管長對對流傳熱的影響

管長對對流傳熱的影響是會導致氣體或液體的溫度變化，並可能影響周圍環境的溫度。如果對流傳熱過程涉及到化學反應，還可能導致化學反應的加速或變化。對流傳熱是在流體流動程序中發生的熱量傳遞的現象。主要是由於質點位置的移動，使溫度趨於均勻。雖然液體和氣體中熱傳遞的主要方式是對流傳熱，但也常伴有熱傳導。通常由於產生的原因不同，有自然對流換熱和強制對流兩種。根據流動狀態，又可分為層流傳熱和湍流傳熱。

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增大管長對流傳熱有影響嗎

管內空氣的流速對傳熱係數的影響是： 傳熱膜係數正比於流速的0.8 次方。 當空氣流速增大時，傳熱膜係數增大 Q=ρ *Vs*Cp*(t2-t1) 。 當V 增大，Q 保持不變，溫度隨之減小，出口溫度會降低。

列管式換熱器的管徑和長度對傳熱過程產生哪些影響

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管殼式換熱器也稱列管式換熱器，是一種以封閉在殼體中管束的壁面作為傳熱面的間壁式換熱器。管殼式換熱器具有結構堅固、適應性強、選材廣、易於製造及成本低等優點，在煉油、石油化工、醫藥、化工以及其他工業中廣泛運用，他適用於冷卻、冷凝、加熱、蒸發和廢熱回收等各方面［1］。本文通過對影響傳熱係數的因素－ 換熱器結構、流體物理性質和汙垢熱阻等進行分析，以便在設計過程中合理調整結構引數使換熱器提高化熱效能，在換熱器使用過程中合理維護防止換熱效能惡化。

1· 傳熱係數

傳熱速率方程式［2］:

Q = AKΔtm( 1)

式中: Q———傳熱速率( 冷、熱負荷) ，W

A———傳熱面積，m2

K———總傳熱係數，W· ( m2·℃) － 1

Δtm———平均溫差，℃

在傳熱量Q 和冷、熱流體溫差確Δtm的情況下，設法提高傳熱係數K 可減小傳熱面積A，即減小換熱器的結構尺寸，這一點在工程應用上有重要經濟意義。

在絕大部分的化工操作中，兩個傳熱流體是不相互混合的，兩流體間的傳熱是通過管壁進行的。熱流體向冷流體傳遞熱量需經過三個過程。即熱量通過層流底層的傳熱過程，熱量通過間壁傳熱的過程，以及熱量通過冷流體的層流底層的傳熱過程［1］。在化工操作過程中，隨著時間的推移，作為冷、熱流體的介質往往會在傳熱間壁的兩邊結垢，這種汙垢的存在會影響傳熱。由於汙垢的厚度和導熱係數難以獲得，因此，在工程一般用一個係數( 汙垢熱阻) 來計汙垢對傳熱的影響。故傳熱係數可以用下式計算:



2 ·傳熱係數的影響因素

Nusselt 準數關係式:



對於一定的傳熱面和流動情況，當Re 和Pr 確定後，強制對流式的Nu 也就被決定。強制湍流下對流傳熱係數的準數關係式［2］:



2. 1 列管換熱器結構

對流傳熱是流體主體中的對流和層流底層中的熱傳導的複合現象。任何影響流體流動的因素( 引起流動的原因、流動型態和有無相變化等) 必然對對流傳熱係數有影響［2］。Reynolds準數表示慣性力和粘滯力之比，是表徵流動狀態的準數。



2. 1. 1 換熱管規格

換熱管可選擇外徑規格在Φ14 ～ Φ57 mm 之間標準管。由於小直徑換熱管具有單位體積傳熱面積大，換熱器結構緊湊，金屬耗量少，傳熱係數高的特點，在換熱器結構設計中，對於管程介質清潔、不易結垢的介質，採用小管徑管束能有效增加換熱面積。在換熱面積相同條件下，採用Φ19 mm 管束比採用Φ25 mm 管束提高流體流速約30%，從而增加了湍流程度。

2. 1. 2 管子佈局

標準換熱器設計規範中規定了四種排列角度。30°和60°排列緊湊，相同殼徑下可獲得較大傳熱面積，具有較高的換熱係數，但壓降較高，且不利於機械清洗。而45°和90°排列適用於需要機械清洗的場合，且壓降較小。從傳熱效果及壓降角度分析90° ＞ 45° ＞ 60° ＞ 30°，其中30°和45°使用較多，採用30°排列可以比45°多排列約17%的換熱管［3］。根據換熱器設計規範要求，管間距t( mm) 不應小於1. 25 倍管外徑，常用的管間距有25 mm( Φ19) 和32 mm( Φ25) 。

