對流換熱原理

1、第十五章第十五章 對流換熱原理對流換熱原理第十五章第十五章 對流換熱原理對流換熱原理 第一節(jié)第一節(jié) 對流換熱系數(shù)對流換熱系數(shù) 流體與固體壁面直接接觸所發(fā)生的熱量傳遞稱為流體與固體壁面直接接觸所發(fā)生的熱量傳遞稱為對流換熱對流換熱 對流換熱是對流換熱是熱對流熱對流與與熱傳導(dǎo)熱傳導(dǎo)聯(lián)合作用的結(jié)果聯(lián)合作用的結(jié)果牛頓冷卻公式：牛頓冷卻公式：WttAQfwAQq2/mWttfwKmWtq2D固體壁面溫度固體壁面溫度與流體溫度與流體溫度之間溫差的絕對值；之間溫差的絕對值；熱流密度，約定恒取正值；熱流密度，約定恒取正值；對流換熱系數(shù)對流換熱系數(shù), ,簡稱換熱系數(shù)簡稱換熱系數(shù), ,單位為（單位為（）。）。xxx

2、tqD換熱壁面上換熱壁面上x x處的局部熱流密度；處的局部熱流密度；x x處的局部溫差處的局部溫差該處的局部對流換熱系數(shù)該處的局部對流換熱系數(shù)1.局部換熱系數(shù)局部換熱系數(shù) 2.平均換熱系數(shù)平均換熱系數(shù)tqDtqD0, yxxytqxyxfwxxttq x0, yxfwxyttt局部換熱系數(shù)局部換熱系數(shù)在整個換熱面上的積分平均值為該換熱面的平在整個換熱面上的積分平均值為該換熱面的平均換熱系數(shù)。均換熱系數(shù)。x牛頓冷卻公式：牛頓冷卻公式：導(dǎo)熱微分方程：導(dǎo)熱微分方程：1.流體流動的動力因素流體流動的動力因素強迫對流強迫對流自然對流自然對流無流體微團的橫向脈動，法線方向為導(dǎo)熱無流體微團的橫向脈動，法線方

3、向為導(dǎo)熱流體冷、熱部分的密度差產(chǎn)生的浮升力引起，無整齊的流體冷、熱部分的密度差產(chǎn)生的浮升力引起，無整齊的宏觀運動，浮升力的大小是決定因素。宏觀運動，浮升力的大小是決定因素。2. 流體流動的狀態(tài)流體流動的狀態(tài)層流層流紊流紊流過渡狀態(tài)過渡狀態(tài)外力迫使流體產(chǎn)生運動，有整齊的宏觀運動，流速是外力迫使流體產(chǎn)生運動，有整齊的宏觀運動，流速是決定因素。決定因素。有流體微團的橫向脈動有流體微團的橫向脈動3.流體的熱物性流體的熱物性導(dǎo)熱系數(shù)導(dǎo)熱系數(shù) 、比熱容、比熱容c、動力粘度、動力粘度 、密度、密度 有相變有相變無相變無相變壁溫高于流體飽和溫度，發(fā)生汽化沸騰現(xiàn)象壁溫高于流體飽和溫度，發(fā)生汽化沸騰現(xiàn)象對流換熱系

4、數(shù)比有相變時小得多對流換熱系數(shù)比有相變時小得多換熱壁面的形狀、大小以及相對于流動方向的位置都會引起換熱系數(shù)的換熱壁面的形狀、大小以及相對于流動方向的位置都會引起換熱系數(shù)的變化。變化?？傮w分類：總體分類： 的的 具體函數(shù)關(guān)系？求取換熱系數(shù)求取換熱系數(shù) 的方法的方法 理論解法 分析法 比擬法 相似原理 實驗解法 指導(dǎo)實驗 確定表達式 量綱分析 數(shù)值解法 分析法、實驗法、比擬法和數(shù)值法分析法、實驗法、比擬法和數(shù)值法1.數(shù)學(xué)分析法數(shù)學(xué)分析法 質(zhì)量守恒、能量守恒和動量守恒描述一般的對流換熱現(xiàn)象，利用某一特質(zhì)量守恒、能量守恒和動量守恒描述一般的對流換熱現(xiàn)象，利用某一特定現(xiàn)象的單值條件，建立一個對流換熱的物

