《传热对流计算》PPT课件

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1、第三章传热一、给热系数的影响因素二、给热过程的因次分析三、流体无相变时的给热系数四、流体有相变时的给热系数第四节给热系数关联式2021/10/7三、对流传热系数的影响因素1.流体的种类和相变化情况——牛顿流体/非牛顿流体、有相变/无相变2.流体的物性——密度、粘度、导热系数、比热容3.流体流动的状态——层流/湍流4.流体流动的原因——自然对流/强制对流自然对流：由于流体内部温度差造成的密度差，引起流体的流动。强制对流：由于外力和压差而引起的流体的流动。单位体积流体所受的浮升力：5.传热面的形状、大小及位置2021/10/7对流传热系数无相变有相变强制对流

2、自然对流管内圆形直管弯管非圆形直管管束外的垂直流动管间流动蒸汽冷凝液体沸腾管外单管外的垂直流动层流过渡区湍流2021/10/7α的获得主要有三种方法：1．理论分析法：2．因次分析法*：3．实验法：将影响给热的因素无因次化，通过实验决定无因次准数之间的关系。对少数复杂的对流传热过程适用建立理论方程式，用数学分析的方法求出α的精确解或数值解。目前只适用于一些几何条件简单的几个传热过程，如管内层流、平板上层流等。常用方法2021/10/7二、因次分析法在给热中的应用1、流体无相变时的强制给热过程列出影响该过程的物理量，并用一般函数关系表示：确定无因次准数π的数目2

3、021/10/7确定准数的形式(1)列出物理量的因次物理量因次物理量因次(2)选择m个物理量作为i个无因次准数的共同物理量不能包括待求的物理量所选m个物理量本身不能组成无因次准数选择的共同物理量中应包括该过程中所有的基本因次。2021/10/7选择l、λ、μ、u作为三个无因次准数的共同物理量(3)因次分析将共同物理量与余下的物理量分别组成无因次准数对π1而言，实际因次为：2021/10/7——流体无相变强制对流时的准数关系式2021/10/72、自然对流传热过程包括7个变量，涉及4个基本因次，——自然对流传热准数关系式2021/10/7准数的符号和意义准数名

4、称符号准数式意义努塞尔特准数（Nusselt）Nu表示给热的系数雷诺准数（Reynolds）Re确定流动状态的准数普兰特准数（Prandtl）Pr表示物性影响的准数格拉晓夫准数（Grashof）Gr表示自然对流影响的准数2021/10/73、应用准数关联式应注意的问题1）定性温度：各准数中的物理性质按什么温度确定2）定性尺寸：Nu，Re数中应如何选定。3）应用范围：关联式中Re,Pr等准数的数值范围。2021/10/7三、流体无相变时的给热系数1、流体在管内作强制对流1）流体在圆形直管内作强制湍流a)低粘度（大约低于2倍常温水的粘度）流体当流体被加热时n=0

5、.4，流体被冷却时，n=0.3。2021/10/7管长与管径比将计算所得的α乘以应用范围：定性尺寸：Nu、Re等准数中的取为管内径di。定性温度：取为流体进、出口温度的算术平均值。b)高粘度的液体为考虑热流体方向的校正项。2021/10/7当tw未知时，可近似认为：被加热时:被冷却时：2021/10/7应用范围：定性尺寸：取为管内径di。定性温度：除μw取壁温以外，其余均取液体进、出口温度的算术平均值。2)流体在圆形直管内作强制滞流当管径较小，流体与壁面间的温度差较小，自然对流对强制滞流的传热的影响可以忽略时2021/10/7应用范围：定性尺寸：管内径di。

6、定性温度：除μw取壁温以外，其余均取液体进、出口温度的算术平均值。按上式计算出α后，再乘以一校正因子2021/10/73）流体在圆形直管内呈过渡流对于Re=2300～10000时的过渡流范围，先按湍流的公式计算α，然后再乘以校正系数f。4）流体在弯管内作强制对流2021/10/75）流体在非圆形管中作强制对流对于非圆形管内给热系数的计算，前面有关的经验式都适用，只是要将圆管内径改为当量直径de。套管环隙中的给热，用水和空气做实验，所得的关联式为：应用范围：Re=12000~220000，d2/d1=1.65~17定性尺寸：当量直径de定性温度：流体进出口温度

7、的算术平均值。2021/10/7其中：de=d2－d1（参见P53页推导de公式）—环隙流速，2021/10/72、流体在管外强制对流2021/10/72021/10/71）流体在管束外强制垂直流动2021/10/7Why？IIIIII管外的强制对流传热（1）流体横向流过单管传热：（2）流体横向流经管束（管簇）的传热：2021/10/72021/10/7流体在叉排管束外流过时，第3排及其以后的管外给热系数流体在顺排管束外流过时，第3排及其以后的管外给热系数α１＝０．６α３，α２＝０．９α３α１＝０．６α３，α２＝０．７α３2021/10/7应用范围：特征尺寸

8、：管外径do，流速取流体通过每排管子中最狭窄通道处的