對(duì)流換熱教程ppt課件(已修改)
2025-05-10 23:35 本頁(yè)面
【正文】 RE GONG XUE JI CHU高等職業(yè)技術(shù)教育建筑設(shè)備類類專業(yè)規(guī)劃教材高等職業(yè)技術(shù)教育建筑設(shè)備類類專業(yè)規(guī)劃教材第二部分單元 7 對(duì)流換熱熱 工 學(xué) 基礎(chǔ)1 對(duì)流換熱的概念及牛頓冷卻公式 ┄┄┄┄┄┄┄ （ 5）單元 7 對(duì)流換熱 對(duì)流換熱的概念 ┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ （ 5）單元 7 對(duì)流換熱 ┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ （ 4） 對(duì)流換熱的機(jī)理 ┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ （ 7） 牛頓冷卻公式 ┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ （ 11） 影響對(duì)流換熱系數(shù)的主要因素 ┄┄┄┄┄ （ 13） 對(duì)流換熱計(jì)算概述 ┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ （ 18） 對(duì)流換熱準(zhǔn)則數(shù) ┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ （ 19） 準(zhǔn)則數(shù)之間的關(guān)系 ┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ （ 23） 定性溫度與特征尺寸 ┄┄┄┄┄┄┄┄┄ （ 25） 換熱計(jì)算的一般步驟 ┄┄┄┄┄┄┄┄┄ （ 28） 單相流體對(duì)流換熱計(jì)算 ┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ （ 29） 管內(nèi)流體強(qiáng)制對(duì)流換熱計(jì)算 ┄┄┄┄┄┄ （ 29） 管外流體強(qiáng)制對(duì)流換熱計(jì)算 ┄┄┄┄┄┄ （ 36）2 自然對(duì)流換熱的計(jì)算 ┄┄┄┄┄┄┄┄┄ （ 43） 沸騰換熱與凝結(jié)換熱 ┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ （ 51）單元 7 對(duì)流換熱 沸騰換熱 ┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ （ 51） 凝結(jié)換熱 ┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ （ 64） 熱管技術(shù) ┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ （ 72）3? 【 知識(shí)點(diǎn) 】? 牛頓冷卻公式，強(qiáng)制對(duì)流換熱，自然對(duì)流換熱，凝結(jié)換熱，沸騰換熱。? 【 能力目標(biāo) 】? 掌握：各種對(duì)流換熱的基本概念。? 理解：強(qiáng)制對(duì)流換熱和自然對(duì)流換熱及其特征。? 熟悉：各公式的適用范圍以及各種相關(guān)參數(shù)的合理選 擇。? 應(yīng)用：能應(yīng)用相關(guān)概念和公式進(jìn)行對(duì)流換熱分析和計(jì) 算。單元 7 對(duì)流換熱4? 對(duì)流換熱是指流體流經(jīng)固體時(shí)流體與固體表面之間的熱量傳遞現(xiàn)象。在這一過程中，不僅有離壁面較遠(yuǎn)處流體的對(duì)流作用，同時(shí)還有緊貼壁面薄層流體的導(dǎo)熱作用。因此，對(duì)流換熱實(shí)際上是一種由熱對(duì)流和導(dǎo)熱共同作用的復(fù)合換熱形式。? 