5、理模型，進行數(shù)學(xué)分析，求得定現(xiàn)象的單值條件，建立一個對流換熱的物理模型，進行數(shù)學(xué)分析，求得換熱系數(shù)。換熱系數(shù)。現(xiàn)象所服從的基本規(guī)律現(xiàn)象所服從的基本規(guī)律某一具體的換熱現(xiàn)象某一具體的換熱現(xiàn)象數(shù)學(xué)分析數(shù)學(xué)分析對流換熱現(xiàn)象對流換熱現(xiàn)象=對流換熱微分方程組對流換熱微分方程組+單值條件單值條件 邊界層方法的分析解邊界層方法的分析解離散化方法的數(shù)值解離散化方法的數(shù)值解 求近似解求近似解經(jīng)驗法經(jīng)驗法半經(jīng)驗法半經(jīng)驗法利用實驗測得的數(shù)據(jù)，計算出換熱系數(shù)值，再利用在該實驗范利用實驗測得的數(shù)據(jù)，計算出換熱系數(shù)值，再利用在該實驗范圍內(nèi)獲得的一系列圍內(nèi)獲得的一系列 值，整理成經(jīng)驗公式。值，整理成經(jīng)驗公式。根據(jù)換熱現(xiàn)象的物

6、理模型，用相似理論找到判別一組相似的對根據(jù)換熱現(xiàn)象的物理模型，用相似理論找到判別一組相似的對流換熱現(xiàn)象所具有的充要條件，應(yīng)用大量實驗數(shù)據(jù)整理出適用流換熱現(xiàn)象所具有的充要條件，應(yīng)用大量實驗數(shù)據(jù)整理出適用于某一實驗范圍內(nèi)的準則方程。于某一實驗范圍內(nèi)的準則方程?，F(xiàn)象所服從的基本規(guī)律現(xiàn)象所服從的基本規(guī)律某一具體的換熱現(xiàn)象某一具體的換熱現(xiàn)象相似理論相似理論對流換熱現(xiàn)象對流換熱現(xiàn)象=對流換熱微分方程組對流換熱微分方程組+單值條件單值條件準則方程準則方程 將對流換熱過程中的熱量傳遞和動量傳遞相類比，用數(shù)學(xué)關(guān)系式將兩個將對流換熱過程中的熱量傳遞和動量傳遞相類比，用數(shù)學(xué)關(guān)系式將兩個傳遞現(xiàn)象聯(lián)系起來，由流體流動的

7、阻力規(guī)律來求解對流換熱規(guī)律。傳遞現(xiàn)象聯(lián)系起來，由流體流動的阻力規(guī)律來求解對流換熱規(guī)律。理論分析或?qū)嶒灉y試理論分析或?qū)嶒灉y試熱量傳遞和動量傳遞的類比規(guī)律熱量傳遞和動量傳遞的類比規(guī)律基本規(guī)律和基本假設(shè)基本規(guī)律和基本假設(shè)對流換熱現(xiàn)象對流換熱現(xiàn)象=流體流動的阻力規(guī)律流體流動的阻力規(guī)律對流換熱規(guī)律對流換熱規(guī)律 第二節(jié)第二節(jié) 對流換熱過程的數(shù)學(xué)描寫對流換熱過程的數(shù)學(xué)描寫 簡化假設(shè)： (1)流動是二維的； (2)流體為不可壓縮的牛頓型流體； (3)流體物性為常數(shù)、無內(nèi)熱源； (4)粘性耗散產(chǎn)生的耗散熱可以忽略不計。0ywxwyx2?；趧恿慷傻膭恿课⒎址匠獭；趧恿慷傻膭恿课⒎址匠?xpx12222yw

