验...
3. 套管换热器的尺寸和材料:应记录套管换热器的壳体和管束的尺寸及材料。4. 实验时间和环境条件:实验进行的时间以及环境条件,如环境温度、湿度等。5. 测量的热流量:应测量套管换热器内的热流量,可以通过加热器的方式来测量。6. 计算得到的对流传热系数:根据实验中测得的数据,可以计算出套管换热器的...
在换热器设计时介质的传热膜系数是怎样确定的,有表可查吗?
由对流传热的机理分析可知,对流传热系数决定于热边界层内的温度梯度。而温度梯度或热边界层的厚度与流体的物性、温度、流动状况、膜的厚度、压力温度以及壁面几何状况等诸多因素有关。要获得对流传热系数,首先要确定怒歇尔特数Nu,有经验公式Nu=C×Re^n×Pr^n,通过公式Nu=hl\/¢来计算对流换热系数h...
局部表面传热系数公式
局部表面传热系数公式: q=h(Tw-Tf)。q为单位面积的固体表面与流体之间在单位时间内交换的热量,称作热流密度,单位W\/m^2;tw、t∞分别为固体表面和流体的温度,单位K;A为壁面面积,单位m^2;Q为单位时间内面积A上的传热热量,单位W;h称为表面对流传热系数,单位W\/(m^2.K)。原理 表面...
壳程对流传热系数公式
壳程对流传热系数公式k=Q除以At。根据查询相关公开资料显示,传热系数会受到管径大小的影响,壳程对流传热系数公式k=Q除以At。
传热系数的计算公式是什么?
传热系数是一个过程量,其大小取决于壁面两侧流体的物性、流速,固体表面的形状、材料的导热 系数等因素。在建筑物热损失计算中,是表征外围护结构总传热性能的参数,其值取决于围护结构所采用的材料、构造及其两侧的环境因素。传热系数以往称总传热系数。国家现行标准规范统一定名为传热系数。传热系数K值,...
如何确定恒温恒湿箱的对流换热系数
通过Re的数量级来判断该流动时处于层流还是紊流(查表).2.如果流动处于层流区,我们一般选取对流换热系数为8-10;3.如果流动处于紊流区则需要进行严格的计算,首先计算努赛尔特数Nur,这个公式是经验公式(可参照传热学),知道这个参数以后可以通过Nur=h*L\/a来反算对流换热系数h,其中a为空气的导热系数,...
急求传热系数算法,谢谢高人啦
看起来像求平均传热系数的。可以用能量守恒方法计算 (气体流量×气体密度×气体比热容×进出口气体温差)\/(管道面积×气体与管道之间的平均温差)如果计算当地的对流换热系数就比较麻烦,因为现有的计算对流换热系数的公式大都是实验关联式,是有使用条件的,首先要计算雷诺数确定流态,然后要看温差情况,...
试说明导热系数、对流传热系数和总传热系数的物理意义、单位和彼此间...
【答案】:导热系数的表征热传导能力,是物质的热性质,它在数值上等于单位温度梯度下的热传导通量,单位为W\/(m·℃)。导热系数越大热传导越快。对流传热系数在数值上等于单位温度差下、单位传热面积的对流传热速率,它反映了对流传热的快慢,对流传热系数愈大表示对流传热愈快,单位为W\/(m2·℃)。它...
胡览硫酸: 这个比较复杂,受材质,流速,温差等影响.得查相关手册或书.
龙岩市15766404917: 对流传热系数公式 ?
胡览硫酸: 对流传热系数公式:q = h*(tw-t∞),Q = h*A*(tw-t∞)=q*A.对流传热系数是指流体与固体表面之间的换热能力,对流换热系数可用经验公式计算,通常用巴兹公式计算.举例说明概念,物体表面与附近空气温差1℃,单位时间(1s)单位面积上通过对流与附近空气交换的热量.单位为W/(m^2·℃)或J/(m^2·s·℃).
龙岩市15766404917: 风速0.1米/秒,空气对流传热系数如何计算,是多少 - ?
胡览硫酸:[答案] 根据流体力学原理,当气流速度达到V≤0.15m/s时,边界层内属于自然层流对流,相当于人处于基本静止的空气环境中.当气流速度达到V≥3m/s时,边界层内主要是受迫紊流对流.当介于两者之间时即3m/s≥V≥0.15m/s时,边界层内主要为受迫层流对流....
龙岩市15766404917: 对流换热系数的详细内容 - ?
胡览硫酸: 对流传热系数也称对流换热系数.对流换热系数的基本计算公式由牛顿于1701年提出,又称牛顿冷却定律.牛顿指出,流体与固体壁面之间对流传热的热流与它们的温度差成正比,即: q = h*(tw-t∞) Q = h*A*(tw-t∞)=q*A 式中: q为单位面积的固体表面与流体之间在单位时间内交换的热量,称作热流密度,单位W/m^2; tw、t∞分别为固体表面和流体的温度,单位K; A为壁面面积,单位m^2; Q为面积A上的传热热量,单位W; h称为表面对流传热系数,单位W/(m^2.K).
龙岩市15766404917: 温度为623K时空气的对流换热系数怎样计算或查表求得 - ?
胡览硫酸: 对流换热系数一般是通过判断流态得出的,这就需要知道空气的流速U,查表得到623时空气的运动粘度系数γ,选定空气流动是的特征几何长度L(如管内流则选管内径;管外流则选管外径;横掠平板则选取流动方向上的长度,以此类推),由这些参数可以求出表征流态的雷诺数Re=U*L/γ,通过Re的数量级来判断该流动时处于层流还是紊流(查表). 如果流动处于层流区,我们一般选取对流换热系数为8-10; 如果流动处于紊流区则需要进行严格的计算,首先计算努赛尔特数Nur,这个公式是经验公式(可参照传热学),知道这个参数以后可以通过Nur=h*L/a来反算对流换热系数h,其中a为空气的导热系数,L为特征长度. 如果楼主还不是很明了的话,建议参考传热学.
龙岩市15766404917: 温度为623K时空气的对流换热系数怎样计算或查表求得 - ?
胡览硫酸:[答案] 对流换热系数一般是通过判断流态得出的,这就需要知道空气的流速U,查表得到623时空气的运动粘度系数γ,选定空气流动是的特征几何长度L(如管内流则选管内径;管外流则选管外径;横掠平板则选取流动方向上的长度,以此...
龙岩市15766404917: 求助,只知道相关温度、热传导系数,不知Nu数、Gr数、流速,却要求出对流热传系数,该怎麽算? - ?
胡览硫酸: 首先更正一点,你要求的是对流换热系数,不是对流传热系数.从命题中你只提到了一种流体,不涉及水与另外一种流体之间的传热.计算方法,首先求1平米平板所穿过的热量,R= ( T1-T2)/Q=0.62/61.7/1由此关系求得热量 Q.那Q=h*s*(T-T1);这个问题不涉及Gr数,没有自然对流散热过程.
龙岩市15766404917: 自然对流表面传热系数的经验公式中,为什么系数各不相同? - ?
胡览硫酸: 应用条件不一样. 对流换热系数流体与固体表面之间的换热能力,即物体表面与附近空气温差1℃、单位时间单位面积上通过对流与附近空气交换的热量.单位为W/(m2·℃).表面对流换热系数的数值与换热过程中空气的物理性质、换热表面...