傳熱學(xué)第五章單相流體對流換熱準(zhǔn)則關(guān)聯(lián)式詳解演示文稿

傳熱學(xué)第五章單相流體對流換熱準(zhǔn)則關(guān)聯(lián)式詳解演示文稿現(xiàn)在是1頁\一共有45頁\編輯于星期五優(yōu)選傳熱學(xué)第五章單相流體對流換熱準(zhǔn)則關(guān)聯(lián)式現(xiàn)在是2頁\一共有45頁\編輯于星期五傳熱學(xué)

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主講教師：張彭崗現(xiàn)在是3頁\一共有45頁\編輯于星期五學(xué)習(xí)內(nèi)容第一章緒論第二章導(dǎo)熱基本定律和穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱第三章非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱第四章對流換熱原理第五章單相流體對流換熱特征數(shù)關(guān)聯(lián)式第六章熱輻射基本定律第七章輻射換熱計算現(xiàn)在是4頁\一共有45頁\編輯于星期五第五章對流換熱準(zhǔn)則關(guān)聯(lián)式5.1管內(nèi)強迫對流換熱

5.2外掠物體時的強迫對流換熱5.3自然對流傳熱

現(xiàn)在是5頁\一共有45頁\編輯于星期五5.1.1湍流（）

5.1管內(nèi)強迫對流換熱

1.流動和換熱分析分類：現(xiàn)在是6頁\一共有45頁\編輯于星期五換熱分析

：管內(nèi)局部對流換熱系數(shù)hx沿程變化情況（湍流）

現(xiàn)在是7頁\一共有45頁\編輯于星期五2.管內(nèi)流動換熱計算

準(zhǔn)則關(guān)聯(lián)式：

適用條件：流體與壁面具有中等以下溫度差的場合；定型尺寸：管內(nèi)徑d非圓管采用當(dāng)量直徑de

；如介質(zhì)為空氣時：℃

介質(zhì)為水時：℃

現(xiàn)在是8頁\一共有45頁\編輯于星期五定性溫度：用來確定流體物性的溫度

；現(xiàn)在是9頁\一共有45頁\編輯于星期五溫差修正系數(shù)：它是考慮到流體與壁面間存在較大溫差時，對關(guān)聯(lián)式作的修正。

對氣體被加熱時當(dāng)氣體被冷卻時對液體液體受熱時m＝0.11

液體受冷時m＝0.25

現(xiàn)在是10頁\一共有45頁\編輯于星期五管長修正系數(shù)：當(dāng)時，稱之為長管，雖然進口處的h較大，但管較長，可忽略進口段的影響，而對于的短管，就必須予以考慮。

現(xiàn)在是11頁\一共有45頁\編輯于星期五彎管修正系數(shù)：考慮到流體在彎曲管道或螺旋管內(nèi)流動時，在離心力的作用下，形成二次流后，對換熱所起的增強作用。對于氣體：對于液體：現(xiàn)在是12頁\一共有45頁\編輯于星期五5.1.2層流（）

1.流動和換熱分析管內(nèi)層流邊界層的形成和發(fā)展

現(xiàn)在是13頁\一共有45頁\編輯于星期五管內(nèi)局部對流換熱系數(shù)hx沿程變化情況（層流）

現(xiàn)在是14頁\一共有45頁\編輯于星期五2.管內(nèi)流動換熱計算賽德爾——塔特關(guān)聯(lián)式：定型尺寸：管內(nèi)徑d

適用條件：定性溫度：流體的算術(shù)平均溫度。

現(xiàn)在是15頁\一共有45頁\編輯于星期五在工程中，除了圓管，扁管和橢圓管也是用的比較多的換熱管，圓管和橢圓管相比，在流過橫截面積相等的情況下，橢圓管的當(dāng)量直徑小于圓管直徑，因此橢圓管內(nèi)的換熱性能要優(yōu)于圓管。但是，橢圓管的制造工藝復(fù)雜且承壓能力有限，這一問題也限制了橢圓管翅片式換熱器的普及應(yīng)用。現(xiàn)在是16頁\一共有45頁\編輯于星期五橢圓管現(xiàn)在是17頁\一共有45頁\編輯于星期五扁管的應(yīng)用——汽車中冷器現(xiàn)在是18頁\一共有45頁\編輯于星期五對于扁管和橢圓管這樣的非圓形截面通道，上述的公式都是能用的，只是定型尺寸，也就是當(dāng)量直徑要采用下式進行計算：ab對于扁管：現(xiàn)在是19頁\一共有45頁\編輯于星期五5.2.1縱掠平壁