8、xwxxxwxwxywwxy ypy12222ywxwyyxwxwyywwyy )(2xwywyxpcxw(xt)ytwy2222ytxt22)(xwx)(2ywy0, yxxfwxyttt x 一、邊界層的基本概念一、邊界層的基本概念 在固體表面附近流體速度發(fā)生劇烈變化的薄層稱為流動邊界層(又稱速度 邊界層)。 （研究流體掠過平板時邊界層的發(fā)展過程，流體以U的流速沿平板流動） 流動邊界層 熱邊界層 流動邊界層的厚度比板長小得多a.層流邊界層：流體呈現(xiàn)成層的有秩序的滑動狀流動，各層互不干擾，稱為層 流邊界層。b.紊流邊界層：流體質(zhì)點在以平均主流流速沿方向流動的前提下，又附加著紊 亂的不規(guī)則脈動

9、稱為紊流邊界層。c.層流底層：在紊流區(qū)內(nèi)，貼附于壁面的一極薄層內(nèi)仍保持層流性質(zhì)，這個極 薄層稱為層流底層。d.雷諾數(shù)Re：確定流體流態(tài)的一個無量綱參數(shù)。 流體速度 m/s 流體運動粘度 m2/s 幾何尺寸 m層流：Re 2*105 過渡流：2*105 Re 3*106vxuccReuvcx 引入邊界層的原因引入邊界層的原因： 對流換熱系數(shù)的大小主要取決于靠近壁面附近流體的狀況, 因為這里u、t變化最為劇烈。 速度邊界層和溫度邊界層速度邊界層和溫度邊界層 流動邊界層: 壁面附近流體速度急劇變化的薄層溫度邊界層: 壁面附近流體溫度急劇變化的薄層 關(guān)鍵是簡化微分方程組關(guān)鍵是簡化微分方程組（四個基本要

10、點四個基本要點）：(1) (2) 當(dāng)粘性流體沿固體表面流動時，流場可劃分為主流區(qū)和邊界層區(qū)。邊界層 區(qū)域內(nèi)，流速在垂直于壁面的方向上發(fā)生劇烈的變化，而在主流區(qū)流體速 度梯度幾乎等于零。(4) (3) 主流區(qū)的流動可視為理想流體的流動， 用描述理想流體的運動微分方程求解；而在邊界層內(nèi)應(yīng)考慮粘性的影響， 要用粘性流體的邊界層微分方程描述，其特點是主流方向流速的二階導(dǎo)數(shù)其特點是主流方向流速的二階導(dǎo)數(shù) 項忽略而不計。項忽略而不計。uxt3/13/1Pr52. 4026. 1Pr二、邊界層對流換熱微分方程組及其分析求解簡介 分析對象：穩(wěn)態(tài)、二維、重力場可忽略的強迫對流換熱問題。 x 定解條件： 求解得，

11、局部換熱系數(shù)：0yvxu221yudxdPyuvxuu22xtaytvxtuttuuyttvuyw, 0, 00時，時，3121)()(332. 0axuxhx3/12/1PrRe332. 0 xxNu xhNuxx努塞爾數(shù)：aPr普朗特數(shù)：3/ 12/ 1PrRe664. 0Nu0, yxxfwxytttuxt3/13/1Pr52. 4026. 1PrxxuxRe64. 464. 4，或 1、邊界層動量、能量積分方程的求解結(jié)果：、邊界層動量、能量積分方程的求解結(jié)果： 離開前緣處的（流動）邊界層厚度：離開前緣處的（流動）邊界層厚度： 熱邊界層厚度：熱邊界層厚度： 平均努塞爾數(shù)：平均努塞爾數(shù)：N

12、u=0.664Re1/2Pr1/3 =2Nux Pr=1時，局部努塞爾數(shù)的計算公式為：時，局部努塞爾數(shù)的計算公式為：Nux = 0.0296 Rex4/5 紊紊 / / X=0.37/(Rex)X=0.37/(Rex)1/51/5 底底 29.4(X29.4(X 9 9/u/u9 9) )1/101/102 2、換熱系數(shù)的求解、換熱系數(shù)的求解3/12/1PrRe332. 0 xxNu 3121)()(332. 0axuxxNuNu=0.664Re=0.664Re1/21/2PrPr1/31/3 =2Nux =2Nux例題：空氣在例題：空氣在270C270C和和0.1013MP0.1013MP壓

