自然對流換熱最新）

1、6-5 大空間與有限空間內(nèi)自然對流傳熱 的實驗關聯(lián)式自然對流不依靠泵或風機等外力推動，由流體自身溫度場的不均勻所引起的流動。不均勻溫度場造成了不均勻密度場，由此產(chǎn)生的浮升力成為運動的動力。在各種對流傳熱方式中，自然對流傳熱的熱流密度最低。固有的特點安全、經(jīng)濟、無噪聲2021/4/261專業(yè) 課件自然對流傳熱則是流體與固體壁面之間因溫度不同引起的自然對流時發(fā)生的熱量交換過程。 （1）豎板（豎管）（3）水平板（2）水平管（4）豎直夾層（5）橫圓管內(nèi)側(cè)2021/4/262專業(yè) 課件在自然界、現(xiàn)實生活、工程上，物體的自然冷卻或加熱都是以自然對流傳熱的方式實現(xiàn)的。 2021/4/263專業(yè) 課件一、自然

2、對流傳熱現(xiàn)象的特點 以豎直平板在空氣中自然冷卻過程進行分析。薄層內(nèi)的速度分布則有兩頭小中間大的特點。壁面處由于粘性作用速度為零，在薄層外緣，由于溫度已均勻，速度也等于零。在偏近熱壁處速度有一個峰值邊界層速度分布曲線邊界層溫度分布曲線tx0y這種流體速度變化的區(qū)域相對于流體沿著平板上升方向（圖中的x方向）的尺度是很薄的，因而可以稱之為自然對流的速度邊界層。 tw2021/4/264專業(yè) 課件與速度邊界層同時存在的還有溫度發(fā)生顯著變化的薄層，也就是溫度從tw逐步變化到環(huán)境溫度t熱邊界層。 熱邊界層的厚度也是隨著流動方向上尺寸(x)的增大而逐漸增大，因而豎直平板的換熱性能也就會從平板底部開始隨著x的

3、增大而逐漸減弱。 邊界層速度分布曲線邊界層溫度分布曲線tx0ytw2021/4/265專業(yè) 課件從豎直平板的底部開始發(fā)展的自然對流邊界層，除邊界層厚度逐步增大之外，其邊界層中的慣性力相對于黏性力也會逐步增大，從而導致邊界層中的流動失去穩(wěn)定，而由層流流動變化到紊流流動。如受迫對流的邊界層從層流變?yōu)槲闪魅Q于無量綱準則雷諾數(shù)Re一樣，自然對流邊界層從層流變?yōu)槲闪饕踩Q于一個無量綱準則數(shù)格拉曉夫數(shù)Gr。 紊流流動狀態(tài)層流流動狀態(tài)x0y2021/4/266專業(yè) 課件自然對流的流動特征熱豎壁為例：溫度和速度分布溫度不均 密度不均 速度分布 不均勻的溫度場只是在壁面附近的薄層內(nèi)。速度場先增大后減小，與溫度

4、場的邊界層基本重合。 流動狀態(tài)也有層流和湍流之分。 局部表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的變化如圖所示。2021/4/267專業(yè) 課件二、 自然對流傳熱的控制方程 大空間條件下的豎板自然對流換熱是屬于邊界層流動換熱的類型。前面導出的邊界層流動換熱的微分方程組在這里也應該是適用的。 自然對流換熱的微分方程組的形式如下： 2021/4/268專業(yè) 課件式中動量方程中的壓力梯度，按其在y方向上變化的特征，在邊界層外部可以求出于是動量方程變?yōu)闉榱藢⒎匠讨械拿芏炔钣脺囟炔顏肀硎?，引入體積膨脹系數(shù) 2021/4/269專業(yè) 課件體積膨脹系數(shù)對于理想氣體為其絕對溫度值的倒數(shù)，即v=1/T，大多數(shù)一般氣體可利用此式。 2021/

5、4/2610專業(yè) 課件9、 人的價值，在招收誘惑的一瞬間被決定。2022/7/112022/7/11Monday, July 11, 202210、低頭要有勇氣，抬頭要有低氣。2022/7/112022/7/112022/7/117/11/2022 10:56:01 PM11、人總是珍惜為得到。2022/7/112022/7/112022/7/11Jul-2211-Jul-2212、人亂于心，不寬余請。2022/7/112022/7/112022/7/11Monday, July 11, 202213、生氣是拿別人做錯的事來懲罰自己。2022/7/112022/7/112022/7/11202

