传热学英文讲义翻译传热学_7-1.ppt

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1、HeatTransfer7-1BeijingJiaotongUniversity第7章强制对流换热7–1外部流动强制对流换热局部Nusselt数Nux=f1(x*,Rex,Pr)平均Nusselt数Nu=f2(ReL,Pr)实验关联式Nu=CReLmPrnHeatTransfer7-1BeijingJiaotongUniversity流体温度通常用定性温度来表示平均对流换热系数传热量HeatTransfer7-1BeijingJiaotongUniversity平行流体外掠平板x处的雷诺数为HeatTransfer7-1BeijingJiaotongUniver

2、sity临界雷诺数流体外掠平板，x处的局部Nu数:层流:湍流:HeatTransfer7-1BeijingJiaotongUniversity整个平板的平均Nusselt数：层流:湍流:HeatTransfer7-1BeijingJiaotongUniversity整个平板的平均换热系数整个平板的平均Nusselt数：HeatTransfer7-1BeijingJiaotongUniversity金属流体:小Prandtl数在热边界层流体速度为定值且等于主区流速。Pr<0.05对于全部Pr数：HeatTransfer7-1BeijingJiaotongUnive

3、rsity局部Nusselt数(热流密度一定)层流:湍流:HeatTransfer7-1BeijingJiaotongUniversity例6-1丹佛,科罗拉多州(海拔1610m),当地气压83.4kPa.在此压力下且温度为20°C流速为8m/s的气流外掠面积为1.5m6m，温度为134°C的平板(如图).试确定平板的换热率(a)当来流平行于6m长的一侧(b)当来流平行于1.5m长的一侧。Patm=83.4kPa(a)(b)AirHeatTransfer7-1BeijingJiaotongUniversity解：热源表面的强制对流换热，换热率的确定分为两种情况

4、。假设1存在稳定的工况。2临界雷诺数Recr=5105。3辐射作用可以忽略。4来流气体为理想气体。物性理想气体的k,,Cp,和Pr与压力无关,但和则与密度和压力成反比.来流的定性温度为Tf=(Ts+T)/2=(140+20)/2=80C，1atm大气压(见表A–15)HeatTransfer7-1BeijingJiaotongUniversityk=0.02953W/mCPr=0.7154@1atm=2.097105m2/s丹佛的大气压力为P=(83.4kPa)/(101.325kPa/atm)=0.823atm.动力粘性系数为=@1a

5、tm/P=(2.097105m2/s)/0.823=2.548105m2/s分析：(a)当来流平行于平板较长的一侧，且知长为6m,所以，平板末端的雷诺数为HeatTransferBeijingJiaotongUniversity大于临界雷诺数。因此，需综合考虑层流和湍流，得出整个平板的平均Nu数为=[0.037(1.884×106)0.8871]0.71541/3=2687然后=13.2W/m2°CAs=wL=(1.5m)(6m)=9m2=(13.2W/m2°C)(9m2)(140-20)°C=1.43104WHeatTransferBeijin

6、gJiaotongUniversity(b)当来流沿平板较短的一侧,L=1.5mHeatTransferBeijingJiaotongUniversity讨论来流方向对表面的对流换热产生重要影响当来流沿平板中较长的一侧流过时平板的换热率比来流沿平板较短的一侧流过时的换热率增加了65%。HeatTransferBeijingJiaotongUniversity来流横掠圆柱体及球体Re数来流横掠圆柱体及球体的临界雷诺数值为Recr≈2105层流:Re<2×105湍流:Re>2×105同样是外部流动，流体外掠平板时的临界雷诺数要稍大一些。HeatTransferBe

7、ijingJiaotongUniversityHeatTransferBeijingJiaotongUniversity停滞点:在此点流体完全静止，压力最大。沿流体流动方向流体速度递增，压力递减。低自由来流速度(Re<4):流体紧贴圆柱壁面，上下两侧的分流会有秩序的在圆柱的背面汇合。HeatTransferBeijingJiaotongUniversity当边界层为层流时，脱体大约发生在80(以停滞点为起点)，当边界层为湍流时，脱体大约发生在140。HeatTransferBeijingJiaotongUniversity较高流速下:流体在前半部分紧

8、贴着圆柱壁面;当流体接近