确定传热系数的方法与技巧

1.单相流情况

在DSG槽式集热器的热水区和干蒸汽区中，工质分别为水和过热蒸汽，均为单相流体。热水区和干蒸汽区的传热系数可用Dittus-Boelter关系式表示，即

式中：Re为金属管内工质的雷诺数；Pr为金属管内工质的普朗特数；λ为导热系数。

雷诺数由下式计算得到

式中：ν、η、v为金属管内工质的运动黏度、动力黏度和流速。

普朗特数Pr由下式计算得到

式中：cp为定压比热。

金属管内工质的流速v由式（5.16）计算得到

在密度一定（或变化不大）时，整理式（5.13）～式（5.16），可得

2.两相流情况(www.xing528.com)

对于DSG槽式集热器两相区的传热系数，需用Fr数来确定金属管内工质的流态。Fr＜0.04时为层流，Fr＞0.04时为环流。Ajona等研究发现对于DSG槽式集热器来说，如果管内工质流态为层流，管周温差会达到50K以上；而如果管内工质流态为环流，则管周温差仅为3K左右。管周方向的温度梯度过大会导致集热管弯曲、玻璃封管破裂等问题，从而增加热损。因此在设计集热器参数时，要尽量保证管内工质流态为环流。也就是说通常情况下要保证Fr＞0.04，因此本书选用环流时的传热系数，即

式中：hB为水的核态沸腾传热系数；hl为饱和水传热系数；S、F分别为限制因子和增强因子。

Stephan（1992）给出了水的核态沸腾传热系数hB的经验公式，即

式中：q为热流密度；P为工作压力；Pcr是水的临界压力。

由Dittus-Boelter关系式得饱和水传热系数hl为

其中，下标l表示饱和水。

限制因子S和增强因子F分别由下式决定

其中，下标g表示饱和蒸汽。