化工传递过程原理(第八章-2)ppt课件.ppt

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1、化工传递过程第八章对流传热(2)管内对流传热管内对流传热层流化工生产中管内对流传热非常普遍，研究管内对流传热，求解管内对流传热的计算更具有实际意义湍流简单的管内强制层流传热，理论分析求解对流传热系数因次分析求解对流传热系数动量传递与热量传递类比求解对流传热系数管内强制层流传热的理论分析不同于管壁温度的流体在管内层流流动时，在管进口附近形成速度边界层和温度边界层，两种边界层各自沿流体流动方向发展，若管足够长，则两种边界层最终将各自在管中心回合，管内层流传热同时存在速度边界层进口段和温度边界层进口段，二者不一定相等。管壁与流体强制层流传热的两种情况:A流体在管进口

2、处开始加热获冷却，管内速度边界层与温度边界层同时发展B速度进口段很短，流体入管其速度边界层已经充分发展√这种情况可以视为不可压缩流体沿轴向作一维稳态层流，进行稳态对称传热且忽略轴向导热。在此条件下，柱坐标下的能量方程可简化维:流体的导文系数，一般视为常数由于速度边界层已经充分发展，则管内速度分布关系为利用速度分布关系，结合分离变量可以求出温度分布，进而可以解决对流传热系数的计算，但求解过程繁琐。以下讨论温度和速度边界层均充分发展后管内层流传热问题管内强制层流传热的理论分析速度边界层充分发展后速度分布不随轴向距离变化，温度边界层充分发展后，由于流体在流动过程中不

3、断与壁面传热而使壁面的温度发生变化，因此温度分布随轴向距离变化，为了使温度边界层充分发展后的温度部分不随轴向距离变化采用无因次温度差表示:由速度边界层已经充分发展速度分布关系为充分发展后的温度边界层也有管内强制层流传热的理论分析上式中管截面上流体的主体平均温度（混合杯温度）定义为:对流传热系数与壁面温度梯度的关系为：当温度边界层充分发展后，上式中无因次温度与轴向距离无关，也就是说对流传热系数与轴向距离无关，要求解对流传热系数，关键在于求解温度分布关系管内强制层流传热的理论分析或管内强制层流传热的理论分析获得温度分布就是求解方程：以下讨论两种极限条件下该方程的求

4、解：A壁面热通量恒定（这种情况相当在管壁上均匀绕电热丝加热的情况）：温度边界层充分发展后有：展开管内强制层流传热的理论分析A壁面热通量恒定通过微分段管长的传热速率为:流体通过微分段管长温度升高传递热量:上二式相等,于是有:A壁面热通量恒定管内强制层流传热的理论分析由于壁面热通量恒定,因此有:对流传热系数为常数流场中各点流体的温度均随z变化A壁面热通量恒定管内强制层流传热的理论分析