对流系数对闭式冷却塔选型的影响

日期：2017-10-13            来源：江苏华塔            人气：

影响闭式冷却塔设计的因素有很多，前面我们提到湿球温度、进出水口温度、介质、换热系数、热传递方式等，这些因素构成了密闭式冷却塔设计条件。今天小卫跟大家分享一下对流系数在闭式冷却塔选型中的影响，以及对流系数理论发展的历程。

流体与固体表面之间的换热能力，比如说，物体表面与附近空气温差1℃，单位时间（1s）单位面积上通过对流与附近空气交换的热量。单位为W/(m^2·℃)或J/(m^2·s·℃)。表面对流换热系数的数值与换热过程中流体的物理性质、换热表面的形状、部位、表面与流体之间的温差以及流体的流速等都有密切关系。物体表面附近的流体的流速愈大，其表面对流换热系数也愈大。如人处在风速较大的环境中，由于皮肤表面的对流换热系数较大，其散热（或吸热）量也较大。对流换热系数可用经验公式计算，通常用巴兹公式计算。

对流传热系数也称对流换热系数。对流换热系数的基本计算公式由牛顿于1701年提出，又称牛顿冷却定律。牛顿指出，流体与固体壁面之间对流传热的热流与它们的温度差成正比，即：q = h*(tw-t∞)

Q = h*A*(tw-t∞)=q*A

式中：

q为单位面积的固体表面与流体之间在单位时间内交换的热量，称作热流密度，单位W/m^2；

tw、t∞分别为固体表面和流体的温度，单位K；

A为壁面面积，单位m^2；

Q为单位时间内面积A上的传热热量，单位W；

h称为表面对流传热系数，单位W/(m^2.K)。

对流换热系数h的物理意义是：当流体与固体表面之间的温度差为1K时， 1m*1m壁面面积在每秒所能传递的热量。h的大小反映对流换热的强弱。

如上所述，h与影响换热过程的诸因素有关，并且可以在很大的范围内变化，所以牛顿公式只能看作是传热系数的一个定义式。它既没有揭示影响对流换热的诸因素与h之间的内在联系,也没有给工程计算带来任何实质性的简化，只不过把问题的复杂性转移到传热系数的确定上去了。因此，在工程传热计算中，主要的任务是计算h。计算传热系数的方法主要有实验求解法、数学分析解法和数值分析解法。

影响对流传热强弱的主要因素有：

1. 对流运动成因和流动状态；

2. 流体的物理性质（随种类、温度和压力而变化）；

3. 传热表面的形状、尺寸和相对位置；

4. 流体有无相变（如气态与液态之间的转化）。

在不同的情况下，传热强度会发生成倍直至成千倍的变化，所以对流换热是一个受许多因素影响且其强度变化幅度又很大的复杂过程。

对流换热系数的大致量级（单位：W/(m2*K)）[1]  ：

空气自然对流 5 ～ 25

气体强制对流 20 ～ 100

水的自然对流 200 ～1000

水的强制对流 1000 ～ 15000

油类的强制对流 50 ～ 1500

水蒸气的冷凝 5000 ～ 15000

有机蒸汽的冷凝 500 ～ 2000

水的沸腾 2500 ～ 25000

对流系数对闭式冷却塔或蒸发式冷凝器有很大的影响，同时对空冷器也有很大的影响。江苏华塔有强盛的研发团队，涵盖给排水、流体学、热工学、计算机等专业；CTI、中国机械设计院、上海理工大学、西安交大等科研单位及院校展开交流与合作；建成冷却塔试验测试中心，可检测单台流量500m³/h的闭式冷却塔。以上小卫给大家归纳了几点，供大家参考。江苏华塔冷却技术有限公司专注于工业冷却装备的研发、制造与服务，产品包含介质冷却、空冷却及混合型联合冷却系统。华塔以高品质的产品和专业的服务使冷却系统变得更节能环保、高效、可靠耐用和便捷，持续地为客户创造最大价值。

详细请参考江苏华塔冷却技术有限公司编写的《闭式冷却塔选型参考说明书》。