戴锅生思考题对流部分

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1、第五章对流传热原理5—1对流传热是贴壁层流体导热和边界层流体热对流的综合影响，流体热导率和携热量能力QC影响着对流体传热系数。空气、氢气和水的物性详见下表。冷却介质空气氢气水相对值空气氢气水X(w/(mk))0.02780.19420.64316.9923.1P(kg/m3)1.0930.075598810.069904c(J/kgk)0.2413.991.161116.54.8pc(J/m'k)0.2630.301114711.144361由入和pc都可看出：水优于红气，更优于空气。电机冷却情况证实了这一点。5—2流动边界层是由于流体粘度造成速度变化的区域，热边界层是由于

2、流体的热扩散率造成温度变化的区域，它们的厚度之比应与形成流动边界层和热边界层的流体粘度和热扩散率a比有关，即与普朗特数有关，理论上己证明：心。5-3图中a为粘性油的分布图，b为液态金属的。因粘性油的普朗特数较大，所以8t«8.5-4开始时，随着层流边界层厚度的增加，局部对流传热系数下降，过渡区，由于层流向紊流边界层过渡，扰动增加，虽然边界层厚度增加更快，但局部对流传热系数由于流体横向(垂直壁面方向)掺合，hx反而增加。以后由于层流底层厚度和流边界层厚度的增加,hx稍有下降，并逐步接近于一恒定值h-o5—5边界层中贴壁层温度梯度最大,Adt由hx=-c几一8y，对于v=()定

3、的流体，热导率为常数，在壁温和流体温度不变的情况下,所以，对于同一对流传热温差y=0的同一流体,的大小来判断上对流传热系数的大小。y=05-6对流传热是先通过贴壁层流体的导热，以后由流体持热量携带走，所以对流传热与流动的热导率以及流体携带热量的能力pc有关。对流传热与流体流动情况有关，而流动情况与雷诺数有关，雷诺数与粘度有关，所以对流传热与粘度有关，自然对流传热时，同一•温度下流体流动状况还与体膨胀系数有关。5-7它们都是能量微分方程，但边界层能量微分方程考虑了流体对流携带的热量，而固体导热微分方程不考虑对流携带的热量，如边界层内流体速度均为零，则边界层能量微分方程变为固体

4、的导热微分方程。5-8粘性油§与x在同一数量级，液态金属，§t与x在同一数量级，不符合边界层理论,O所以，边界层对流传热微分方程组不适用于粘性的，也不适用于液态金屈。5-9雷诺数太大，动能转变成热能必须计算，即要考虑耗散项，而该方程组在推导过程中未考虑，又雷诺数太大，滞止温度较高，边界层内温度变化显著，引起物性值变化较大,而推导方程组所按常物性处理。5-10略5-11Nu=/（Gr,Pr）0=0.+=IUCr=gav(tw-tjdl分析后得出实验中要测量：（1）试验管的外径dO,长度1,表面温度tw,（多点平均，不仅沿长度分布，还要沿不同周向角分布），表面发射率「（2）流体

5、（空气）的温度t<-（压力为大气压，变化不大，如要考虑气压变化的影响。可测大气压力，（3）加热电源供给管中加热器的电压U和电流强度Iohlhl5-12Nu=」，Bi=」差别：（1）lc都是定型尺寸，但前者指流体通道尺寸，如当量直径血或流体流过的壁长等，后者指固体某一尺寸如肋片厚度Z半，与流体没有直接关系。（2）前者入f为流体热导率，而后者Xs为固体壁材料的热导率。（3）大多数情况下前者h为待求值，后者h为已知值。5-13hx仍受流速v的影响，因为v影响着流动边界层厚度6,从而影响热边界层厚度以及贴壁层y二0,温度变化率。5-14无论是层流还是湍流，从入口起，边界层形成并发展

6、，到充分发展段边界层厚度均为管道半径R,所以影响对流传热系数的尺寸是管子内径，而不是管长，虽然入口段管长也彫响hx,但与管径相比，仍是次要的影响因素，所以定型尺寸用管子内径，不用管长。5-15vt,Prf,但Re!,Nu=CRewPr"=C(—)W(-)H〜,由于n

7、也不适用。第六章单相流体对流传热特征数关联式0.2A———d亠(-t/2)0840.8皿討其中(1)流速增加一部，旦=(乞)°"=208=1.74%5(2)直径缩小-半(速度不变气%)77.]49(3)直径缩小-半(体积流量不变)，齐(卽U.485-2短管：入口段边界层厚度从零开始增加，到丄很大时，hThs，由于入口段边界a层较薄，hx较大，使—>1,即短管修正系数〉lo弯管：二次环流使弯曲处hxf管排：由于尾流的作用，涡旋强化传热，使hl