第5章对流传热的理论基础与工程计算ppt课件.ppt

《第5章对流传热的理论基础与工程计算ppt课件.ppt》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、§5-5管内强迫对流传热的实验关联式一、综述管内单相流体强迫对流传热的热流量1、流态及判断用雷诺数Re判别层流：Re104§5-5管内强迫对流传热的实验关联式一、综述由牛顿冷却公式，管内单相流体强迫对流传热的热流量2、流动边界层的形成与发展流体进入管口后，开始形成边界层，并随流向逐渐增厚。在稳态下，管中心流速将随边界层的增厚而增加，经过一段距离，管壁两侧的边界层将在管中心汇合，厚度等于管半径，同时管断面流速分布和流动状态达到定型，这一段距离通称流动进口段。之后，

2、流态定型，流动达到充分发展，称为流动充分发展段。3、换热特征热边界层同样存在进口段与充分发展段，流动进口段与热进口段的长度不一定相等，这取决于Pr：当Pr＞1时，流动进口段比热进口段短当Pr＜l时，流动进口段比热进口段长热进口段长度L（L/d≈10-45）常壁温条件下：L/d≈0.05RePr常热流条件下：L/d≈0.07RePr3、换热特征在Pr＝1情况下，当流动达到充分发展时，换热也进入热充分发展段，无因次温度分布达到定型，表面传热系数保持不变。在进口处，边界层最薄，hx具有最高值，随后降低。在层流情况下，hx趋于不

3、变值的距离较长。在紊流情况下，当边界层转变为紊流后，hx将有一些回升，并迅速趋于不变值。入口段的热边界层薄，表面传热系数高。层流入口段长度:湍流时:层流湍流二、管内湍流强迫对流传热定性温度采用流体平均温度tf；特征长度为管内径di；特征流速υf。流体被加热时，n=0.4；流体被冷却时，n=0.3适用条件：温差范围：油＜10，水＜20，气体＜50长、直管否则，需要修正：ct—温度修正系数cl—短管管长修正系数cR—弯管修正系数。（1）温度的影响ct液体：主要是粘性随温度而变化气体：除了粘性，还有密度和热导率等1、影响对流换

4、热的几个因素当流体温度tf和壁面温度tw相差较大时，温度场影响速度场，从而影响对流传热系数。主要影响流体的粘度，同时管道的安放位置及热流密度的方向不同，速度分布也不同。下列温差范围需要修正气体：tw-tf>50℃水：tw-tf>20℃油类：tw-tf>10℃液体被加热液体被冷却气体被加热气体被冷却（2）入口效应影响cl流体进入管道后，从入口处开始，沿流动方向边界层逐渐增厚，并由层流边界层转变为湍流边界层，最后边界层在管道中心处汇合，边界层厚度等于管半径，而进入充分发展段。hx的变化：入口段的hx比充分发展段的hx大对于L

5、/d<50短管，应进行修正：修正系数见图6-3采用公式（3）弯管效应离心力二次环流换热增强修正系数：气体：液体：2、非圆形截面槽道用当量直径作为特征尺度应用到上述准则方程中去。式中：为槽道的流动截面积；P为湿周长。注：对截面上出现尖角的流动区域，采用当量直径的方法会导致较大的误差。3、其它形式的关联式希德—泰勒公式：稠油、高含蜡原油格尼林斯基公式：计算确定度最高4、强化传热措施d↓，h↑υ↑，h↑，但要考虑经济性弯管（螺旋管）、短管选用比热大的流体（空气冷却、氢冷、水冷）加强扰动三、管内层流强迫对流传热从入口开始，边界层

6、沿程不断加厚，边界层的流速较小。为了保证流量不变，边界层外流速增加，边界层急需增厚，最后在管中心线汇合，整个管子被层流边界层占据。入口段：充分发展段：hx的变化：入口段的hx比充分发展段的hx大实际工程换热设备中，层流时的换热常常处于入口段的范围。可采用下列齐德－泰特公式：适用条件：四、管内过渡区强迫对流传热五、计算步骤确定特征温度(有时需假设)，查物性参数计算Re，判别流动形态（若不能求得Re数，先假设流态计算，再校核）根据流态选关联式，考虑修正（知道的先修正，未知的先假设为1，再校核）求Nu和h利用能量守恒定律，求其

7、它物性参数校核说明：求管长:求出换热系数后，由能量守恒公式如何从质量流量求速度例题5-1：在流体的物性和流道截面的周长相同的条件下,圆管和椭圆管内单相流体的受迫紊流换热,何者换热系数大?为什么?答：椭圆管的换热系数大。因为h∝d-0.2，椭圆管的de<圆管的d。对于周长相同的圆和椭圆，其中椭圆的面积小于圆的面积，而de=4f/U，则de(椭圆)

8、，l/d较大，可以忽略进口段的影响。冷却水的平均温度为从附录7中水的物性表中可查得λf=0.635W·/m.K，vf=0.659×10-6m2/s，Pr=4.31管内雷诺数为管内流动为旺盛紊流。计算壁面温度核对温差不在范围内，需要修正温差，重新计算Nu，h计算壁面温度§5-6外部流动强制对流传热的计算关联式外部流动：