对流换热计算式.docVIP

关系式 返回到上一层 以下汇总了工程中最常见的几类对流换热问题的对流换热计算关系式，适用边界条件，已定准则的适用范 围，特征尺寸与定性温度的选取方法。 一、掠过平板的强迫对流换热 应注意区分层流和湍流两种流态 (一般忽略过渡流段)，恒壁温与恒热流两种典型的边界条件，以及局 部Nu数和平均Nu数。 沿平板强迫对流换热准则数关联式汇总 0 fi Pr 50 Nu± =0332J?r1l，**1^ 思诡. 半均 rr= c} flx HK Pr 0.6 叫=a664Jt叫心用小 矽L M 丹 ：50 Nu. ^QAS3Jte!Pr^ 矗羸、 G 严 5 次 M 0 6 Pr 阳叭=Q・6E0隔 5X t(F 10 ^ = 0.0296^/^;3 fiC - 叫=(0,037/teJu «87J)P/,；5 衲 共札、 Y.n 绻 06 60 5X Ar«r =0.0308fc//5/,n 注意：定性温度为边界层的平均温度，即 一 、管内强迫对流换热 (1) 流动状况 不同于外部流动的情形， 无论层流或者湍流都存在流动入口段和充分发展段， 两者的长度差 别很大。计算管内流动和换热时，速度必须取为截面平均速度。 (2) 换热状况 管内热边界层也同样存在入口段和充分发展段，只有在流体的 Pr数大致等于1的时候， 两个边界层的入口段才重合。理解并准确把握两种典型边界条件 (恒壁温与恒热流)下流体截面平均温 度的沿程变化规律，对管内对流换热计算有着特殊重要的意义。 (3) 准则数方程式要注意区分不同关联式所针对的边界条件， 因为层流对边界条件的敏感程度明显高于湍 流时。还需要特别指岀，绝大多数管内对流换热计算式 5f对工程上的光滑管，如果遇到粗糙管，使用类 比率关系式效果可能更好。下表汇总了不同流态和边界条件下管内强迫对流换热计算最常用的一些准则数 关联式。 (4) 非圆截面管道仅湍流可以用当量直径的概念处理非圆截面管道的对流换热问题。 层流时即使用当量直 径的概念也无法将不同截面形状管道换热的计算式全部统一。 流态及范围 适用范围 关联式 层流，充分发展段， 光滑管 常热流 L-- 014- 2 -4.36 层流，充分发展段， 光滑管 常壁温 ，.如丿 014- 2 Ntfjf 石斤 层流，入口段-充 分发展段，光滑管 比=0/18-1^700 Rej 2300 CL0Q44 7T胁丿如)兀良兀 =1 SSRje^Pr 1 上J 过渡流，入口段 - 充分发展段，气体， 光滑管 = 0.6 «1.5, 2300 RC/ W + x Lrz =0.02^ pH ] V l兀 匚 100)Pr tt.45 t 乂 过渡流，入口段 - 充分发展段，液体， 光滑管 Prz = 1 5-500, 2300 Rj 1L 0.Q5 7L(Prz/Pru.)7i 20 N =0. O 12( Hr] -280)TrJ-*X 10.11 紊流，充分发展段， 光滑管 加热流体时，n=0.4 ; 冷却流体时，n=0.3 紊流，充分发展段， 光滑管 *10忌了 I 10 Prz =0.7^160 叫=0.027 0L14 紊流，粗糙管 Re = 104 ~2試10电 / = 0.316 Re^ 8 紊流，粗糙管 Re：』=3000-5xl0d / = (O.7901nKej-l 64}T2 8 三、绕流圆柱体的强迫对流换热 流体绕圆柱体流动时，流动边界层与掠过平板时有很大的不同出现脱体流动和沿程局部 Nu数发生大幅度 升降变化的根本原因。 横掠单根圆管的对流换热计算式还被扩展到非圆管的情形。 C. ii值 Ke c ti l~40 0*75 0l屯 40^1000 6 51 (X 5 1000-200000 0.25 0l 5 200000-1000000 0. 076 a t 定性温度为主流温度，定型尺寸为管外径，速度取管外流速最大值。当 Pr f 10时，Prf的幂次应改为 0.36，上述关联式的适用范围是 0.7 v Prf 500 ; 1 Ref 10 6 ; 对于空气近似取 Pr 0.37 f = 0.7 ，故Prf = 0.88 。 四、绕流管束的强迫对流换热 这是工程中用得最多的流体换热方式之一。 它的流动和换热的基本特征与单管时相同， 但增加了排列方式、 管间距以及排数三个新的影响因素。除了光管管束以外，在气体外部绕流换热的场合，各种型式的肋片管 柬在工程领域里用得越来越普遍。肋片的型式极多，已经公开发表的计算式不一定与实际使用的肋片管相 同，选择计算公式时应注意这个问题。 各式定性温度用流体在管束中的平均温度，定型尺寸为管外径； Re中的速度用流通截面最窄处的流速 （即管束中的最大流速）。其中£ z管排修正系数，Si、