13、力下以每秒壓力下以每秒1010的速度沿平的速度沿平 板流動，試計算離板前沿板流動，試計算離板前沿0.30.3處的速度邊界層厚度處的速度邊界層厚度 和和 熱邊界層厚度熱邊界層厚度tt。 另求：另求：X=1mX=1m 處的邊界層厚度處的邊界層厚度; X=30cm; X=30cm處的局部換熱系數(shù)處的局部換熱系數(shù) x x 以及從以及從X=0X=0到到X=30cmX=30cm處的平均換熱系數(shù)處的平均換熱系數(shù) 。第四節(jié)第四節(jié) 對流換熱過程的實驗求解對流換熱過程的實驗求解 通過實驗求取對流換熱的實用關(guān)聯(lián)式，仍然通過實驗求取對流換熱的實用關(guān)聯(lián)式，仍然是傳熱研究中的一個重要而可靠的手段。然而，是傳熱研究中的一個

14、重要而可靠的手段。然而，對于存在著許多影響因素的復(fù)雜物理現(xiàn)象，要找對于存在著許多影響因素的復(fù)雜物理現(xiàn)象，要找出眾多變量間的函數(shù)關(guān)系，比如出眾多變量間的函數(shù)關(guān)系，比如pclufh,實驗的次數(shù)十分龐大。為了大大減少實驗次數(shù)，實驗的次數(shù)十分龐大。為了大大減少實驗次數(shù)，而且又可得出具有一定通用性的結(jié)果，必須在相而且又可得出具有一定通用性的結(jié)果，必須在相似原理的指導(dǎo)下進行實驗。似原理的指導(dǎo)下進行實驗。 學(xué)習(xí)相似原理時，應(yīng)充分理解下面學(xué)習(xí)相似原理時，應(yīng)充分理解下面3 3個問題：個問題：實驗時應(yīng)該測量那些量實驗時應(yīng)該測量那些量實驗后如何整理實驗數(shù)據(jù)實驗后如何整理實驗數(shù)據(jù)所得結(jié)果可以推廣應(yīng)用的條件是什么所得結(jié)

15、果可以推廣應(yīng)用的條件是什么 相似原理相似原理 用實驗方法求解對流換熱問題的思路用實驗方法求解對流換熱問題的思路（1 1）物理量相似的性質(zhì)）物理量相似的性質(zhì)。彼此相似的現(xiàn)象，其彼此相似的現(xiàn)象，其同名準則數(shù)必定相等。同名準則數(shù)必定相等。彼此相似的現(xiàn)象，其有關(guān)的物理量場分別相似。彼此相似的現(xiàn)象，其有關(guān)的物理量場分別相似。實驗中只需測量各特征數(shù)所包含的物理量實驗中只需測量各特征數(shù)所包含的物理量, ,避免避免了測量的盲目性，這就了測量的盲目性，這就解決了實驗中測量哪些物解決了實驗中測量哪些物理量的問題理量的問題（2 2）相似準則之間的關(guān)系）相似準則之間的關(guān)系整理實驗數(shù)據(jù)時，即按準則方程式的內(nèi)整理實驗數(shù)據(jù)

16、時，即按準則方程式的內(nèi)容進行。這就解決了實驗數(shù)據(jù)如何整理容進行。這就解決了實驗數(shù)據(jù)如何整理的問題的問題Pr)(Re,fNu （3 3）判別現(xiàn)象相似的條件）判別現(xiàn)象相似的條件單值性條件相似：單值性條件相似：初始條件、邊界條件、初始條件、邊界條件、幾何條件、物理條件幾何條件、物理條件同名的已定特征數(shù)相等同名的已定特征數(shù)相等兩種現(xiàn)象相似是實驗關(guān)聯(lián)式可以推廣應(yīng)用兩種現(xiàn)象相似是實驗關(guān)聯(lián)式可以推廣應(yīng)用的條件的條件（4 4）獲得相似準則數(shù)的方法）獲得相似準則數(shù)的方法分析方法：分析方法：一、相似分析法一、相似分析法1 1。物理量的相似。物理量的相似2 2。物理現(xiàn)象相似及判別條件。物理現(xiàn)象相似及判別條件3 3。

