传热学_7-2讲解.pptVIP

Heat Transfer Beijing Jiaotong University 5. 管内层流 层流 Re 2300 对于层流充分发展流，考虑质量和动量方程，得到抛物线型速度分布图。 vm 是平均流速 ，R 是管道半径 。 最大速度发生在管道中心.。 Heat Transfer Beijing Jiaotong University 壁面剪切应力 实际应用 Cf 是摩擦系数。 因此 (层流) Heat Transfer Beijing Jiaotong University 圆管中层流充分发展流的Nusselt数 Nu =3.66 当 Ts=常数 (层流) Nu =4.36 当 qs=常数 (层流) 圆管中层流充分发展流平均Nu数的通用关系式 (Pr0.5) 特征温度取主流平均温度 Heat Transfer Beijing Jiaotong University 6. 管内湍流 在光滑管内: Re 4000 湍流 湍流充分发展流摩擦因子 (光滑管道) 光滑管道: f = (0.790 ln Re ? 1.64)?2 104 Re 106 Heat Transfer Beijing Jiaotong University 湍流Nusselt数 (Chilton-Colburn analogy 奇尔顿-柯尔本类似) 因此光滑圆管中湍流充分发展流的Nu数为 修正方程 加热流体时n = 0.4 ，冷却流体时n = 0.3 * Heat Transfer 6-3 Beijing Jiaotong University 7-2 内部受迫对流 内部流动和外部流动的根本区别： 在外部流动中，流体有自由表面，因此表面上的边界层能够无限地发展； 2. 在内部流动中，流体受限于管道内部表面，因此边界层发展有限。 Heat Transfer Beijing Jiaotong University 总则 从管道表面到中心，流体速度由0达到最大； 2. 在管道等截面区，不可压缩流的平均速度保持恒定； 3. 在实际加热、冷却过程中，若流体密度随温度变化，平均速度也会随之变化。 平均速度和平均温度 Heat Transfer Beijing Jiaotong University 理想和实际速度、温度分布图 Heat Transfer Beijing Jiaotong University 平均速度 vm 管内平均速度vm根据质量守恒定律确定 Heat Transfer Beijing Jiaotong University 平均温度 Tm 平均温度 Tm根据能量守恒定律确定 Heat Transfer Beijing Jiaotong University 管内层流和湍流 雷诺数： 水力直径 ： 对于圆管： Heat Transfer Beijing Jiaotong University Re 2300 层流（Laminar flow） 2300 ? Re ?10,000 转捩流动(transitional flow) Re 10,000 湍流(Turbulent flow) Heat Transfer Beijing Jiaotong University 入口段 Lh 入口段长度. Heat Transfer Beijing Jiaotong University 充分发展段的速度分布 层流中充分发展段的速度分布图是抛物线型，在湍流中则较为平缓。 充分发展段 入口段之后的区域，其中速度分布图已充分发展并保持不变。 Heat Transfer Beijing Jiaotong University 热入口段 热边界层发展并达到管道中心的区域叫做热入口段。 Heat Transfer Beijing Jiaotong University 在热入口段之后，无量纲温度分布(Ts ? T)/(Ts ? Tm) 保持不变的区域称为 热充分发展段。 充分发展段: 热充分发展段: Heat Transfer Beijing Jiaotong University Heat Transfer Beijing Jiaotong University Heat Transfer Beijing Jiaotong University 入口段长度 Lh, laminar ? 0.05 Re D