對(duì)流換熱按流體流動(dòng)原因分為強(qiáng)制對(duì)流換熱和自然對(duì)流換熱；按流體是否有相變分為相變對(duì)流換熱和無相變對(duì)流換熱；相變對(duì)流換熱又分為凝結(jié)換熱和沸騰換熱?？梢园褜?duì)流換熱分成以下幾類，如 圖 ： 對(duì)流換熱的概念及牛頓冷卻公式 對(duì)流換熱的概念對(duì)流換熱的概念5圖 對(duì)流換熱分類 對(duì)流換熱的概念及牛頓冷卻公式6? 流體的流動(dòng)狀態(tài)可以分為兩種類型：一種是流體質(zhì)點(diǎn)始終沿流向作直線運(yùn)動(dòng)，質(zhì)點(diǎn)和流層間彼此不摻混，這種流動(dòng)狀態(tài)稱為層流；另一種是流體質(zhì)點(diǎn)不僅有沿流向的運(yùn)動(dòng)，還有垂直于流向的運(yùn)動(dòng)，流層間相互摻混，這種流動(dòng)狀態(tài)稱為紊流。在紊流中，由于流體的質(zhì)點(diǎn)相互摻混，碰撞更為強(qiáng)烈，因此對(duì)流換熱效果會(huì)更強(qiáng)。? 當(dāng)具有粘性的流體流過壁面時(shí)，就會(huì)在壁面上產(chǎn)生粘滯力。粘滯力阻礙了流體的運(yùn)動(dòng)，使靠近壁面流體的速度降低，使直接貼附于壁面的流體近于停滯不動(dòng)，流體速度 u=0。一般地，把從緊貼壁面速度 u=0至速度等于來流速度 u=u∞之間的流體薄層稱為流體的速度邊界層。邊界層的厚度一般很小，如 圖 。 對(duì)流換熱的機(jī)理對(duì)流換熱的機(jī)理 對(duì)流換熱的概念及牛頓冷卻公式7? 以流體在管內(nèi)流動(dòng)為例，流體的流動(dòng)狀態(tài)在沿流向 x軸方向和與流向垂直的 y軸方向都有變化。如 圖 示。 圖 速度邊界層 圖 對(duì)流換熱的概念及牛頓冷卻公式8? （ 1）流體在流動(dòng)方向 x上的流態(tài)變化? 在流體入口處，粘滯力起主導(dǎo)作用，速度梯度相當(dāng)大，流體呈現(xiàn)層流狀態(tài)，形成層流段。流體繼續(xù)流動(dòng)，層流邊界點(diǎn)開始逐漸偏離壁面，向 y方向移動(dòng)。當(dāng)流體到達(dá)一定距離時(shí)，流體的慣性力逐漸強(qiáng)于流體的粘滯力，使邊界層內(nèi)的流動(dòng)變得不穩(wěn)定起來，流態(tài)朝著紊流方向過渡，形成過渡段。隨著流動(dòng)的距離繼續(xù)增加，流體呈現(xiàn)旺盛紊流狀態(tài)，形成紊流段。? （ 2）紊流段中流體在 y方向上的流態(tài)變化? 由于緊貼壁面處的粘滯力仍起主導(dǎo)作用，致使貼附于壁面的極薄層的流體仍保持層流的狀態(tài)，這一薄層流體稱為層流底層。底層之上即為紊流層。 對(duì)流換熱的概念及牛頓冷卻公式9? 當(dāng)流體在壁面上流動(dòng)時(shí)，其緊貼壁面的極薄的層流底層相對(duì)于壁面幾乎是不流動(dòng)的。壁面與流體間的熱量傳遞必須通過這個(gè)層流底層，熱量傳遞的方式只能是導(dǎo)熱這種方式，因此對(duì)流換熱量實(shí)際上就等于層流底層的導(dǎo)熱量。在層流段，沿壁面法線方向上的熱量傳遞主要依靠導(dǎo)熱作用；在紊流段，層流底層內(nèi)的熱量傳遞方式仍然是導(dǎo)熱，這是紊流段主要的熱阻；但在層流底層以外，對(duì)流的作用仍然占主導(dǎo)作用。因此，對(duì)流換熱實(shí)際上是依靠層流底層的導(dǎo)熱和層流底層以外的對(duì)流共同作用的結(jié)果。對(duì)流換熱的熱阻主要集中在流體的層流內(nèi)層內(nèi)，因此減薄層流內(nèi)層的厚度是強(qiáng)化對(duì)流換熱的主要途徑。 對(duì)流換熱的概念及牛頓冷卻公式10 牛頓冷卻公式牛頓冷卻公式 對(duì)流換熱的概念及牛頓冷卻公式11 對(duì)流換熱的概念及牛頓冷卻公式12? 如前所述，對(duì)流換熱是對(duì)流和導(dǎo)熱共同作用的結(jié)果，
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