17、現(xiàn)象相似與準則的關(guān)系?，F(xiàn)象相似與準則的關(guān)系-相似分析法相似分析法舉例：壁面對流換熱現(xiàn)象舉例：壁面對流換熱現(xiàn)象 最終得出最終得出-努塞爾特準則相等努塞爾特準則相等二、量綱分析法二、量綱分析法1 1。量綱分析法量綱分析法2 2?；玖烤V系統(tǒng)?；玖烤V系統(tǒng)3 3。p p 定理定理舉例：強迫對流換熱舉例：強迫對流換熱 最終得出最終得出-雷諾準則相等雷諾準則相等 還可得出：普朗特準則相等、努塞爾特準則相等還可得出：普朗特準則相等、努塞爾特準則相等1 1。相似變換法：。相似變換法：在已知物理現(xiàn)象數(shù)學(xué)描述的在已知物理現(xiàn)象數(shù)學(xué)描述的基礎(chǔ)上，建立兩現(xiàn)象之間的一些列比例系基礎(chǔ)上，建立兩現(xiàn)象之間的一些列比例系數(shù)，尺

18、寸相似倍數(shù)，并導(dǎo)出這些相似系數(shù)數(shù)，尺寸相似倍數(shù)，并導(dǎo)出這些相似系數(shù)之間的關(guān)系，從而獲得無量綱量。之間的關(guān)系，從而獲得無量綱量。 以壁面對流換熱為例進行分析：以壁面對流換熱為例進行分析： 假定兩對流換熱現(xiàn)象相似假定兩對流換熱現(xiàn)象相似00D yytth現(xiàn)象現(xiàn)象1 1：00 D yytth現(xiàn)象現(xiàn)象2 2：則有則有-數(shù)學(xué)描述：數(shù)學(xué)描述：與現(xiàn)象有關(guān)的各物理力量場應(yīng)與現(xiàn)象有關(guān)的各物理力量場應(yīng)分別相似分別相似，即：即：hChh C tCtt yCyy 相似倍數(shù)間的關(guān)系：相似倍數(shù)間的關(guān)系：00 D yyhytthCCC1CCCyh獲得獲得無量綱量及其關(guān)系無量綱量及其關(guān)系：211NuNuyhyhCCCyh 類似

19、地：通過動量微分方程可得：類似地：通過動量微分方程可得：21ReRe能量微分方程：能量微分方程：21PePe alualu貝克來數(shù)21PrPrRePrPe對自然對流的微分方程進行相應(yīng)的分析，對自然對流的微分方程進行相應(yīng)的分析，可得到一個新的無量綱數(shù)可得到一個新的無量綱數(shù)格拉曉夫數(shù)格拉曉夫數(shù)23tlgGrD式中：式中： 流體的體積膨脹系數(shù)流體的體積膨脹系數(shù) K K-1-1 Gr Gr 表征流體表征流體浮生力浮生力與與粘性力粘性力的比值的比值 a a 基本依據(jù)：基本依據(jù)：p p 定理，定理，即一個表示即一個表示n n個物理個物理量間關(guān)系的量綱一致的方程式，一定可以轉(zhuǎn)量間關(guān)系的量綱一致的方程式，一定

20、可以轉(zhuǎn)換為包含換為包含 n - r n - r 個獨立的無量綱物理量群個獨立的無量綱物理量群間的關(guān)系。間的關(guān)系。r r 指基本量綱的數(shù)目。指基本量綱的數(shù)目。b b 優(yōu)點優(yōu)點: : (a)(a)方法簡單；方法簡單；(b) (b) 在不知道在不知道微分方程微分方程的情況下，仍然可以的情況下，仍然可以獲得無量綱量獲得無量綱量2 2。 量綱分析法：量綱分析法：在在已知相關(guān)物理量已知相關(guān)物理量的前提的前提下，采用量綱分析獲得無量綱量。下，采用量綱分析獲得無量綱量。國際單位制中的國際單位制中的7 7個基本量：個基本量：長度長度mm，質(zhì)量，質(zhì)量kgkg，時間，時間ss，電流，電流AA，溫度溫度KK，物質(zhì)的量

