影响对流换热的因素很多,如流体的物性(比热容、导热系数、密度、粘度等),换热器表面形状、大小,流体的流动方式,都会影响对流换热,而且情况很复杂。在传热计算上为了方便,建立了以下的对流换热量的计算公式(牛顿冷却公式):
Q=α(tw-tf)A
或q=α(tw-tf)
有该公式可见,影响对流换热的因素都被归结到对流换热系数中,对流换热系数数值上的大小反映了对流换热的强弱。
(二)相变换热
在对流换热中发生着蒸汽的凝结或液体的沸腾(或蒸发)的换热过程,统称为相变换热。由于在这类换热过程中,同时发生着物态的变化,情况要比单相流体中的对流换热复杂得多,所以,相变换热问题成为一个独立的研究领域,而一般的对流换热问题也就仅指单相流体而言。
1:凝结换热
蒸汽和低于相应压力下饱和温度的壁面相接触,在壁面上就会发生凝结。蒸汽释放出汽化潜热而凝结成液体,这种放热现象称为凝结换热。
按照蒸汽在壁面上的凝结形式不同,可分为两种凝结。一种为膜状凝结,即凝结液能很好地润湿壁面,凝结液以颗粒状液珠的形式附着在壁面上,如水蒸汽在有油的壁面上凝结情况。膜状凝结时所释放出来的潜热必须通过凝结膜才能供给较低温度的壁面,显然,这层液膜成为一项热阻。而珠状凝结时,换热是在蒸汽与液珠表面和蒸汽与裸露的冷壁间进行的,所以膜状凝结传热系数要比珠状凝结传热系数低,如:水蒸汽在大气压下,膜状凝结传热系数约为6000~104/(m2.℃),而珠状凝结时则为4*(104~106)W/(m2.℃)。但是在工业过程中,一般都是膜状凝结,除非对壁面进行预处理或在蒸汽中加入促进剂。
对于单一介质,在层流膜状凝结情况下,不考虑液膜内流体的对流,则液膜层中的温度τ和速度ω分布