各種對(duì)流傳熱過(guò)程

1、1航空工程學(xué)院發(fā)動(dòng)機(jī)系航空工程學(xué)院發(fā)動(dòng)機(jī)系26.16.1 單相流體的強(qiáng)迫對(duì)流傳熱單相流體的強(qiáng)迫對(duì)流傳熱1 1管槽內(nèi)強(qiáng)迫對(duì)流傳熱管槽內(nèi)強(qiáng)迫對(duì)流傳熱管內(nèi)流動(dòng)和傳熱特征管內(nèi)流動(dòng)和傳熱特征6.16.1 單相流體的強(qiáng)迫對(duì)流傳熱單相流體的強(qiáng)迫對(duì)流傳熱 兩種典型的熱邊界條件兩種典型的熱邊界條件( )ftx( )wtx流體截面平均溫度流體截面平均溫度管壁溫度管壁溫度6.16.1 單相流體的強(qiáng)迫對(duì)流傳熱單相流體的強(qiáng)迫對(duì)流傳熱傳熱量的計(jì)算式傳熱量的計(jì)算式其中溫差的確定：其中溫差的確定： 對(duì)恒熱流對(duì)恒熱流平均溫差取定型段溫差平均溫差取定型段溫差 對(duì)恒壁溫對(duì)恒壁溫 平均溫差平均溫差mwftttlnffmwfwfttt

2、ttttfftt進(jìn)出口溫度進(jìn)出口溫度mhA t6.16.1 單相流體的強(qiáng)迫對(duì)流傳熱單相流體的強(qiáng)迫對(duì)流傳熱（1 1）湍流強(qiáng)迫對(duì)流傳熱計(jì)算公式）湍流強(qiáng)迫對(duì)流傳熱計(jì)算公式0.80.40.023RePrfffltRNu 45Re10 1.2 10fPr0.7 120f特征溫度特征溫度0.5,fffffttttt進(jìn)、出口溫度進(jìn)、出口溫度特征尺寸為管內(nèi)徑特征尺寸為管內(nèi)徑 或當(dāng)量直徑或當(dāng)量直徑id4eAdP特征流速為截面平均流速特征流速為截面平均流速fv6.16.1 單相流體的強(qiáng)迫對(duì)流傳熱單相流體的強(qiáng)迫對(duì)流傳熱Rlt管長(zhǎng)修正系數(shù)管長(zhǎng)修正系數(shù)/60l d 1l0.71ld l /60l d 溫度修正系數(shù)溫度修

3、正系數(shù)液體被冷卻液體被冷卻0.25tfw氣體被加熱氣體被加熱0.55tfwTT氣體被冷卻氣體被冷卻1t液體被加熱液體被加熱0.11tfw對(duì)于氣體對(duì)于氣體1 1.77Rd R 對(duì)于液體對(duì)于液體31 10.3Rd R 彎管效應(yīng)修正系數(shù)彎管效應(yīng)修正系數(shù)如溫差如溫差wfttt 50tC 20tC 10tC 氣體氣體 水水 油類(lèi)油類(lèi)不大，不大， 可不修正可不修正t6.16.1 單相流體的強(qiáng)迫對(duì)流傳熱單相流體的強(qiáng)迫對(duì)流傳熱（2 2）層流強(qiáng)迫對(duì)流傳熱計(jì)算公式）層流強(qiáng)迫對(duì)流傳熱計(jì)算公式0.141 31.86 Re PrffffwdNulRe2200fPr0.6fRe Pr10ffdl（3 3）過(guò)渡區(qū)強(qiáng)迫對(duì)流傳

4、熱計(jì)算公式）過(guò)渡區(qū)強(qiáng)迫對(duì)流傳熱計(jì)算公式0.142 32 31 30.116 Re125 Pr1ffffwdNul2200Re6000f6.16.1 單相流體的強(qiáng)迫對(duì)流傳熱單相流體的強(qiáng)迫對(duì)流傳熱計(jì)算步驟：計(jì)算步驟：1. 1. 確定特征溫度，根據(jù)特征溫度查物性參數(shù)確定特征溫度，根據(jù)特征溫度查物性參數(shù)2. 2. 計(jì)算雷諾數(shù)，判斷流動(dòng)狀態(tài)，選取相應(yīng)的實(shí)計(jì)算雷諾數(shù)，判斷流動(dòng)狀態(tài)，選取相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式，確定修正系數(shù)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式，確定修正系數(shù)3. 3. 計(jì)算計(jì)算NuNu，得到對(duì)流換熱系數(shù)，得到對(duì)流換熱系數(shù)h h4. 4. 按照不同的熱邊界條件，確定平均溫差，計(jì)按照不同的熱邊界條件，確定平均溫差，計(jì)算傳熱量算傳熱

