传热学第6.pptVIP

第6章 对流换热 第六章 单相对流传热的实验关联式  复习 解 l/d60 .由迪贝斯－贝尔特公式 　　　　　为质量流量； 分别为出口、进口截面上 的平均温度； 按对数平均温差计算： 二. 管内湍流换热实验关联式 1.常规流体（Pr0.6) 迪贝斯－贝尔特公式： 加热流体时 冷却流体时 式中: 定性温度：流体平均温度 　　　　特征长度： 管内径。 实验验证范围： 适用与流体与壁面具有中等以下温差场合。 变物性影响的修正 一般在关联式中引进乘数 来考虑不均匀物性场对换热的影响。 大温差情形，可采用下列任何一式计算。 （1）迪贝斯－贝尔特修正公式 对气体被加热时， 当气体被冷却时， 对液体 液体受热时 液体被冷却时 （2）采用齐德－泰特公式： 定性温度： （ 按壁温 确定）， 　　特征长度：管内径 实验验证范围为： （3）采用米海耶夫公式： 定性温度， 　特征长度：管内径 实验验证范围为： 上述准则方程的应用范围可进一步扩大。 （1）非圆形截面槽道 特征尺度：当量直径 注：对截面上出现尖角的流动区域，采用当量直径的 方法会导致较大的误差。 （3）螺线管 螺线管修正系数： 对于气体 对于液体 （2）入口段 入口段的传热系数较高 　　入口效应修正系数： 以上所有方程适用范围： 2.液态金属 推荐光滑圆管内充分发展湍流换热的准则式： 均匀热流边界 实验验证范围： 均匀壁温边界 实验验证范围： 特征长度为内径，定性温度为流体平均温度。 三. 管内层流换热关联式层流充分发展对流换热的结果很多。 续表 定性温度 特征长度：管内径 管子处于均匀壁温 实验验证范围为： 实际工程换热设备中，层流时的换热常常处于入口段的范围。可采用下列齐德－泰特公式。 例题6-1 水流过长l=5m,壁温均匀的直管时,从=25.3℃被加热到=34.6℃.管子的内径d=20mm,水在管内的流速为2m/s,求表面传热系数. 计算,待算出h后再推算壁温,并校核温差是否在适用范围之内.水的平均温度为 以此为定性温度,从附录查得 由此得 流动处于旺盛湍流区. ℃ 由迪贝斯－贝尔特公式求h 被加热水每秒内的吸热量为 用下式计算壁温: 温差 ℃,远小于20℃,在适用范围内,故所求得的 即为本题答案. 6.3.4自学 6-4 外部流动强制对流换热实验关联式 外部流动：流动边界层与热边界层能自由发展 一. 横掠单管换热实验关联式 流动特征：绕流脱体 局部表面传热系数 10Re1.5×105 层流 脱体φ＝80-85° Re1.5×105 湍流 脱体φ＝140° Ｒe10 无脱体 平均表面传热系数 * * * 6-1 相似原理及量纲分析 1 问题的提出 A 实验中应测哪些量（是否所有的物理量都测） B 实验数据如何整理（整理成什么样函数关系） (2) 实物试验很困难或太昂贵的情况，如何进行试验？ 相似原理将回答上述三个问题 (1) 变量太多 特征数方程：无量纲量之间的函数关系 相似原理的研究内容：研究相似物理现象之间的关系， 物理现象相似： 对于同类的物理现象，在相应的时刻与相应的地点上与现象有关的物理量一一对应成比例。 同类物理现象 用相同形式并具有相同内容的微分方程式所描写的现象。 物理现象相似的特性 (2)各特征数之间存在着函数关系，如常物性流体外略平板对流换热特征数： (1)同名特征数对应相等； 4 物理现象相似的条件 同名的已定特征数相等 单值性条件相似： 初始条件、边界条件、几何条件、物理条件 测量哪些物理量：只需测量各特征数所包含的物理量 实验数据如何整理：按特征数之间的函数关系整理 某一物理现象涉及哪些无量纲数？函数关系如何？ 如何进行试验：相似原理的指导下采用模化试验 5 无量纲量的获得：相似分析法和量纲分析法 相似分析法：在已知物理现象数学描述的基础上，建立两现象之间的一些列比例系数，尺寸相似倍数，并导出这些相似系数之间的关系，从而获得无量纲量。 以左图的对流换热为例， 现象1： 现象2： 建立相似倍数： 相似倍数间的关系： ? 获得无量纲量及其关系： 类似地：通过动量微分方程可得： 能量微分方程： 贝克来数 自然对流：相似分析，可得　格拉晓夫数 式中：? —— 流体的体积膨胀系数 K-1 Gr —— 表征流体浮生力与