对流传热概述
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1、对流传热的定义:流体流过固体壁面(流体温度与壁面温度不同)时的传热过程称为对流传热。它在化工传热过程(如间壁式换热器)中占有重要的地位:

2、对流传热速率方程:
,
对流传热系数,
,
也称为牛顿冷却系数。

换热器的传热面积有不同的表示方法,可以是管内侧或管外侧表面积。例如,若热流体在换热器的管内流动,冷流体在管间(环隙)流动,则对流传热速率方程式可分别表示为:


3、对流传热机理分析和热边界层:对流传热是借流体质点的移动和混合而完成的,因此对流传热与流体流动状况密切相关;当流体流过固体壁面时,由于流体黏性的作用,使壁面附近的流体减速而形成流动边界层,边界层内存在速度梯度。



4、保温层的临界直径
通常,热损失随保温层厚度的增加而减少。但是在小直径圆管外包扎性能不良的保温材料,随保温层厚度增加,可能反而使热损失增大。

热损失可表示为:

式中R1为保温层的热传导热阻,R2为保温层外壁与空气的对流传热热阻。
当保温层厚度增加(即ri不变,ro增大)时,热阻R1虽然增大,但是热阻R2反而下降,因此有可能使总热阻(R1+R2)下降,导致热损失增大。
解得一个Q为最大值时的临界半径:

习惯上以rc表示Q最大时的临界半径,故
,
dc为保温层的临界直径。若保温层的外径小于dc,则增加保温层的厚度反而使热损失增大。只有在do>2λ/α下,增加保温层的厚度才使热损失减少。