5.2外掠物體對流換熱時的強迫對流換熱

層流底層現(xiàn)在是20頁\一共有45頁\編輯于星期五定性溫度：邊界層的平均溫度

1.層流準(zhǔn)則關(guān)聯(lián)式

定型尺寸：板長l（x）適用條件：（臨界雷諾數(shù)

）現(xiàn)在是21頁\一共有45頁\編輯于星期五

對于這里講的紊流指的是從平壁x＝0處就開始直接形成湍流邊界層的情況，當(dāng)然這是一個假象的情況，即當(dāng)紊流的湍流度很大的情況（來流在外掠平板前流過繞流格柵），Colburn利用比擬法得出了hx和h的準(zhǔn)則關(guān)聯(lián)式：2.紊流準(zhǔn)則關(guān)聯(lián)式

現(xiàn)在是22頁\一共有45頁\編輯于星期五適用條件：3.混合邊界層的準(zhǔn)則關(guān)聯(lián)式

在恒壁溫條件下，h是以xc為界分兩部分積分再求平均值，即：現(xiàn)在是23頁\一共有45頁\編輯于星期五適用條件：5.2.2橫掠單管

流體繞流管子這樣的圓柱外表面時，最大的特點就在于邊界層流體壓力沿流動方向?qū)l(fā)生變化，從而導(dǎo)致流體橫掠單管的特殊邊界層流動現(xiàn)象——邊界層分離?，F(xiàn)在是24頁\一共有45頁\編輯于星期五1.流動和換熱特點圓柱繞流現(xiàn)在是25頁\一共有45頁\編輯于星期五分離點的位置：邊界層在脫離前就轉(zhuǎn)變?yōu)槲闪鲗恿鬟吔鐚蝇F(xiàn)在是26頁\一共有45頁\編輯于星期五橫掠單管局部對流換熱系數(shù)的變化情況現(xiàn)在是27頁\一共有45頁\編輯于星期五2.準(zhǔn)則關(guān)聯(lián)式

定型尺寸：管外徑do定性溫度：邊界層的平均溫度

計算流速：來流流速現(xiàn)在是28頁\一共有45頁\編輯于星期五準(zhǔn)則關(guān)聯(lián)式中的系數(shù)C和n現(xiàn)在是29頁\一共有45頁\編輯于星期五5.2.3橫掠管束

橫掠管束實例一——管殼式換熱器現(xiàn)在是30頁\一共有45頁\編輯于星期五管式空氣預(yù)熱器空氣高溫?zé)煔猬F(xiàn)在是31頁\一共有45頁\編輯于星期五

跟單管相比，橫掠管束時不僅受管徑、流速的影響，還受到管間距、管排數(shù)以及管束排列方式等因素的影響，因此比換熱過程要比單管復(fù)雜多了。

現(xiàn)在是32頁\一共有45頁\編輯于星期五Fluent模擬的溫度場和速度場現(xiàn)在是33頁\一共有45頁\編輯于星期五順排和叉排時的流動現(xiàn)象現(xiàn)在是34頁\一共有45頁\編輯于星期五除排列方式外，管排數(shù)N，管徑、管間距s1、s2都是在分析時所要考慮的因素，這些影響因素在我們推薦的準(zhǔn)則關(guān)聯(lián)式中都應(yīng)該有所反映。

準(zhǔn)則關(guān)聯(lián)式：

適用條件：定性溫度：流體的算術(shù)平均溫度

；定型尺寸：管外徑do現(xiàn)在是35頁\一共有45頁\編輯于星期五

計算流速：管間最大流速umax順排：叉排：現(xiàn)在是36頁\一共有45頁\編輯于星期五現(xiàn)在是37頁\一共有45頁\編輯于星期五管翅式換熱器現(xiàn)在是38頁\一共有45頁\編輯于星期五針狀翅片管現(xiàn)在是39頁\一共有45頁\編輯于星期五各種形狀的翅片管現(xiàn)在是40頁\一共有45頁\編輯于星期五5.3自然對流傳熱

1.概述

流動起因：由于不均勻的溫度場，引起密度的不均勻，并在重力下產(chǎn)生浮升力。現(xiàn)在是41頁\一共有45頁\編輯于星期五流動不均勻的溫度場，不一定引起自然對流。說明：該空腔上熱下冷，存在溫度差，但是沒有自然對流產(chǎn)生。

現(xiàn)在是42頁\一共有45頁\編輯于星期五2.分類

大空間自然對流換熱有限空間自然對流換熱

3.流動和換熱特點

豎壁自然對流換熱示意圖現(xiàn)在是43頁\一共