5、量6.16.1 單相流體的強(qiáng)迫對(duì)流傳熱單相流體的強(qiáng)迫對(duì)流傳熱二二. . 外掠物體強(qiáng)迫對(duì)流傳熱外掠物體強(qiáng)迫對(duì)流傳熱 橫掠單管時(shí)的流動(dòng)和傳熱特征橫掠單管時(shí)的流動(dòng)和傳熱特征分離點(diǎn)主要取決于分離點(diǎn)主要取決于ReRe數(shù)數(shù)Re105Re10 1.5 105Re1.5 10沒(méi)有分離沒(méi)有分離80 85分離前為層流邊界層，分離前為層流邊界層，分離發(fā)生在分離發(fā)生在分離前為湍流邊界層，分離前為湍流邊界層，分離發(fā)生在分離發(fā)生在1406.16.1 單相流體的強(qiáng)迫對(duì)流傳熱單相流體的強(qiáng)迫對(duì)流傳熱NuNu數(shù)隨數(shù)隨ReRe數(shù)的變化數(shù)的變化 低低ReRe數(shù)時(shí)數(shù)時(shí) NuNu數(shù)隨邊界層增厚減小，數(shù)隨邊界層增厚減小，分離時(shí)達(dá)到最小，后

6、由于分離時(shí)達(dá)到最小，后由于分離分離NuNu數(shù)上升數(shù)上升 高高ReRe數(shù)時(shí)數(shù)時(shí)NuNu數(shù)隨邊界層增厚減小，數(shù)隨邊界層增厚減小，到邊界層轉(zhuǎn)捩時(shí)最小，進(jìn)到邊界層轉(zhuǎn)捩時(shí)最小，進(jìn)入湍流邊界層增大，隨湍入湍流邊界層增大，隨湍流邊界層增厚又減小，到流邊界層增厚又減小，到分離區(qū)又增大分離區(qū)又增大6.16.1 單相流體的強(qiáng)迫對(duì)流傳熱單相流體的強(qiáng)迫對(duì)流傳熱 橫掠單管強(qiáng)迫對(duì)流傳熱系數(shù)計(jì)算公式橫掠單管強(qiáng)迫對(duì)流傳熱系數(shù)計(jì)算公式1 30Re PrnmmmmhdNuC特征溫度特征溫度12mwfttt特征尺寸為圓管外徑特征尺寸為圓管外徑0d特征速度為來(lái)流速度特征速度為來(lái)流速度0vCn按不同雷諾數(shù)取值按不同雷諾數(shù)取值不同沖刷角

7、修正系數(shù)不同沖刷角修正系數(shù)6.16.1 單相流體的強(qiáng)迫對(duì)流傳熱單相流體的強(qiáng)迫對(duì)流傳熱 橫掠管束強(qiáng)迫對(duì)流傳熱系數(shù)計(jì)算公式橫掠管束強(qiáng)迫對(duì)流傳熱系數(shù)計(jì)算公式12PrRe PrPrkpfnmfffzwsNuCs Pr0.7 500f特征溫度為流體的平均溫度特征溫度為流體的平均溫度特征尺寸為圓管外徑特征尺寸為圓管外徑特征速度計(jì)算比較麻煩特征速度計(jì)算比較麻煩其余系數(shù)按表查值其余系數(shù)按表查值6.16.1 單相流體的強(qiáng)迫對(duì)流傳熱單相流體的強(qiáng)迫對(duì)流傳熱146.26.2 自然對(duì)流傳熱自然對(duì)流傳熱自然對(duì)流自然對(duì)流不依靠外力推動(dòng)，由流體自身溫度場(chǎng)不依靠外力推動(dòng)，由流體自身溫度場(chǎng)的不均勻所引起的流動(dòng)的不均勻所引起的流動(dòng)

