自然对流换热计算戴路玲13课件.pptVIP

自然对流换热计算主讲人：戴路玲流体自然对流换热是指流体与固体壁面相接触，由于两者温度不同，靠近壁面的流体受壁面温度的影响，造成流体温度和密度的改变，流体主体与固体壁面附近的流体间因存在密度的差异而形成浮力，结果导致固体壁面附近的流体上升（或下降）和流体主体的流体下降（或上升）的自然对流。有限空间自然对流换热分为:大空间自然对流换热如双层玻璃窗之间的空气层1.大空间自然对流换热大空间自然对流换热的表面传热系数仅与Pr和Gr有关，其准则关联式为：定性温度tm为壁面温度tw和流体温度tf的平均值(将壁温看作定值)。即式中，C和n是由实验确定的常数，其值由表13-7查取。对于竖直圆柱，须满足:≥否则上式中C取为0.686，n的值与竖直壁面的情况相同。表7大空间自然对流换热准则关联式中的c和n值流动情况示意图层流湍流层流湍流层流湍流层流流态C和n值热面朝下或冷面朝上的水平壁热面朝上或冷面朝下的水平壁水平圆柱竖直平壁或竖直圆柱表面形状及位置0.580.150.540.1250.480.851.020.100.59C壁面高度H104～1091/4109～10131/3n105～10111/58?106～10111/3矩形取两个边长的平均值；非规则形取面积与周长之比；圆盘取0.9d2?104～8?1061/4107～10121/3104～1070.25102～1040.188圆柱外径d10-2～1020.148特征尺寸适用范围（GrPr）有限空间的自然对流换热是指在封闭的夹层内由高温壁向低温壁的传热过程。封闭夹层的几何位置可分为竖直、水平及倾斜三种情况。工程应用中引入当量热导率?e，即将该换热过程简化为按平壁导热方式。2.有限空间中的自然对流换热tw1，tw2分别为热面和冷面的平均温度当量热导率?e与流体的热导率?的比值可用准则关联式表示为定性温度为；特征尺寸为夹层的厚度?；H为竖直夹层的高度；C、m、n为常数表8给出了流体为气体时常见的几种当量热导率准则关联式对竖直夹层，当?/H＞0.33时，按大空间自然对流换热计算当竖直夹层的Gr＜2000或水平夹层热面在上时，按导热过程处理，即?e??表8有限空间气体自然对流当量热导率准则关联式2×105＜GrPr＜1.1×1076000＜GrPr＜2×105竖直夹层适用范围关联式夹层位置7000＜GrPr＜3.2×105=0.212(GrPr)1/41700＜GrPr＜7000=0.059(GrPr)0.4水平夹层（热面在下）1708＜GrPrcos?＜5900倾斜夹层（热面在下与水平夹角为?）GrPr＞3.2×105=0.061(GrPr)1/39.23×104＜GrPrcos?＜106=0.157(GrPrcos?)0.2855900＜GrPrcos?＜9.23×104=0.229(GrPrcos?)0.252例3有一根放置在空气中冷却的水平管道，外径为0.1m，外表面温度tw为170℃，温度为30℃空气在管外作自然对流，试求单位管长的热损失。例4冷、热两个竖直壁面之间夹层的厚度为25mm，高度为500mm，热壁面的温度为15℃，冷壁面的温度为-15℃，求夹层之间空气的当量热导率及单位面积的传热量。自然对流换热的机理是什么？南京科技职业学院感谢聆听！