容积式换热器设计术语对流传热
当把手放在暖气扇气流的上方时,马上就会感到有温暖的气流上升。挂在暖气扇上方的毛巾或手帕就会飘动起来,这是因为暖气扇风口附近的空气受热膨胀,因密度变小而上升,同时由于周围未受热的冷空气的密度大而下降,造成了冷热空气的相对流动。
我们将这种由于流体(液体或气体)本身流动将热量由空间一处传至另一处的现象,称之为对流传热。对流传热又因流体产生运动的原因不同,而分为自然对流和强制对流。
一、概念
自然对流:因流体内部各处温度不同而引起,由流体内部密度差异所造成的流体流动。譬如在燃气灶上用水壶烧水,冬天室内的暖气管道使室内温度升高等,均属于自然对流。
强制对流:是因流体受到外力的作用,比如气泵、鼓风机、搅拌器械等而引起的流动。由此可见,对流传热的好坏与流体的流动情况密切相关。
对于暖通行业中所选用的容积式换热器,在罐体内,冷、热两种流体经换热管壁的传热,除了在壁面内以热传导的方式传递热量外,还包括热流体在流动过程中将热量传递给壁面一侧,以及由壁面另一侧将热量传递给流动中的冷流体的过程。我们将这种流动的流体与固体壁面(或者固体壁面与流动的流体)之间的热量交换,称之为对流传热(又称为给热、放热)。
大量实践证明:在单位时间内,以对流的方式传递热量Q,与换热管的表面积、管壁的平均温度、流体的平均温度二者之差成正比。即:
Q=αF(t壁-t流)①
式中
Q——单位时间内以对流方式传递的热量,单位:KJ/H
F——换热管的换热(表)面积,单位:㎡
t壁——换热管壁的平均温度,单位:℃
t流——流体的平均温度,单位:℃
α——传热系数,一般定义为在稳定传热条件下,围护结构两侧空气温差为1度(K或℃),单位时间通过单位面积传递的热量,单位是瓦/(平方米·度)(W/㎡·K,此处K可用℃代替),反映了传热过程的强弱。
式①是对流传热关系式,有地方也称牛顿冷却定律,它是计算对流传热过程的一个基本关系式。
二、影响因素
1、流体的状态和种类:不同的液体、气体或蒸汽的传热系数α值不同,对同一种物质而言,其物理状态不同α值亦不同,如水和水蒸汽等。
2、流体的物理特性:流体的温度、压力、密度、比热、粘度、导热系数等不同,流体的传热系数α值亦不同。
3、流体运动的状况:流动类型的不同,如是层流、还是湍流等情况。
4、流体的对流情况:自然对流或强制对流。
综上所述,影响传热系数的因素很多,要找出这些复杂因素之间的定量关系是相当复杂的。
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