第六章.单相流体对流传热特征数关联式对流传热原理 传热学 教学课件.pptVIP

第六章　单相流体对流传热特征数关联式 上海交通大学 第六章　单相流体对流传热 特征数关联式 学习对流换热的目的： 1）学会解决实际问题； 2）计算表面传热系数h 工程上、日常生活中有大量应用： 如暖气管道、各类热水及蒸汽管道、换热器 §6-1 管内强迫对流传热 一、概述 管内单相流体的强迫对流传热是工程上普遍的传热现象。 由牛顿冷却公式：管内单相流体的强迫对流传热的热流量： 但对于恒壁温条件，则需要采用对数平均温差 二、湍流强迫对流传热 管内湍流强迫对流传热的特征数实验关联式： Nuf=0.023 Ref0.8 Prf0.4 ct cl CR 式中： ct ：边界层内温度分布对对流传热系数影 响的温度修正系数 cl：短管管长对对流传热系数影响的短管 修正系数 CR: 管道弯曲对对流传热系数影响的弯管 修正系数 使用范围： Ref=104~1.2*105,Pr=0.7~120  温差过大时的影响：温差过大时，截面上温度分布就 不均匀。由于温度要影响粘度，从而影响速度分布。 曲线1为等温流的速度分布。 对液体，粘度随温度的降低而升高。 故液体被冷却时，近管壁处的粘度 比中心处高，速度分布会低于等温 曲线，变 为曲线2。 这时换热会减弱。 若液体被加热，则速度分布变成曲线3，近壁处流速 高于等温曲线。这时换热会加强。 6－2 外掠物体时的强迫对流传热 一、纵掠平壁 流体纵掠平壁时的层流强迫对流传热是最简单的对流传热。 局部对流传热系数hx 和平均对流传热系数h 的特征数关联式： Nuxm=hxx/λm=0.332Rexm(1/2) Prm(1/3) (6-15) 和Num=hl/λm=0.664Relm(1/2) Prm(1/3) (6-16) 适用范围：0.6Prm50， Rel5*105 式中：特征温度取膜平均温度tm, tm=(tw+t∞ )/2; 特征尺寸分别为：x和板长l 例1、一块平板宽为1m，长为1.5m，要在10℃的空气中保持90℃，如果空气流过平板时，板与空气的对流换热量为3.75kW，试确定空气的流速。已知：平板对流换热的准则方程式： 二、横掠单管（或柱）时的强迫对流传热 三、横掠管束时的强迫对流传热 流体横掠管束时候的对流传热与横掠单管时不同，除管径影响对流传热系数外，管距、管排数和排列方式也影响对流传热系数。 由于相邻管子的影响，流体在管间的流动截面交替增加和减小，流体在管间交替地加速和减速。 管距大小影响流体流动截面的变化程度和流体加速和减速的程度。 管束排列方式对h的影响比较明显： 1）当Re不大（工程常见的情况）时，叉排时后排管子受到前排管子间来流的直接冲刷，因而管子前半部的传热情况要比顺排好，整个叉排管束的平均对流传热系数比顺排高 2）当Re较大时，由于顺排管束的尾部涡流增强，使得后排管子受到尾流影响面积增加，而且由于涡流增强，扰动更强烈，以致顺排管束h大于叉排 流体横掠管束时平均对流传热系数： Nuf=c Remf,max Prfn (Prf/Prw)k (s1/s2)p c1 c2 掌握上式中各参数物理意义以及计算表达式P148-149 重要：流体平均温度下管间最大流速vf,max的计算 A) 顺排时 B)叉排时 C）已知入口处质流密度时，计算Remf,max 以上分析流体横掠管束，并非流体纵掠管束！ P151 例题6－8 6-3 自然对流传热 一、大空间自然对流传热 1、边界层的形成和发展 自然对流传热分为：1）大空间自然对流传热2）有限空间自然对流传热 传热面上边界层的形成和发展不受周围物体的干扰时的自然对流传热的情况称为大空间自然对流传热；否则称为有限空间自然对流传热 大空间与有限空间是相对而言 2、自然对流传热 1）恒壁温 表面处于自然对流散热的薄壁在用蒸汽凝结加热时，其散热表面温度近似相等，属于恒壁温自然对流传热。 大空间恒壁温自然对流传热系数关联式h:(P154) 2）恒热流密度