最新6.3-对流给热教学讲义PPT课件.ppt

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1、6.3-对流给热6.3.1对流给热过程分析一、对流给热的温度分布1.热边界层或温度边界层流体在平壁上流过时，流体和壁面间将进行换热，引起壁面法向方向上温度分布的变化，形成一定的温度梯度，近壁面处，流体温度发生显著变化的区域，称为热边界层或温度边界层。2.层流流动主要依靠热传导方式来进行热量传递3.湍流流动层流底层温度梯度大，热传导方式湍流核心温度梯度小，对流方式过渡区域热传导和对流方式2.自然对流—a处的密度研究对象:一高度为L的垂直平板与液体间的给热—b处的密度较小说明：①自然对流的强弱与加热面的位置密切

2、有关。除上述垂直放置以外，加热面也可以水平放置。问：采暖器、制冷空调应安装在房间的上方还是下方？为什么？②环流速度除取决于温差外，还取决于流动阻力。因而与流体的性质、流动空间的几何形状与尺寸有关。6.3.2对流给热过程的数学描述有效膜理论：在靠近壁面处引起温度的变化形成温度边界层。温度差主要集中在层流底层中。假设流体与固体壁面之间的传热热阻全集中在厚度为δt有效膜内。一、牛顿冷却定律TTWttWt总有效膜厚度湍流区虚拟膜厚度层流底层膜厚度有效膜是集中了全部传热温差并以导热方式传热的虚拟膜令─对流传热系数

3、，W/(m2·℃)流体被冷却：TTWttWt牛顿冷却定律：流体被加热：1.牛顿冷却定律是一种推论，假设Q∝t。2.复杂问题简单化表示。说明：二、获得给热系数的方法1.解析法2.数学模型法3.因次分析法4.实验法三、影响对流给热系数的因素及无因次化①　引起流动的原因自然对流：由于流体内部密度差而引起流体的流动。强制对流：由于外力和压差而引起的流动。强>自②　流体的物性，，，cp1.影响因素⑤是否发生相变蒸汽冷凝、液体沸腾相变>无相变④传热面的形状，大小和位置形状：如管、板、管束等；大小：如

4、管径和管长等；位置：如管子的排列方式（管束有正四方形和三角形排列）；管或板是垂直放置还是水平放置。③　流动形态层流、湍流湍>层2.因次分析式中l——特性尺寸；u——特征流速。基本因次：长度L，时间T，质量M，温度变量总数：8个由定律（8-4）=4，可知有4个无因次数群。＝f(u，l，，，cp，，gt)Nusselt待定准数Reynolds，流动型态对对流传热的影响Prandtl，流体物性对对流传热的影响Grashof，自然对流对对流传热的影响3.实验安排及结果整理②不同Pr的流体在不同的

5、Re下lgNu/Prb＝algRe＋lgAPrNubReNu/PrklgAa以强制湍流为例：Nu＝AReaPrb①采用不同Pr的流体，固定RelgNu＝blgPr＋lg(Area)定性温度的取法：四、应用准数关联式的注意事项2．特性尺寸3．准数关联式的适用范围。1．定性温度:确定物性参数数值的温度称为~。取对流动与换热有主要影响的某一几何尺寸。a.流体进出口温度的平均值tm＝(t2＋t1)/2；b.壁面的平均温度tw;c.流体与壁面的平均温度称为平均膜温t=(tm+tW)/2。一、流体在管内的强制对流适用范

6、围：Re>10000，0.7606.3.3无相变时对流传热系数的经验关联式1．圆形直管内的湍流流体被加热时，b＝0.4；被冷却时，b＝0.3。定性温度取tm＝(t2＋t1)/2注意事项：特征尺寸为管内径diu,u0.8d,1/d0.2流体物性的影响，选大的流体强化措施：(1)高粘度流体适用范围:Re>10000，0.760定性温度取tm；特征尺寸为di液体被加热1.05液体被冷却0.95气体冷却或加热1(2)短

7、管l/d<60(3)过渡流（2000

8、9×2mm，管壁对苯的对流传热系数；③当苯的流量提高一倍，对流传热系数变化如何？已知：苯的物性特点：2.圆形管内强制层流①物性特别是粘度受管内温度不均匀性的影响，导致速度分布受热流方向影响。热流方向对层流速度分布的影响③层流要求的进口段长度长，实际进口段小时，对流传热系数提高。②层流的对流传热系数受自然对流影响严重使得对流传热系数提高。适用范围：定性温度：二、管外强制对流的对流传热系数1.流体在管束外垂直流过在换