2. 1. 3 管程數



為增加換熱面積，必須增加換熱管數量N，而介質在管束中的流速隨著換熱管的增加而下降，結果反而是流體的傳熱係數降低，故增加換熱管不一定達到所需換熱要求。因此要保持流體在換熱管束中較大流速可將管束分成若干程數，使流體依次通過各程換熱管，以增加流體流速，提高對流傳熱係數［4］。換熱器常用推薦流速範圍見表1。

2. 1. 4 殼程內徑

換熱器通常採用多管程結構，殼程內徑可根據經驗計算:



2. 1. 5 折流板

為增進對殼程流體的擾動、提高殼程流體的對流傳熱係數，同時支撐換熱管束以防止其撓曲變形，在列管式換熱器的殼程通常設定有折流擋板，常見有弓形折流板、矩形折流板和圓盤—圓環形折流板，其中以圓缺形( 又稱單弓形) 的構造最簡單、對殼程流體的擾動最劇烈、支撐效果最佳，標準列管換熱器中多采用此種。國內換熱器設計標準規定折流板間距B( mm)最小為1 /5 殼程直徑，且不小於50 mm。建議切割部分高度在0. 2 ～ 0. 45 倍殼體內徑，通常選擇切割率為20% ～ 25%。



通過式( 8) 可以看出減小折流板間距B 和殼程內徑D 可以減小殼程流通截面積So，即在流量一定的條件下提高殼程流速，加強擾動。

2. 1. 6 折流杆

傳統的裝有折流板的管殼式換熱器存在著影響傳熱的死區，流體阻力大，且易發生換熱管振動與破壞。為了解決傳統折流板換熱器中換熱管的切割破壞和流體誘導振動，並且強化傳熱提高傳熱效率，近年來開發了一種新型的管束支承結構—折流杆支承結構。

2. 2 換熱管材質及厚度

換熱管常用材料常用的為碳鋼、低合金鋼、不鏽鋼、銅、銅鎳合金、鋁合金等。由於物質導熱係數和物質的組成、結構、密度、壓力和溫度等有關，在工作壓力、溫度、介質腐蝕性等條件滿足的情況下選擇導熱係數與壁厚比值較大者，即減小壁間傳熱導熱熱阻，提高傳熱係數。

2. 3 流體物理性質

導熱係數、粘度、比熱、密度等對對流傳熱係數α 的值影響也比較大。



Prandtle 準數表示速度邊界層和熱邊界層相對厚度的一個引數，反映與傳熱有關的流體物理性質。

2. 4 汙垢熱阻

汙垢熱阻表示換熱裝置傳熱面上因沉積物而導致傳熱效率下降程度的數值，即換熱面上沉積物所產生的傳熱阻力，又稱汙垢係數，指換熱器換熱表面上積有某種汙垢( 如水垢、汙泥、油汙和菸灰等) 。汙垢熱阻的逐步形成，必將導致換熱器傳熱係數的相應減小，促使換熱器的傳熱效能日益惡化。對於容易結垢的介質，儘量提高流體流速，換熱器間壁應定期清洗，以防止傳熱係數K 值的明顯下降。

3 ·強化傳熱技術

對於管殼式換熱器，強化傳熱［5 － 6］方法按是否消耗外加功率可分為有源技術( Active Technology ) 和無源技術( PassiveTechnology) ，前者消耗外加能量，後者不消耗能量。後者主要是使傳熱壁面的溫度邊界層減薄或調換傳熱壁面附近的流體。主要有2 種實施途徑［7 － 10］: ( 1) 對傳熱表面的結構、形狀適當加以處理與改造; ( 2) 在傳熱面或傳熱流路上設定湍流增進器，或在流體中加入新增劑，特別是加入適當的固體顆粒，不僅強化傳熱，還可以防垢和除垢。

4· 結論

( 1) 合理設計換熱器結構，對實現工藝過程、提高傳熱效率、節省能源及降低裝置投資等方面有重要意義。因此，設計換熱器時應反覆計算，綜合分析，不斷調整優化換熱器結構，從而進一步提高整體傳熱效果，以獲得滿足工藝要求的最優結果。

( 2) 傳熱係數K 總是接近於α 小的流體的對流傳熱係數，且永遠小於α 的值。因此傳熱係數K 受α 小的一側控制。

( 3) 如傳熱間壁上的汙垢很厚時，汙垢熱阻會大大降低裝置的傳熱效果。因此容易結垢的介質，換熱間壁應定期經常清洗，以防止換熱器換熱效果惡化。

管內區域性表面傳熱係數沿管長方向如何變化

湍流流動下先減小，後增大，再減小。根據查詢傳熱係數相關資料得知，管內區域性表面傳熱係數沿管長方向變化是湍流流動下先減小，後增大，再減小。表面傳熱係數符號為h，(α)；q=h(Ts-Tr)。式中：Ts是表面溫度，Tr是表徵外部環境特性的參考溫度。熱學的量。SI單位：W/(m2·K)(瓦〔特〕每平方米開〔爾文〕)。牛頓冷卻公式：流體被加熱時q=h（Tw-Tf）。

