高等传热学课件 第一章 Chap 1 Mathematic formulation.pptVIP

高等传热学 Advanced Heat Transfer 1.管内湍流换热实验关联式(D-B) 七、 内部流动强制对流换热实验关联式 2.管内层流强制对流换热(Sieder-Tate) 高等传热学 Advanced Heat Transfer 八、 外部流动强制对流换热实验关联式 1.外掠等温平板(laminar flow, Re5×105) 2.外掠单管(flow across single cylinder) 3.外掠管束(flow across tube banks) 高等传热学 Advanced Heat Transfer 九、 自然对流换热实验关联式 1.大空间自然对流换热实验关联式 2.有限空间自然对流换热实验关联式 高等传热学 Advanced Heat Transfer 十、综合表达式 ①ρ，0.8次幂，影响最大，其次为λ ② u, 0.8次幂 ：1m/s→ 1.5m/s， h↑40% ③d↓，h↑ 高等传热学 Advanced Heat Transfer 100MW 氢气冷却发电机组 300MW 氢气－水冷却发电机组 发电机组冷却技术的发展看冷却介质的影响 最大发电量 100MW 500MW 600MW 1000MW 冷却介质 空冷 氢冷 水－氢冷 水冷 高等传热学 Advanced Heat Transfer 介质 空气 氢气 水 密度 导热系数 动力粘度 比热容 1.09 0.076 988 0.0239 0.167 0.55 2x10-6 0.96x10-6 56.6x10-6 1005 14304 4174 大型火电空冷机组(直接冷却或间接冷却) 200MW，300MW，600MW 富煤缺水地区： 空冷相对于湿冷，可节约3/4耗水量 大型机组空冷技术（缺水地区）。国务院2006年2月9日发布《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006－2020年）：16个重大专项 之一：大型先进压水堆及高温气冷堆核电站 高等传热学 Advanced Heat Transfer §1-2 Governing equations 2.方法：控制容积分析法 一、Continuity Eq. 1.依据定律：质量守恒定律 单位时间流进控制容积的质量 - 单位时间流出控制容积的质量 + 内部质量源和汇的净和 = 控制容积内部质量随时间的变化率 高等传热学 Advanced Heat Transfer 高等传热学 Advanced Heat Transfer 4.特例 steady incompressible 5.其他坐标系 高等传热学 Advanced Heat Transfer 二、Momentum Eq. 1.依据定律：动量守恒定律（矢量） 单位时间流进控制容积i方向动量 - 单位时间流出控制容积i方向动量 + 作用于控制容积内流体i方向力的总和③ = 流体在i方向动量随时间的变化率② ① 高等传热学 Advanced Heat Transfer 高等传热学 Advanced Heat Transfer 3.特例 1823年，法国工程师Navier 不可压缩流体且粘性为常数，利用连续方程： 4.其他坐标系 1845年，英国数学家Stokes 高等传热学 Advanced Heat Transfer 1.依据：热力学第一定律 三、Energy Eq. 3.推导 无内热源；不计动能位能的变化；不计辐射换热 2.假设： ① ② ④ ③ 单位质量流体的总能量: 高等传热学 Advanced Heat Transfer 将牛顿流体黏性应力的表达式代入Φ 能量方程的内能表达形式 Φ的物理意义： 黏性耗散函数，单位时间内黏性应力（黏性切应力与黏性法向应力）对控制体内流体所做的功，不可逆地转化为热能的那部分 高等传热学 Advanced Heat Transfer 能量方程焓的表达形式： 能量方程的焓表达形式 高等传热学 Advanced Heat Transfer 能量方程温度的表达形式： 能量方程温度表达形式 高等传热学 Advanced Heat Transfer 4.讨论 不可压缩流体： (1)考虑内热源 (2)特例 理想气体： 高等传热学 Advanced Heat Transfer (3)求解 5个方程，6个未知量u,v,w,p,ρ,T, 物性为常数且不可压缩流体，连续方程与动量方程中不包括与温度有关的量，非耦合，未知量：p,u,v,w 物性为温度的函数或不可压缩流体，耦合。理想气体，补充状态方程，实际气体补充范德瓦尔方程，液体状态方程 维里系数 高等传热学 Advanced Heat Transfer §1-