6、2/7/117/11/202214、抱最大的希望，作最大的努力。11 七月 20222022/7/112022/7/112022/7/1115、一個人炫耀什么，說明他內(nèi)心缺少什么。七月 222022/7/112022/7/112022/7/117/11/202216、業(yè)余生活要有意義，不要越軌。2022/7/112022/7/1111 July 202217、一個人即使已登上頂峰，也仍要自強不息。2022/7/112022/7/112022/7/112022/7/11三、 大空間與有限空間自然對流換熱的實驗關聯(lián)式均勻壁溫下的準則方程式： （6-37） 式中 C、n查表（6-10） 格拉曉夫準則

7、 （6-34） 體積膨脹系數(shù)（ ）， 理想氣體有 定性溫度： 特征長度： 豎壁或豎圓柱的高度 d 水平放置圓柱（橫圓柱）的外徑 水平壁的長度 使用范圍： 決定量見表6-102021/4/2612專業(yè) 課件表6-12 式（6-37）中的常數(shù)C和n 2021/4/2613專業(yè) 課件1、給定常壁溫 用式（6-37）式中C、n查表6-10 說明：（1）豎圓柱 限制d不能相對太細， 否則邊界層與直徑相比不能忽視?。?）液體換熱溫差大時，用式2、給定常熱流密度q未知 未知 引入新的準則數(shù) 準則方程（6-38） 物性修正因子 （6-43） （6-44） 平板的B、m見表 （6-11） 2021/4/2614

8、專業(yè) 課件表6-11 （6-43）式中的2021/4/2615專業(yè) 課件四、有限空間自然對流換熱的實驗關聯(lián)式1、準則方程一般形式這里： 特征長度： 定性溫度： ， 2021/4/2616專業(yè) 課件2、實驗關聯(lián)式 （1）豎空氣夾層（常壁溫）（6-46a） 適用范圍： （6-46b） 適用范圍： 2021/4/2617專業(yè) 課件（2）水平空氣夾層（常壁溫） （6-47a） 適用范圍： 與 無關 （6-47b） 適用范圍： 2021/4/2618專業(yè) 課件對流換熱計算的一般步驟：1、首先判斷是哪一類換熱；（強制對流or自然對流？圓管or平板？管內(nèi)or管外？橫掠or縱掠？）2、正確選定定性溫度和特征尺

9、寸、特征流速；3、判斷流動的狀態(tài)， （計算Re準則數(shù)）；4、計算已定準則數(shù)，根據(jù)范圍確定具體關聯(lián)式；并計算出最終結(jié)果：計算Nuh q。2021/4/2619專業(yè) 課件謝謝觀看！ 劉觀林，劉泰岳，肖宇陽2021/4/2620專業(yè) 課件9、 人的價值，在招收誘惑的一瞬間被決定。11-7月-2211-7月-22Monday, July 11, 202210、低頭要有勇氣，抬頭要有低氣。*7/11/2022 10:56:01 PM11、人總是珍惜為得到。11-7月-22*Jul-2211-Jul-2212、人亂于心，不寬余請。*Monday, July 11, 202213、生氣是拿別人做錯的事來懲罰

10、自己。11-7月-2211-7月-22*11 July 202214、抱最大的希望，作最大的努力。11 七月 2022*11-7月-2215、一個人炫耀什么，說明他內(nèi)心缺少什么。七月 22*11-7月-22*11 July 202216、業(yè)余生活要有意義，不要越軌。*7/11/202217、一個人即使已登上頂峰，也仍要自強不息。*11-7月-22謝謝大家2021/4/2621專業(yè) 課件9、 人的價值，在招收誘惑的一瞬間被決定。11-7月-2211-7月-22Monday, July 11, 202210、低頭要有勇氣，抬頭要有低氣。*7/11/2022 10:56:01 PM11、人總是珍惜為

11、得到。11-7月-22*Jul-2211-Jul-2212、人亂于心，不寬余請。*Monday, July 11, 202213、生氣是拿別人做錯的事來懲罰自己。11-7月-2211-7月-22*11 July 202214、抱最大的希望，作最大的努力。11 七月 2022*11-7月-2215、一個人炫耀什么，說明他內(nèi)心缺少什么。七月 22*11-7月-22*11 July 202216、業(yè)余生活要有意義，不要越軌。*7/11/202217、一個人即使已登上頂峰，也仍要自強不息。*11-7月-22謝謝大家2021/4/26229、 人的價值，在招收誘惑的一瞬間被決定。2022/7/11202

12、2/7/11Monday, July 11, 202210、低頭要有勇氣，抬頭要有低氣。2022/7/112022/7/112022/7/117/11/2022 10:56:01 PM11、人總是珍惜為得到。2022/7/112022/7/112022/7/11Jul-2211-Jul-2212、人亂于心，不寬余請。2022/7/112022/7/112022/7/11Monday, July 11, 202213、生氣是拿別人做錯的事來懲罰自己。2022/7/112022/7/112022/7/112022/7/117/11/202214、抱最大的希望，作最大的努力。11 七月 20222022/7/112022/7/112