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《縮放管傳熱系數(shù)的預(yù)測.doc》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、縮放管傳熱系數(shù)的預(yù)測付卉，羅小平，鄧先柵（l華南理工大學(xué)工控學(xué)院，廣東廣州引0640；2華南理工大學(xué)化工所，廣東廣州引0640）摘要：通過引入無因次溫度分布式，求解縮放管內(nèi)任一截面的傳熱斯坦頓數(shù)，并以此為基礎(chǔ)導(dǎo)出了縮放管整體傳熱準(zhǔn)數(shù)預(yù)測公式。根據(jù)相似律又可得傳質(zhì)斯坦頓數(shù)的預(yù)測公式，井把所得結(jié)果與文獻(xiàn)卜虔供的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了對比，相對誤差小干7％。關(guān)鍵詞：管；傳熱系數(shù)；預(yù)測中圖分類號(hào)：TQ051．502文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：AＨｅａｔｔｒａｎｓｆｅｒｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｓｏｆｃｏｎｖｅｒｇｉｎｇｄｉｖｅｒｇｉｎｇｔｕｂｅｓＦＵＨｕｉ1,ＬＵ
2、ＯＸｉａｏｐｉｎｇ1,ＤＥＮＧＸｉａｎｈｅ2(1.ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＩｎｄｕｓｔｒｉａｌＥｑｕｉｐｍｅｎｔａｎｄＣｏｎｔｒｏｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ,ＳｏｕｔｈＣｈｉｎａＵｎｉｖ.ｏｆＴｅｃｈ,Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ 510640,Ｃｈｉｎａ;2.ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＣｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ,ＳｏｕｔｈＣｈｉｎａＵｎｉｖ.ｏｆＴｅｃｈ,Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ 510640,Ｃｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:ＴｈｅＳｔａｎｔｏｎＮｕｍｂｅｒｆｏｒｅａｃｈｃｒｏｓｓｓｅｃｔｉｏｎｏｆｃｏｎｖｅｒｇｉｎｇｄｉｖｅｒｇｉｎｇｔｕｂｅｉｓｉｎｖｅｓｔｉｇ
3、ａｔｅｄｂｙａｄａｐｔｉｎｇｔｈｅｄｉｍｅｎｓｉｏｎｌｅｓｓｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｎｏｒｍａｌｔｏｔｈｅｗａｌｌｏｆｔｈｅｔｕｂｅ,ａｎｄｔｈｅｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｆｏｒｍｕｌａｅｆｏｒｈｅａｔｔｒａｎｓｆｅｒａｒｅｏｂｔａｉｎｅｄ.Ｔｈｅｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｍａｓｓｔｒａｎｓｆｅｒｆｏｒｍｕｌａｅｗｅｒｅａｌｓｏｏｂｔａｉｎｅｄｂｙａｎａｌｏｇｙｒｕｌｅ.Ｔｈｅｔｈｅｏｒｙｒｅｓｕｌｔｓｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｗｉｔｈｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓ,ａｎｄｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｄｅｖｉａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｆｏｒｍｕ
