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第六章 单相流体对流传热特征数关联式6-1 管内强迫对流传热 管内强制对流换热流动和换热的特征 管槽内湍流换热实验关联式 管槽内层流换热关联式 传热学 Heat Transfer 华北电力大学 一、管内强制对流换热流动和换热的特征 1. 管内的流动状态 层流 过渡区 湍流 采用雷诺数判断 流动入口段 流动充分发展段 换热入口段 换热充分发展段 流动入口段长度 l 的确定 层流： 湍流： 2. 流动和换热的入口段及充分发展段 3. 局部表面传热系数 hx 的变化 二、管槽内湍流换热实验关联式 1. 迪图斯-贝尔特（Dittus-Boelter）关联式： 适用的参数范围： 式中取流体平均温度作为定性温度；取管子内径d为特征尺度；取截面的平均流速作特征速度。 气体： ℃ 水： ℃ 油： ℃ 2. 迪图斯-贝尔特关联式应用范围的扩展 （1）温差超过推荐的幅度值 对于液体：主要是粘性随温度而变化。 对于气体：除了粘性，还有密度和导热系数等。 当温差超过推荐的幅度值后，流体热物性将发生变化，从而对换热产生影响。 修正方法： （2）非圆形截面通道 对于方形、椭圆形、环形等形状的截面情况，可以用当量直径作为特征尺度从而应用以上的准则方程。 式中：Ac 对为槽道的流动截面积，P为润湿周长。 （3）对于短管（考虑入口效应） 对于较短的管子及常见的尖角入口，推荐以下的修正系数： 考虑温度和短管修正后的迪图斯-贝尔特关联式: （4）对于弯管的修正 由于管道弯曲改变了流体的流动方向，离心力的作用会在流体内产生如图所示的二次环流，结果增加了扰动，使对流换热得到强化。 对于气体： 对于液体： 三、管槽内层流换热关联式 适用的参数范围： 1. 齐德—泰勒（Sieder-Tate）关联式 管子处于均匀壁温 2. 层流充分发展换热的 Nu 数 对于圆管： 例题：在一冷凝器中，冷却水以1m/s的流速流过内径为10mm、长度为3m的铜管，冷却水的进、出口温度分别为15℃和65℃，试计算管内的表面传热系数。 从附录中水的物性表中可查得 W/(m·K)， m2/s， 解：由于管子细长，l/d较大，可以忽略进口段的影响。冷却水的平均温度为 W/(m2·K) 以上计算没考虑流体物性场不均匀的影响。如果考虑物性场不均匀的影响，必须求出壁面温度，以确定是否需要考虑修正项 。可以首先根据冷却水的温升确定换热量 ，再用上面计算的表面传热系数h和牛顿冷却公式求解壁温。 按照概述中的分类外部流动的强制对流换热主要有横掠平板、外掠单管和外掠管束等情况。 6-2 外掠物体时的强迫对流传热 一、纵掠平壁换热实验关联式 （以层流为例） 局部对流传热系数关联式 平均对流传热系数关联式 适用范围 定性温度取 特征长度取板长x和l 特征流速取来流速度
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