8、按邊界層的形成和發(fā)展是否受限分為按邊界層的形成和發(fā)展是否受限分為 大空間自然對(duì)流大空間自然對(duì)流 有限空間自然對(duì)流有限空間自然對(duì)流6.26.2 自然對(duì)流傳熱自然對(duì)流傳熱 大空間自然對(duì)流傳熱大空間自然對(duì)流傳熱 流動(dòng)和傳熱特征流動(dòng)和傳熱特征166.26.2 自然對(duì)流傳熱自然對(duì)流傳熱 大空間自然對(duì)流傳熱計(jì)算式大空間自然對(duì)流傳熱計(jì)算式17nmmGrCNu)Pr（特征溫度特征溫度特征尺寸按傳熱面不同取不同值特征尺寸按傳熱面不同取不同值Cn按不同情況取值按不同情況取值12mwttt6.36.3 凝結(jié)和沸騰傳熱凝結(jié)和沸騰傳熱相變傳熱的特點(diǎn)：相變傳熱的特點(diǎn)： 有流體潛熱有流體潛熱 傳熱系數(shù)高傳熱系數(shù)高186.3

9、6.3 凝結(jié)和沸騰傳熱凝結(jié)和沸騰傳熱19凝結(jié)過(guò)程凝結(jié)過(guò)程： 膜狀凝結(jié)膜狀凝結(jié)沿整個(gè)壁面形成一層薄膜，并且在重沿整個(gè)壁面形成一層薄膜，并且在重力的作用下流動(dòng)，凝結(jié)放出的汽化潛力的作用下流動(dòng)，凝結(jié)放出的汽化潛熱必須通過(guò)液膜，因此，液膜厚度直熱必須通過(guò)液膜，因此，液膜厚度直接影響了熱量傳遞。接影響了熱量傳遞。珠狀凝結(jié)珠狀凝結(jié)當(dāng)凝結(jié)液體不能很好的浸潤(rùn)壁面時(shí)，則在壁當(dāng)凝結(jié)液體不能很好的浸潤(rùn)壁面時(shí)，則在壁面上形成許多小液珠，此時(shí)壁面的部分表面面上形成許多小液珠，此時(shí)壁面的部分表面與蒸汽直接接觸，因此，換熱速率遠(yuǎn)大于膜與蒸汽直接接觸，因此，換熱速率遠(yuǎn)大于膜狀凝結(jié)狀凝結(jié)gswttgswtt6.36.3 凝結(jié)和

10、沸騰傳熱凝結(jié)和沸騰傳熱沸騰：工質(zhì)內(nèi)部形成大量氣泡并由液態(tài)轉(zhuǎn)換到氣沸騰：工質(zhì)內(nèi)部形成大量氣泡并由液態(tài)轉(zhuǎn)換到氣態(tài)的一種劇烈的汽化過(guò)程態(tài)的一種劇烈的汽化過(guò)程沸騰換熱：指工質(zhì)通過(guò)氣泡運(yùn)動(dòng)帶走熱量，并使沸騰換熱：指工質(zhì)通過(guò)氣泡運(yùn)動(dòng)帶走熱量，并使其冷卻的一種傳熱方式其冷卻的一種傳熱方式分類(lèi)分類(lèi)沸騰的分類(lèi)很多沸騰的分類(lèi)很多大容器沸騰大容器沸騰( (池內(nèi)沸騰池內(nèi)沸騰) )強(qiáng)迫對(duì)流沸騰強(qiáng)迫對(duì)流沸騰每種又分為過(guò)冷沸騰和飽和沸騰每種又分為過(guò)冷沸騰和飽和沸騰206.36.3 凝結(jié)和沸騰傳熱凝結(jié)和沸騰傳熱 大容器沸騰大容器沸騰加熱壁面沉浸在具有自由表面的液體加熱壁面沉浸在具有自由表面的液體中所發(fā)生的沸騰中所發(fā)生的沸騰 強(qiáng)迫對(duì)流沸騰：強(qiáng)迫對(duì)流沸騰強(qiáng)迫對(duì)流沸騰：強(qiáng)迫對(duì)流沸騰216.36.3 凝結(jié)和沸騰傳熱凝結(jié)和沸騰傳熱 過(guò)冷沸騰：指液體主流尚未達(dá)到飽和溫度，即處過(guò)冷沸騰：指液體主流尚未達(dá)到飽和溫度，即處于過(guò)冷狀態(tài)，而壁面上開(kāi)始產(chǎn)生氣泡，稱之為過(guò)于過(guò)冷狀態(tài)，而壁面上開(kāi)始產(chǎn)生氣泡，稱之為過(guò)冷沸騰冷沸騰 飽和沸騰：液體主體溫度達(dá)到飽和溫度，而壁面飽和沸騰：液體主體溫度達(dá)到飽和溫度，而壁面溫度高于飽和溫度所發(fā)生的沸騰，稱之為飽和沸溫度高于飽和溫度所發(fā)生的沸騰，稱之為飽和沸騰騰226.36.3 凝