什么是对流换热系数-定义w88优德备用网址 微博

对流换热系数h可以定义为:单位w88优德备用网址 微博表面积、单位温差下固体表面与流体之间的换热速率。优德app热能工程

牛顿冷却定律

尽管复杂对流,对流换热速率为w88优德备用网址 微博成比例的温差并方便地用牛顿的冷却定律,其中指出:

如果某一物体的温度差很小且辐射面性质不变,则该物体的热散失率与该物体与其周围环境的温度差成正比。

牛顿冷却-对流方程定律

注意,ΔT是由曲面给出的还是壁温T.总体温度T.,即距离地表足够远的流体的温度。

对流换热系数w88优德备用网址 微博

可以看出,比例常数将在计算中至关重要,它被称为对流换热系数w88优德备用网址 微博H。这对流换热系数,w88优德备用网址 微博h,可以定义为:

单位面积和单位温差下固体w88优德备用网址 微博和流体之间的传热速率。

对流传热系数 - 方程w88优德备用网址 微博

对流传热系数 - 实例w88优德备用网址 微博对流换热系数w88优德备用网址 微博取决于流体的物理性质和物理情况。对流传热系数不是流体的性质。w88优德备用网址 微博它是一个实验确定的参数,其值取决于影响对流的所有变量,如表面几何形状, 这流体运动的性质, 这液体的性质,散装流体速度

通常,对流换热系数w88优德备用网址 微博层流相对于对流换热系数w88优德备用网址 微博湍流。这是由于湍流具有a滞流液膜层更薄在传热表面。w88优德备用网址 微博

必须指出,这一点滞流膜层对对流传热系数起着至关重要的作用。w88优德备用网址 微博观察到,流体来到了一个完全停在表面并假设相对于表面的零速度。这种现象称为无滑移条件,因此,在表面,能量流发生纯粹的传导。但是在下一个层中,在分子水平或宏观水平中的导通和扩散质量运动。由于批量移动,能量转移率更高。正如写的那样,泡核沸腾在表面有效地破坏这一停滞层,因此核沸腾显著地增加了表面转移的能力热能散装液体。

类似的现象也发生在温度上。可以观察到,流体表面的温度与表面的温度相等温度在接触点。这种现象被称为无温度跃迁条件,对核沸腾理论具有重要意义

价值的价值w88优德备用网址 微博传热系数对对流换热过程中常见的流体和流动情况进行了测量并制成了表格。w88优德备用网址 微博

热电阻-类似于电阻
也可以看看:热阻

热阻是散热性和测量物体或材料抵抗热流的温差。在平面壁中导通的热阻定义为:

热阻-定义

对于对流换热,也可以推导出上述方程。因为热流是类似的关系电流电流i, 表示为:

电阻比拟

在哪里R.E.= L /σE.一种是电阻和V吗1- - - - - - V2是电阻上的电压差(ΣE.是电导率)。两个方程之间的类比显而易见。通过层的热传递速率对应于w88优德备用网址 微博电流,电流热阻对应电阻,温度差对应层间电压差。温差是热流的势能或驱动函数,导致傅里叶方程用类似于电路理论中的欧姆定律的形式写出来。

耐热性-复合墙体电路表示提供了一个有用的工具用于概念化和量化传热问题。w88优德备用网址 微博这个类比也可以使用热阻表面对热的对流。需要注意的是,当对流换热系数很大(h→∞)时,对流阻力为零,w88优德备用网址 微博表面温度接近本体温度。在实践中,这种情况是在发生强烈沸腾和凝结的表面出现的。

热量通过w88优德备用网址 微博复合墙可以从这些电阻计算。两个表面之间的稳定热传递速率等于乘法差w88优德备用网址 微博除以这两个表面之间的总热阻。

热阻 - 方程

图中示出了具有对流表面条件的平面壁的等效热电路。

也可以看看:Wiedemann-Franz法律

U形因子 - 总传热系数w88优德备用网址 微博
工业中遇到的许多传热过程w88优德备用网址 微博涉及复合系统,甚至涉及两者的组合传导对流。对于这些复合系统,使用总传热系数,w88优德备用网址 微博被称为U形因子。U形因子由类似于的表达式定义牛顿的冷却定律

U形因子 - 总传热系数w88优德备用网址 微博

总传热系数w88优德备用网址 微博与之相关总热阻取决于问题的几何结构。例如,w88优德备用网址 微博在一个蒸汽发生器包括从堆芯冷却剂到蒸汽发生器内管表面的对流,通过管壁的传导,以及从外管表面到二次侧流体的对流(沸腾)。

在热交换器的热传热组合的情况下,H的两个值w88优德备用网址 微博为H.对于管内的流体膜,存在对流传热系数(H)和管道外w88优德备用网址 微博部的流体膜的对流传热系数。这热导率(k)和管壁厚度(δ x)也必须考虑在内。

总传热系数 - w88优德备用网址 微博平面墙

U形因子 - 总传热系数w88优德备用网址 微博

总传热系数 - w88优德备用网址 微博圆柱管

通过多层圆柱壳w88优德备用网址 微博或球形壳的稳定传热可以像处理多层平面壁一样处理。

总传热系数-圆柱w88优德备用网址 微博形管

示例:对流传热系数w88优德备用网址 微博

对流-对流传热w88优德备用网址 微博来自:例:对流换热w88优德备用网址 微博

详细知识几何,流体参数,外壳的外径,线性热速率,对流传热系数允许我们计算温差w88优德备用网址 微博∆T在冷却剂之间(t散装)和包层表面(t锆、1)。

要计算包层表面温度,我们必须知道:

  • 包层的外径为:d = 2xr锆、1= 9, 3毫米
  • 努塞尔号码,即νDh= 890
  • 燃料通道的液压直径为:D.H= 13,85毫米
  • 反应堆冷却剂(300°C)的导热系数为:K.= 0.545 w / m.k
  • 在此轴向坐标下,反应堆冷却剂体积温度为:T.散装= 296°C
  • 燃料的线性热速率为:问:L.= 300瓦/厘米(F问:≈2.0)

对流换热系数,w88优德备用网址 微博H由Nusselt数的定义直接给出:

对流换热系数-举例w88优德备用网址 微博

最后,我们可以计算出包覆表面温度(T锆、1)只需使用牛顿冷却定律

牛顿冷却定律-例子

对于正常操作的PWR,有一个压缩液体水在反应堆核心内部,有循环回路和蒸汽发生器。压强维持在大约16MPA。在这个压强下,水大约在350°C(662°F)。可以看出,表面温度T锆、1= 325°C可以确保即使过冷沸腾也不会发生。注意,过冷沸腾需要T锆、1= T。因为水的入口温度通常是290°C(554°F),很明显这个例子对应于核心的下部。在堆芯海拔较高的地方,堆芯的整体温度可能高达330°C。29℃的温差导致过冷沸腾可能发生(330℃+ 29℃> 350℃)。另一方面,泡核沸腾在表面有效地扰乱停滞层,因此核沸腾显著地增加了表面转移的能力热能散装液体。结果表明,对流换热系数显著增大,因此在高海拔时,温差(Tw88优德备用网址 微博锆、1- T散装)显着降低。

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