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《管內(nèi)受迫對流換熱課件.ppt》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、HeatTransfer傳熱學(xué)建筑環(huán)境與設(shè)備工程專業(yè)主干課程之一!§6單相對流換熱建筑環(huán)境與設(shè)備工程專業(yè)主干課程之一!Chapter6TheHeatTransferofSingle-phaseConvection1、式（1）與導(dǎo)熱問題的第三類邊界條件式（2）有什么區(qū)別？（1）（2）HeatTransfer（1）（2）式（1）中的h是未知量，而式（2）中的h是作為已知的邊界條件給出，此外（2）中的為固體導(dǎo)熱系數(shù)而此式為流體導(dǎo)熱系數(shù)。HeatTransfer2、由對流換熱微分方程知，該式中沒有出現(xiàn)流速
2、，有人因此得出結(jié)論：表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)h與流體速度場無關(guān)。試判斷這種說法的正確性?HeatTransfer這種說法不正確，因為在描述流動的能量微分方程中，對流項含有流體速度，即要獲得流體的溫度場，必須先獲得其速度場，“流動與換熱密不可分”。因此表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)必與流體速度場有關(guān)。HeatTransfer3、對流換熱邊界層微分方程組是否適用于粘性很大的油和Pr數(shù)很小的液體金屬？為什么？HeatTransfer解：對于粘度很大的油類，Re數(shù)很低，速度邊界層厚度與x為同一數(shù)量級，因而動量微分方程中與為同一量級，不
3、可忽略，且此時由于δx~x速度u和v為同一量級，y方向的動量微分方程不能忽略。對于液態(tài)金屬，Pr很小，速度邊界層厚度與溫度邊界層厚度相比，速度邊界層厚度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于溫度邊界厚度，在邊界層內(nèi)，因而能量方程中不可忽略。因此，對流換熱邊界層微分方程組不適用于粘度大的油和Pr數(shù)很小的液態(tài)金屬。HeatTransfer§6-1管內(nèi)受迫對流換熱學(xué)習(xí)對流換熱的目的：會計算表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)h,解決工程實際問題。各類熱力管道（熱水及蒸汽管道等）、換熱器……一、定性分析（基本概念）1.進(jìn)口段與充分發(fā)展段1>.流動進(jìn)口段：從管
4、口開始到流動狀志定型之間的距離。此時：u=f（x,r）流動充分發(fā)展段：進(jìn)口段后，流態(tài)定型，流動已得到充分發(fā)展。此時：?r=0；?u/?x=0，但?u/?y≠0。HeatTransfer充分發(fā)展段的流態(tài)判斷：2>.對于換熱狀態(tài)熱進(jìn)口段：與流動邊界層相類似，自管口開始經(jīng)一段距離后，熱邊界層閉合，換熱狀態(tài)達(dá)到定型的這段距離。熱充分發(fā)展段：熱進(jìn)口段后，換熱狀態(tài)定型，已經(jīng)得到充分發(fā)展，故稱為～。熱充分發(fā)展段后，因流體不斷換熱，流體斷面平均溫度tf隨x是不斷變化的，但分析證明，無因次溫度（tw-t）/（tw-
5、tf）將保持不變，即：由于無因次溫度不隨x發(fā)生變化，僅是r的函數(shù)，故對無因次溫度求導(dǎo)后再令r=R，則上式顯然應(yīng)等于一常數(shù)。又據(jù)傅里葉定律：q=-?（?t/?r）r=R及牛頓冷卻公式：q=h（tw-tf），上式變?yōu)椋簩⑸鲜鰺o因次溫度對r求導(dǎo)后且令r=R時有：上式表明：常物性流體在熱充分發(fā)展段換熱系數(shù)h保持不變。這是熱充分發(fā)展段的重要特性。流動進(jìn)口段與熱進(jìn)口段的長度不一定相等，這取決于Pr。(1)當(dāng)Pr＞1時，流動進(jìn)口段比熱進(jìn)口段短。(2)當(dāng)Pr＜l時，情形正相反。(3)熱進(jìn)口段長度L（紊流：L/d≈
6、10-45）：層流：在常壁溫條件下L/d≈0.05RePr；在常熱流條件下L/d≈0.07RePr。(4)在Pr＝1情況下，當(dāng)流動達(dá)到充分發(fā)展時，換熱也進(jìn)入熱充分發(fā)展段。在進(jìn)口處，邊界層最薄，hx具有最高值，隨后降低。在層流情況下，hx趨于不變值的距離較長。在紊流情況下，當(dāng)邊界層轉(zhuǎn)變?yōu)槲闪骱?，hx將有一些回升，并迅速趨于不變值。HeatTransfer2.熱邊界層與換熱特征分析(5)入口段的熱邊界層薄，表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)高。因此，注意在選擇準(zhǔn)則方程計算時要注意該方程適用的管長條件。HeatTransfe
7、r層流湍流2.熱邊界層與換熱特征分析1.特征速度及定性溫度特征速度：計算Re數(shù)時用到的流速，一般多取截面平均流速。定性溫度：計算物性的定性溫度多為截面上流體的平均溫度（或進(jìn)出口截面平均溫度）。在用實驗方法測定了同一截面上的速度及溫度分布后，采用下式確定該截面上流體的平均溫度：HeatTransfer（二）管流平均溫度換熱平均溫差另外，不同斷面具有不同的tf值，即tf隨x變化，變化規(guī)律與邊界條件有關(guān)。2.熱邊界條件：均勻壁溫（常壁溫）與均勻熱流（常熱流）。HeatTransfer（二）管流平均溫度換
8、熱平均溫差*【湍流：除液態(tài)金屬外，兩種條件的差別可不計。層流：兩種邊界條件下的換熱系數(shù)差別明顯?！?*利用以上兩個式子沿管長積分，即可求得全管長流體的平均溫度。管內(nèi)流體平均溫度①常熱流邊界條件：如圖，此時：tw>tf經(jīng)分析：充分發(fā)展段后：tf呈線性規(guī)律變化tw也呈線性規(guī)律變化此時，管內(nèi)流體的平均溫度進(jìn)口段充分發(fā)展段txtw/tf/tw//tf//其中：tf/、tf//分別為進(jìn)出口斷面流體的平均溫度。為方便起見，一般仍將全管流體的平均溫度記作tf。（二）管流平均溫度換熱平均溫差管內(nèi)流