21、，物質(zhì)的量molmol，發(fā)光強度，發(fā)光強度cdcd 考察，考察，對流換熱對流換熱涉及了涉及了4 4個基本量綱：個基本量綱：時間時間TT，長度，長度LL，質(zhì)量，質(zhì)量MM，溫度，溫度 r = 4r = 4),(pcdufh(a)(a)確定相關(guān)的物理量確定相關(guān)的物理量 7n(b)(b)確定基本量綱確定基本量綱 r r c c 例：以圓管內(nèi)單相強制對流換熱為例例：以圓管內(nèi)單相強制對流換熱為例KsmKkgJcsPaKduKhp22333:mkg:smkg:smkgKmW:m:sm:skg:pcduhn,:7M,L,T,:4r n n r = 3 r = 3，即應(yīng)該有三個無量綱量，即應(yīng)該有三個無量綱量，因

22、此，我們必須選定因此，我們必須選定4 4個基本物理量，以個基本物理量，以與其它量組成三個無量綱量。我們選與其它量組成三個無量綱量。我們選u,d,u,d, , , 為基本物理量為基本物理量(c)(c)組成三個無量綱量組成三個無量綱量 333322221111321dcbapdcbadcbaducdudhuppp(d)(d)求解待定指數(shù)，以求解待定指數(shù)，以p p1 1 為例為例11111dcbadhup111111111111111111111111133131311dcbacdcadcdddccccbaadcbaLTMTLMTLMLTLTMdhup011000103301111111111111

23、11dcbadcbacdcadcNuhddhudhudcbap011011111同理：同理：Re2pududPr3acpp于是有：于是有：Pr)(Re,fNu 單相、強制對流同理，對于其他情況：同理，對于其他情況：Pr) ,Gr(Nuf自然對流換熱：自然對流換熱：混合對流換熱：混合對流換熱：Pr) ,Gr (Re,NufPr)Re,(Nu Pr)(Re,Nuxffx；強制對流強制對流: :NuNu 待定特征數(shù)待定特征數(shù) （含有待求的（含有待求的 h h）ReRe，PrPr，GrGr 已定特征數(shù)已定特征數(shù)按上述關(guān)聯(lián)式整理實驗數(shù)據(jù)，得到實用關(guān)按上述關(guān)聯(lián)式整理實驗數(shù)據(jù)，得到實用關(guān)聯(lián)式解決了實驗中實驗

24、數(shù)據(jù)如何整理的問聯(lián)式解決了實驗中實驗數(shù)據(jù)如何整理的問題題二二 相似理論指導(dǎo)實驗相似理論指導(dǎo)實驗相似原理在傳熱學(xué)中的一個重要的應(yīng)用是相似原理在傳熱學(xué)中的一個重要的應(yīng)用是指導(dǎo)試指導(dǎo)試驗的安排及試驗數(shù)據(jù)的整理驗的安排及試驗數(shù)據(jù)的整理（前面已講過）。（前面已講過）。相似原理的另一個重要應(yīng)用是相似原理的另一個重要應(yīng)用是指導(dǎo)?；囼?。指導(dǎo)?；囼?。所所謂?；囼?，是指用不同于實物幾何尺度的模型謂?；囼?，是指用不同于實物幾何尺度的模型（在大多數(shù)情況下是縮小的模型）來研究實際裝（在大多數(shù)情況下是縮小的模型）來研究實際裝置中所進行的物理過程的試驗。置中所進行的物理過程的試驗。 相似原理的重要應(yīng)用：相似原理的重