4、ｌａｅｒｅｓｕｌｔｓｗｉｔｈｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｄａｔａｉｓｌｅｓｓｔｈａｎ7%.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｔｕｂｅ;ｈｅａｔｔｒａｎｓｆｅｒｆａｃｔｏｒ;ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ符 號(hào) 說 明ｃｐ———比定壓熱容,Ｊ/(ｋｇ·Ｋ)Ｄ12———擴(kuò)散系數(shù),ｍ2/ｓｈ———導(dǎo)熱系數(shù),Ｗ/(ｍ2·Ｋ)Ｋｍ———縮放管總體傳質(zhì)膜系數(shù)Ｌ———縮放管1個(gè)周期段長,ｍＬｃ———縮放管1個(gè)周期內(nèi)收縮段長,ｍＬｄ———縮放管1個(gè)周期內(nèi)擴(kuò)張段長,ｍＳｔｍ———縮放管Ｒ=Ｒｍ處的傳熱斯坦頓數(shù)Ｓｔ,ＳｔＭ———分別為總體傳熱、傳質(zhì)斯坦頓數(shù)Ｓｔ1,Ｓｔ2———分別為擴(kuò)張段、收縮段傳熱斯
5、坦頓數(shù)ＳｔＭｍ———縮放管處的傳質(zhì)斯坦頓數(shù)ｑ———單位面積熱流量,Ｗ/ｍ2ρ———流體密度,ｋｇ/ｍ3Ｒｅ———縮放管Ｒ=Ｒｍ截面的雷諾數(shù)Ｒｅ0———縮放管任意截面的雷諾數(shù)ｒ+———無因次半徑Ｓ———縮放管最大內(nèi)徑與1個(gè)周期段的長之比Ｓｃ———施密特?cái)?shù)Ｓｈｍ———縮放管總體舍伍德數(shù)Ｎｕ———傳熱努塞爾數(shù)Ｎｕｍ———縮放管總體傳熱努塞爾數(shù)Ｐｒ———流體普朗特?cái)?shù)ｔｗ———管壁溫度,℃ｔ———流體溫度,℃ｖｍ———縮放管某一截面的平均流速,ｍ/ｓｖ———縮放管壁面的剪切摩擦速率,ｍ/ｓα———縮放管擴(kuò)張段錐角,(°)β———縮放管收縮段錐角,(°)λ——
6、—縮放管任一截面的阻力系數(shù)λｍ———縮放管在收縮段與擴(kuò)張段連接的Ｒ=Ｒｍ截面上的摩擦阻力系數(shù)Ｄ———縮放管垂直于流速的圓弧直徑,ｍｖｒ———縮放管徑向流速,ｍ/ｓμ———粘度,Ｐａ·ｓＲ———縮放管垂直于中心線的內(nèi)半徑,ｍＲｍ———Ｒ的最大值,ｍＲ0———Ｒ的最小值,ｍＤｍ———縮放管Ｒ=Ｒｍ時(shí)垂直于流速的圓弧直徑,ｍ 縮放管是由漸縮段與漸擴(kuò)段構(gòu)成的1種強(qiáng)化傳熱管,見圖1。流體在管內(nèi)或管外前進(jìn)的過程中受縮放管擴(kuò)、縮表面的作用引起湍動(dòng),提高傳熱效果。該類傳熱管不易結(jié)垢,強(qiáng)化傳熱效果較好,在硫酸及石化等行業(yè)應(yīng)用前景廣闊。研究該類傳熱管形狀參數(shù)對阻力系
7、數(shù)及傳熱系數(shù)的影響具有實(shí)用價(jià)值,文獻(xiàn)檢索表明,有關(guān)這方面的研究報(bào)道較少。文獻(xiàn)[1]對縮放管阻力系數(shù)進(jìn)行了預(yù)測,作者在此基礎(chǔ)上對縮放管的傳熱系數(shù)進(jìn)行預(yù)測,為縮放管傳熱綜合性能研究及結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化提供理論基礎(chǔ)。圖1 縮放管結(jié)構(gòu)示意圖圖2 縮放管剖面圖1 流體在縮放管中任意截面的Ｓｔ取縮放管擴(kuò)張段剖面結(jié)構(gòu),見圖2。類似于無因次速度分布[1],對管內(nèi)無因次溫度分布可以設(shè):ｔ+=ｋ0ｌｎｒ+(α-θ)+Ａ0(1)ｒ+=ρｖｒ/μ ?。?=ρｃｐｖ(ｔ-ｔｗ)/ｑ(2)式中,0≤θ<α,當(dāng)θ=α?xí)r,ｔ+=0;ｋ0和Ａ0是與傾角α有關(guān)的常數(shù)(表1),受Ｓ的影響較
8、小,分析時(shí)不予考慮,得出結(jié)果后給予修正。由式(1)知,熱流朝向管壁,故平均無因次溫度:ｔ+=1∫α0(2πＲｒｄθ)ｖｍ∫
