《对流换热教程》PPT课件

《《对流换热教程》PPT课件》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第二部分单元7对流换热热工学基础17.1对流换热的概念及牛顿冷却公式┄┄┄┄┄┄┄（5）单元7对流换热7.1.1对流换热的概念┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄（5）单元7对流换热┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄（4）7.1.2对流换热的机理┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄（7）7.1.3牛顿冷却公式┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄（11）7.1.4影响对流换热系数的主要因素┄┄┄┄┄（13）7.2对流换热计算概述┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄（18）7.2.1对流换热准则数┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄（19）7.2.2准则数之间的关系┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄（23）7.2.3定性温度与特征尺寸┄┄┄┄┄┄┄┄┄（25）7.

2、2.4换热计算的一般步骤┄┄┄┄┄┄┄┄┄（28）7.3单相流体对流换热计算┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄（29）7.3.1管内流体强制对流换热计算┄┄┄┄┄┄（29）7.3.2管外流体强制对流换热计算┄┄┄┄┄┄（36）27.3.3自然对流换热的计算┄┄┄┄┄┄┄┄┄（43）7.4沸腾换热与凝结换热┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄（51）单元7对流换热7.4.1沸腾换热┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄（51）7.4.2凝结换热┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄（64）7.4.3热管技术┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄（72）3【知识点】牛顿冷却公式，强制对流换热，自然对流换热，凝结换热，沸腾换热。【能力目标】掌

3、握：各种对流换热的基本概念。理解：强制对流换热和自然对流换热及其特征。熟悉：各公式的适用范围以及各种相关参数的合理选择。应用：能应用相关概念和公式进行对流换热分析和计算。单元7对流换热4对流换热是指流体流经固体时流体与固体表面之间的热量传递现象。在这一过程中，不仅有离壁面较远处流体的对流作用，同时还有紧贴壁面薄层流体的导热作用。因此，对流换热实际上是一种由热对流和导热共同作用的复合换热形式。对流换热按流体流动原因分为强制对流换热和自然对流换热；按流体是否有相变分为相变对流换热和无相变对流换热；相变对流换热又分为凝结换热和沸腾换热。可以把对流换热分成以下几类，如图7.1所示：7.1对流

4、换热的概念及牛顿冷却公式7.1对流换热的概念及牛顿冷却公式7.1.1对流换热的概念5图7.1对流换热分类7.1对流换热的概念及牛顿冷却公式6流体的流动状态可以分为两种类型：一种是流体质点始终沿流向作直线运动，质点和流层间彼此不掺混，这种流动状态称为层流；另一种是流体质点不仅有沿流向的运动，还有垂直于流向的运动，流层间相互掺混，这种流动状态称为紊流。在紊流中，由于流体的质点相互掺混，碰撞更为强烈，因此对流换热效果会更强。当具有粘性的流体流过壁面时，就会在壁面上产生粘滞力。粘滞力阻碍了流体的运动，使靠近壁面流体的速度降低，使直接贴附于壁面的流体近于停滞不动，流体速度u=0。一般地，把从紧

5、贴壁面速度u=0至速度等于来流速度u=u∞之间的流体薄层称为流体的速度边界层。边界层的厚度一般很小，如图7.2所示。7.1.2对流换热的机理7.1对流换热的概念及牛顿冷却公式7以流体在管内流动为例，流体的流动状态在沿流向x轴方向和与流向垂直的y轴方向都有变化。如图7.3所示。图7.2速度边界层图7.3流体的流态7.1对流换热的概念及牛顿冷却公式8（1）流体在流动方向x上的流态变化在流体入口处，粘滞力起主导作用，速度梯度相当大，流体呈现层流状态，形成层流段。流体继续流动，层流边界点开始逐渐偏离壁面，向y方向移动。当流体到达一定距离时，流体的惯性力逐渐强于流体的粘滞力，使边界层内的流动变

6、得不稳定起来，流态朝着紊流方向过渡，形成过渡段。随着流动的距离继续增加，流体呈现旺盛紊流状态，形成紊流段。（2）紊流段中流体在y方向上的流态变化由于紧贴壁面处的粘滞力仍起主导作用，致使贴附于壁面的极薄层的流体仍保持层流的状态，这一薄层流体称为层流底层。底层之上即为紊流层。7.1对流换热的概念及牛顿冷却公式9当流体在壁面上流动时，其紧贴壁面的极薄的层流底层相对于壁面几乎是不流动的。壁面与流体间的热量传递必须通过这个层流底层，热量传递的方式只能是导热这种方式，因此对流换热量实际上就等于层流底层的导热量。在层流段，沿壁面法线方向上的热量传递主要依靠导热作用；在紊流段，层流底层内的热量传递方

7、式仍然是导热，这是紊流段主要的热阻；但在层流底层以外，对流的作用仍然占主导作用。因此，对流换热实际上是依靠层流底层的导热和层流底层以外的对流共同作用的结果。对流换热的热阻主要集中在流体的层流内层内，因此减薄层流内层的厚度是强化对流换热的主要途径。7.1对流换热的概念及牛顿冷却公式107.1.3牛顿冷却公式7.1对流换热的概念及牛顿冷却公式117.1对流换热的概念及牛顿冷却公式12如前所述，对流换热是对流和导热共同作用的结果，那么所有支配这两种作用的因素，诸