25、要應(yīng)用：1.物理量的測量：流體溫度、壁溫及相關(guān)物性參數(shù)。物理量的測量：流體溫度、壁溫及相關(guān)物性參數(shù)。2.把實驗結(jié)果整理成準則函數(shù)的形式。把實驗結(jié)果整理成準則函數(shù)的形式。nffwffGrcNu)Pr()PrPr(25. 0)Prlg(lg)PrPr(lg25. 0ffwffGrncNunxcylg3.實驗結(jié)果可推廣應(yīng)用于與實驗現(xiàn)象相似的所有現(xiàn)象實驗結(jié)果可推廣應(yīng)用于與實驗現(xiàn)象相似的所有現(xiàn)象三、準則方程函數(shù)關(guān)系的確定三、準則方程函數(shù)關(guān)系的確定1.1.準則形式的經(jīng)驗公式準則形式的經(jīng)驗公式: :對流換熱問題對流換熱問題 確定定確定定c,m,n,l的方法的方法 圖示法圖示法（適用于比較少的實驗點）（適用于

26、比較少的實驗點） 對上式兩邊取對數(shù)可得：對上式兩邊取對數(shù)可得：lgNulgNulgClgCn lgRen lgRe 最小二乘法最小二乘法 指導(dǎo)?；瘜嶒灒褐笇?dǎo)?；瘜嶒灒?1)1)采用與實物大小不同的模型來作實驗；采用與實物大小不同的模型來作實驗； 2)2)要做到完全相似決非易事要做到完全相似決非易事. . 保證對現(xiàn)象起決定作用的準則數(shù)相等。保證對現(xiàn)象起決定作用的準則數(shù)相等。 2. 2. 定性溫度的選擇定性溫度的選擇 通常采用流體的溫度為：通常采用流體的溫度為：定性溫度定性溫度 3. 3. 定形尺寸定形尺寸 管內(nèi)受流動?。汗軆?nèi)受流動取： 內(nèi)徑內(nèi)徑d d 管子橫置自然對流?。汗茏訖M置自然對流?。?外

27、徑外徑D D 對長度為對長度為L L的豎管自然對流?。旱呢Q管自然對流?。洪L度長度L L 4. 4. 空氣橫掠單管時對流換熱準則經(jīng)驗公式空氣橫掠單管時對流換熱準則經(jīng)驗公式 Nu=CReNu=CRen n Nu=CRe Nu=CRen nPrPrm m使用特征數(shù)方程時應(yīng)注意：使用特征數(shù)方程時應(yīng)注意：定形尺寸，定性溫度，特征流速，定形尺寸，定性溫度，特征流速，應(yīng)用范圍應(yīng)用范圍橫掠單管換熱實驗關(guān)聯(lián)式橫掠單管換熱實驗關(guān)聯(lián)式橫掠單管，就是流體沿著垂直于管子軸線的方向流過管子表面。 定性溫度： （t w+ t)/2特征長度： 管子外徑特征速度： 通道來流速度實驗溫度驗證范圍：橫掠管束換熱實驗關(guān)聯(lián)式：橫掠管束

28、換熱實驗關(guān)聯(lián)式：Nu=CReNu=CRem定性溫度： （t w+ tf)/2特征長度： 管子外徑特征速度： 管束中最笮截面處的流速適用范圍： Ref=2000 40000.上面參數(shù)C、n，C、m的選取看表5-5 5-9CtCtCNuwn1046219825 .15PrRe3/1，空氣：CtCtCNuwn1046219825 .15PrRe3/1，空氣：使用特征方程時應(yīng)注意的問題：使用特征方程時應(yīng)注意的問題：（1 1）特征長度應(yīng)該按準則式規(guī)定的方式選?。┨卣鏖L度應(yīng)該按準則式規(guī)定的方式選取l特征長度：特征長度：包含在相似特征數(shù)中的幾何長包含在相似特征數(shù)中的幾何長度；度；l如：管內(nèi)流動換熱：取直徑如：管內(nèi)流動換熱：取直徑 d dl流體在流通截面形狀不規(guī)則的槽道中流流體在流通截面形狀不規(guī)則的槽道中流動：取動：取當(dāng)量直徑當(dāng)量直徑作為特征尺度：作為特征尺度：四、總結(jié)說明四、總結(jié)說明（2 2）定性溫度應(yīng)按該準則式規(guī)定的方式選?。┒ㄐ詼囟葢?yīng)按該準則式規(guī)定的方式選取l定性溫度：定性溫度：計算流體