食工原理-第5章传热

一、传热在食品工程中的地位由热力学第二定律可知，凡是有温差的地方就有热量传递。传热是食品工程技术中重要的一部分，食工过程中的温度控制、灭菌过程以及各种单元操作（如蒸馏、蒸发、干燥、结晶等）对温度有一定的要求。食工对传热过程有两方面的要求：•强化传热～加热与冷却•削弱传热～保温第一节概述动量传递热量传递质量传递第五章传热AAAb33Abii2t1t2r1rrldt2Qdr思考1：思考2：保温层越厚，保温效果越好吗？工程定义流体与固体壁面之间的传热过程，称为对流传热。第三节对流传热一、对流传热过程分析热传导管外壁对流传热管外壁冷流体对流传热热流体管内壁二、对流传热速率方程式当量膜δt固体壁层流内层缓冲层湍流核心对流+导热仅有导热对流〉〉导热湍流↑→层流底层↓热阻集中部位？tTQA简化假定：全部阻力都集中在厚度为δt的有效膜内。膜内导热传热。故：令：——对流传热系数W/(m2·K)t当量膜δtQAT则：－－牛顿冷却定律1TQA推动力阻力①α－对流传热系数、给热系数，W/(m2·K）ttAQw流体被加热：流体被冷却：wTTAQ说明②定律本身未揭示过程实质，只是将众多因素归结到对流传热系数α中三、影响α的主要因素t四、α的一般关联式——因次分析的应用1、对流传热中的准数经以上分析，准数关联式可写为：GrNuPr,Re,由于Gr对强制对流的影响比较小，而Re对自然对流的影响比较小，因此可以分别写成：zyyxGrANuANu1PrPrRe1自然对流：强制对流：2、对流传热中准数关联式的简化：or：RePrxyzNuAGr3.准数关联式的应用条件1）公式的应用范围：雷诺数Re、普朗特准数Pr等的范围，其他应用条件；2）特征尺寸：Nu、Re数中L该如何选定水平管：d或de；垂直管或者垂直平板：l或h3)定性温度：tm→流体的物性参数。流体进出口温度的平均值tm=(t1+t2)/2对流传热分类对流传热有相变传热无相变传热冷凝传热沸腾传热自然对流强制对流管外对流管内对流圆形直管非圆管道弯管湍流过渡流层流五、流体无相变时的对流传热RePrxyNuA强制对流：f过渡湍＝【例】一列管式换热器，由60根φ25×2.5mm的钢管组成，流量为6.745×104kg/h的水在钢管内流动，水的进口温度为20℃，出口温度为50℃，管长为2m。试求：①水的对流传热系数α，W/（m2·K）；②若总传热量为2.3×106W，求管内壁面的平均温度tW，℃；m311Pt0.5(2050)35994.058kg/mc4174JkgK433W6.74510V67.85m/h0.01885m/s994.058222i44Adn0.02600.01885ms/9999m.00.0188501885.0AVu①110.626WmK443du0.020.9999994.058Re2.73410100.727100.80.4erd40.80.4210.6260.020.023RP0.023(2.73410)4.8474797WmK3P41740.727100.626cPr4.847②WmQA(tt)6Q2.310WmA47970.1257tt98.62iAdLn0.022600.1257m2-错排对流传热分类对流传热有相变传热无相变传热冷凝传热沸腾传热自然对流强制对流管外对流管内对流圆形直管非圆管道弯管湍流过渡流层流液膜流动的ReswtTT注：