列管式換熱器的列管長度對傳熱過程會有哪些影響

傳熱溫差。列管式換熱器的列管長度對傳熱過程會有傳熱溫差的影響，管式換熱器在取暖環節中在暖氣輸送工程裝置的一個很關鍵的裝置，日常生活中更為熟悉的稱列管式換熱器是做管殼式換熱器，其實就是一種間壁式換熱器。

對流傳熱係數和管徑的關係

對流傳熱係數和管徑的關係是物體表面附近的流體的流速愈大，其表面對流換熱係數也愈大。流體與固體表面之間的換熱能力，比如說，物體表面與附近空氣溫差1攝氏度，單位時間為一秒，單位面積上通過對流與附近空氣交換的熱量。

對流傳熱係數的影響因素

流體流動的速度，流體的對流狀況，流體的種類， 流體的性質，傳熱而的形狀，位置和大小，不同形狀的傳熱面。

影響較大的有流體的比熱，導熱係數，密度，粘度等，如導熱係數大的流體，傳熱邊界層的熱阻就小，給熱係數較大，粘度大的流體，在同等流速下，數小，傳熱邊界層相應較厚，給熱係數變小。

表面對流換熱係數的數值與換熱過程中流體的物理性質，換熱表面的形狀，部位以及流體的流速等都有密切關係，如人處在風速較大的環境中，由於面板表面的對流換熱係數較大，其散熱（或吸熱）量也較大，對流換熱係數可用經驗公式計算，通常用巴茲公式計算。

換熱器，對於定態傳熱，熱流密度不隨時間而變，但沿管長是變化的，這句話怎麼理解

穩態傳熱時，比如選取管道的某一截面，截面內外的溫度是穩定的，熱流密度也是不隨時間變化的。而在管長方向上，如果是向外傳熱，流體的溫度將會降低，而外部流體的溫度也會產生變化，或升高，或降低（因逆流或順流而異）。因此管長方向上換熱係數必定是變化的。

為什麼管徑相同時短管此長管換熱係數大,彎管比直管換熱係數大?

這個是由於,傳熱學入口效應,在管道入口處邊界層最薄,此時傳熱係數最大,之後沿著管道邊界層開始發展,從而傳熱係數逐漸減少,因而短管和長管相比,在其他條件相同時,有相同的入口段長度,短管平均傳熱係數比長管大.

彎管係數大,也是因為彎管中邊界層被破壞,換熱係數大.

換熱係數的大小和邊界層有關.

相關詳細內容:管內強迫流動 這一章節,學名為入口效應 entrance region

影響對流傳熱係數的因素有哪些

①流體流動的速度：傳熱邊界層中的導熱是對流傳熱的主要矛盾。顯然，增大流速可以使傳熱邊界層減薄，從而使得給熱係數增大，使對流傳熱過程得以強化。②流體的對流狀況：足採用自然對流抑或採用強制對流。顯然，強制對流時流體的流速較自然對流為高。

對流傳熱係數的其他影響因素

1、流體的種類：液體、氣體、蒸氣。

2、流體的性質：影響較大的有流體的比熱、導熱係數、密度、粘度等。如導熱係數大的流體，傳熱邊界層的熱阻就小，給熱係數較大。粘度大的流體，在同等流速下，數小，傳熱邊界層相應較厚，給熱係數便小。

3、傳熱而的形狀、位置和大小，不同形狀的傳熱面，如圓管或平板或管束；是在管內還是管外，是垂直放還是水平放置，及不問的管徑長度都對給熱係數有影響。

湍流情況下，列管換熱器的管程數的改變，對對流傳熱係數的影響？

由於管程數的增加導致管內流體流速增加，而對流傳熱係數α=0.023*Re^0.8*Pr^n，而Re與流速成正比，所以α等價於與u^0.8成正比，所以當管程數增加一倍時，對流傳熱係數增加2^0.8=1.74，當管程數增加四倍時對流傳熱係數則增加4^0.8=3.03。此乃小弟愚見忘各位參與討論。 追問： 謝謝！這問題是 考研 的時候遇到的，現在畢業了，反而一點也看不懂說的是什麼了。實在是慚愧啊。不過還是謝謝！

滿意請採納

為什麼管內強制對流換熱入口段平均對流換熱係數比充分發展段大

管內流動涉及到邊界層的發展，在入口階段處於邊界層的發展區，此處邊界層較薄，有利於傳熱，因此這一段管內對流傳熱與長管內傳熱有明顯不同，故提出了“入口效應”。

對於很長的直管流動，入口效應可以忽略。