（1）管壁对苯的h
u
qv A
8.32
86038 0.022
0.810m s1
4
Re
du
0.020.810860
0.45 10 3
30960
Pr cp 0.45103 1800 5.786
0.14
Nu 0.023 Re0.8 Pr0.4 0.023309600.8 5.7860.4 181.68
以下是对上面的公式进行修正：
（1）高黏度
1
Nu 0.027Re0.8 Pr 3 (
)0.14
w
适用范围：Re>10000，0.7<Pr<16700，l/d>60
定性温度：tm
特性尺寸：di
(
w
)0.14
液体被加热 液体被冷却
1.05 0.95
（2） l/d<60 h
f 1 d 0.7 1 l
hA
（2）复杂问题简单化表示—— h
4.3.3 影响对流传热系数的因素
一、引起流动的原因
自然对流 壁面处t2和主体t1；如t2>t1时 2<1 体积膨胀系数：温度改变1C时，流体体积的变化率
v2 v1 (1 / 2 1/ 1 ) 1 2
v1(t2 t1 ) (t2 t1 ) / 1
五、是否相变 蒸汽冷凝、液体沸腾
h相变 > h无相变
4.3.4 对流传热系数关联式的建立
一、因次分析
h＝f(u，l，，，cp，，gt) 基本因次：长度L，温度t，质量M，时间
变量总数：8个 由定理（8-4）=4，可知有4个无因次数群。
Nu CRea PrkGr g
Nu hl
Re lu
Pr cp
4.3 对流传热
4.3.1 对流传热过程分析 4.3.2 对流传热速率 4.3.3 影响对流传热系数的因素 4.3.4 对流传热系数关联式的建立 4.3.5 无相变时的对流传热系数关联式 4.3.6 有相变时的对流传热系数关联式
4.3.1 对流传热过程分析
qm1，T1
qm2，t1
t2
A T2
4.3.2 对流传热速率——牛顿冷却定律
h 0.023 ( du )0.8 (cp )k d
适用范围：
Re>10000，0.7<Pr<160，<2mPa·s，l/d>60
定性温度
tm
t1
t2 2
特性尺寸：di
流体被加热时，k＝0.4；被冷却时，k＝0.3
液体 加热tW t, t , Re , h h加热 h冷却,液体Pr 1, Pr0.4 Pr0.3
(a) tm
t1
t2 2
（3）适用范围
(b) 膜温 tW tm 2
无相பைடு நூலகம் h关联式
有相变
强制对流
自然对流 蒸汽冷凝 液体沸腾
湍流 过渡区 层流
管内、外 直、弯管 圆或非圆形
4.3.5 无相变时的对流传热系数关联式
一、流体在管内的强制对流
1．圆形直管内的湍流
Nu 0.023Re0.8Pr k
2 t
1 2(1 t)
对理想气体 1
T
单位体积流体所受浮升力： (1 2 )g
(1 2 )g 2(1 t) 2 g 2 gt
单位质量流体所受浮升力：gt
——代表自然对流的能力 强制对流 ——u
h强 > h自
二、流体的物性
，，，cp
三、流动型态 h湍 > h层
四、传热面的形状、大小和位置 特性尺寸l： 对流动与换热有主要影响的传热面尺寸
（2）相同Pr的流体在不同的Re下
a
lg(Nu/Prk)＝algRe＋lgC Nu/Prk
在双对数坐标系中得一直线 C
斜率为a，截距为C
Re
三、使用h关联式的注意事项
（1）特征尺寸l 对于管内流动，特征尺寸为直径d，对于垂直放置 的平板的自然对流，特征尺寸为板的长度l。
（2）确定物性参数数值的温度称为定性温度
（2）管子换为19×2mm，管壁对苯的h ；
（3）当苯的流量提高一倍， h变化如何？ （4）如苯走壳程，水蒸气走管内，h如何计算？（设 外壳直径为450mm）
已知：苯的物性 860kg m-3, cp 1.80kJ kg-1 C-1 0.45mPa s, 0.14W m-1 C-1
适用范围： 1.2104<Re<2.2105；d2/d1=1.65~17 d1——内管外径，d2——外管内径
【例4-4】 一列管式换热器，由38根25×2.5mm的
无缝钢管组成，苯在管内流动，由20℃加热到80℃，苯 的流量为8.32kg·s-1，外壳中通入水蒸气进行加热，求： （1）管壁对苯的h；
gtl3 2 Gr 2
——待定准数 ——流动型态 ——流体物性 ——自然对流
hl
C ( lu
)a(cp )k
(
gtl 3 2
2
)g
二、实验安排及结果整理
强制湍流：Nu＝CReaPrk
k
（1）采用不同Pr的流体，固定Re Nu
lgNu＝klgPr＋lgCRea
Pr
双对数坐标系得一直线，斜率为k
膜模型： t e
T
t──总有效膜厚
TW
tW
e──湍流区和过渡区虚拟膜厚
t
──层流底层膜厚
Q t
t / A
h t
t
热阻全部在此
h ── 对流传热系数（传热膜系数），W·m-2·℃-1
牛顿冷却定律： Q hAt
流体被冷却：t=T-TW 被加热： t=tW-t
（1）
Q
hAt＝
t 1
推动力 热阻
（3） 过渡区（2000<Re<10000) 6 105
f 1 Re1.8 1
（4） 弯曲管内 h
f 1 1.77 d 1 R
h
（5）非圆形管强制湍流
（a）当量直径法 用de代di，u用实际A流通计算
（b）直接实验法
套管环隙 :
h 0.02
(
d
2
)
0.5
Re
0.8
Pr
1 3
de d1
h Nu 181.680.14 1271.77w m-2 0 C-1
d
0.02
（2）管子换为19×2mm，管壁对苯的h
h u0.8
q 0.8 m
q 0.8 m
d 0.2 d 1.6d 0.2 d 1.8
h2
20 15
1.8
h1
1.6781271.77
2134.51w
m-2
气体 加热t , Re , h
h加热 h冷却, 气体Pr 1, Pr0.4 Pr0.3
h 0.023 ( du )0.8 ( cp )k
d
0.023
u0.8 d 0.2
0.8c pk 1k k
强化措施： • d一定, hu0.8，u h • u一定，h1/d0.2 ，d h
