对流换热2学习资料.ppt

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1、对流换热2(1)(2)(3)(1)代表惯性力；(2)项代表浮升力，gx、gy为x、y向的重力加速度，αV为体胀系数；(3)项代表粘滞力，μ为动力粘度。对于较强的强制对流，重力的因素可以忽略不计动量微分方程x方向：y方向：z方向：连续性微分方程推导依据是质量守恒定律，即单位时间内，净流入微元体的质量等于微元体的质量增量。推导过程超出本课程范围对于不可压缩粘性流体在稳态、常物性场合下，连续性微分方程为对流换热微分方程组表明，对流换热系数h的解涉及的物理量为数众多，方程组的确立从理论上揭示各物理量间的内在联系，提供了将为数众多的影响因素归并成为数不多的无量纲准则的可能性。6.4对流换热的无量纲

2、准则对流换热微分方程组的解总可以归结为有关准则之间的关系式。稳态强制对流换热的准则关系式。稳态自然对流换热的准则关系式。稳态强制对流换热的准则关系式稳态能量微分方程无量纲化相关物理量的无量纲化l为长度基准量，u0为速度基准量，t0为温度基准量，tf周围介质温度，t-tf为过余温度θ用无量纲量表示，能量微分方程可以变为如下形式能量微分方程无量纲形式动量微分方程的无量纲化无量纲压力对于强制对流可以忽略浮升力，其中为压力基准量等式两边同时除以其中无量纲综合量称为雷诺准则能量微分方程等式两边同时乘以雷诺准则其中无量纲综合量，称为普朗特准则，ν=μ/ρ为运动粘度从能量微分方程和动量微分方程的无量纲

3、形式可以看出流体温度场是空间和Re及Pr准则的函数。Θ=f1(X，Y，Z，Re，Pr)换热微分方程的无量纲化形式其中无量纲综合量为努赛尔准则换热微分方程组的解可表示成Nu=f2(X，Y，Z，Re，Pr)对于规定地点或整个表面的平均对流换热系数来说，对流换热系数不再是空间函数对于自然对流，动量微分方程中的浮升力项不能忽略Nu=f3(Re，Pr)强制对流的准则关系式为格拉晓夫准则对于自然对流的准则关系式定性温度和特性尺度确定准则中物性的温度称为定性温度。不同的定性温度将影响准则关系式的具体形式。流体的平均温度tf，流体主流与壁面的平均温度tm=(tf+tw)/2准则中包含的几何尺度l称为特性

4、尺度。一般选用在对流换热中起决定作用的几何尺度作为特性尺度。Nu=f5(Gr，Pr)自然对流的准则关系式6.5自然对流换热的计算竖壁附近自然对流的温度分布和速度分布温度不均造成的密度差引起自然对流不均匀的温度场仅发生在壁面附近的薄层内温度随着距离的增加而降低流体对流速度的速度分布存在峰值是浮升力和流体与壁面或者流体之间摩擦力共同作用的结果竖壁附近自然对流的温度分布和速度分布大空间自然对流换热问题悬吊在大厂房中的热铸件或热工件实际中只要换热薄层不受干扰，就可以归入判据大空间自然对流换热的实验准则关系a/H>0.28下标m表示平均值，C，n通过实验确定。另外，因此可以计算平均表面换热系数其定

5、性温度取边界层的平均温度对于液态工质，应当乘以一个校正因子：两个相邻热竖壁自然对流边界层成长的示意图影响系数C和指数n的因素换热面形状位置边界条件换热流体流态工程中常用的一些C，n值见表6-1其计算过程是首先计算Gr准则，确定流体流态，然后选定C，n。在一些专业应用中，涉及到某一种气体在有限温度范围内的换热计算。实验关系式可以简化成如下形式：比如，横圆柱在空气中的自然对流换热在简单但是没有普适性专用式为其中，Δt=tw-tf，d为圆柱直径W/m2·℃查附录5Tm=tm+273K△t=tw-tf根据实验准则，计算出Nu准则，然后依据Nu准则定义式计算平均换热系数没有考虑辐射换热首先判断能否

6、满足专用式的使用条件。作业1，2，41特性温度：tm=(170+30)/2℃=100℃查附录5得：λm=3.21×10-2W/(m·℃)νm=23.13×10-6m2/sPrm=0.688空气的体胀系数αV=1/T=1/373K-1由此计算出：按表6-1处于湍流流态，C=0.11,n=1/3Num=0.11(Grm·Prm)1/3=0.11×(1.8582×1011×0.688)1/3=554.142边界层平均温度，tm=(tw+tf)/2=(48+23)/2=35.5℃符合准则关系式每米长保温管道由自然对流引起的散热量4对于竖圆柱对于横圆柱初始瞬间，可以认为边界层的平均温度相等，温度差

7、Δt相等所以均为层流所以C1=0.59,n1=1/4;C1=0.48,n1=1/4那么对流换热系数的比值应采用水平放置作业总结大家很认真，错误较少，希望继续保持此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