對(duì)流換熱教程ppt課件-wenkub
2023-05-13 23:35:23 本頁(yè)面
【正文】 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。? （ 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。 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。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?？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。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。? 【 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。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。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)。邊界層的厚度一般很小，如 圖 。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)。底層之上即為紊流層。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。一般地說，強(qiáng)制對(duì)流的流速較自然對(duì)流高，因而對(duì)流換熱系數(shù)也高。 影響對(duì)流換熱系數(shù)的主要因素影響對(duì)流換熱系數(shù)的主要因素 對(duì)流換熱的概念及牛頓冷卻公式13? （ 2）流體的流態(tài)? 流體的流動(dòng)存在著兩種不同形式的流態(tài)，即層流和紊流。? （ 3）流體的物理性質(zhì)? 流體的物理性質(zhì)如密度 ρ、動(dòng)力粘度 ν、導(dǎo)熱系數(shù) λ以及定壓比熱容 cp等，對(duì)對(duì)流換熱有很大的影響。而對(duì)流換熱有相變時(shí)，流體吸收或放出汽化潛熱。 對(duì)流換熱的概念及牛頓冷卻公式15? （ 5）換熱表面的幾何因素? 幾何因素是指換熱表面的形狀、大小、狀況（光滑或粗糙程度）以及相對(duì)位置等。 對(duì)流換熱的概念及牛頓冷卻公式16? （ 6）管路的振動(dòng)? 當(dāng)換熱介質(zhì)流經(jīng)換熱器管路時(shí)，會(huì)或多或少地引起管路的振動(dòng)，尤其是蒸汽介質(zhì)，會(huì)使振動(dòng)更加明顯。研究的方法大致有以下四種：分析法、實(shí)驗(yàn)法、比擬法、數(shù)值法。因此大多數(shù)基于試驗(yàn)分析的經(jīng)驗(yàn)公式都給出了一個(gè)決定公式中其他物理參數(shù)的溫度，這個(gè)溫度就叫做定性溫度。在使用準(zhǔn)則數(shù)公式時(shí)，要按準(zhǔn)則公式的要求來確定。 管內(nèi)流體強(qiáng)制對(duì)流換熱計(jì)算管內(nèi)流體強(qiáng)制對(duì)流換熱計(jì)算 單相流體對(duì)流換熱計(jì)算29表 管內(nèi)強(qiáng)制流動(dòng)努謝爾數(shù) Nμ的計(jì)算公式 單相流體對(duì)流換熱計(jì)算30續(xù)表 單相流體對(duì)流換熱計(jì)算31續(xù)表 單相流體對(duì)流換熱計(jì)算32? 表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的修正 單相流體對(duì)流換熱計(jì)算33 單相流體對(duì)流換熱計(jì)算34? 對(duì)流換熱系數(shù)的求解步驟? ① 先由已知條件計(jì)算 Re，再根據(jù) Re值判斷管內(nèi)流態(tài)；? ② 根據(jù)管內(nèi)流態(tài)（層流、紊流或過渡流）和適宜范圍，選用相應(yīng)的實(shí)用計(jì)算式，并注意特征尺寸和定性溫度的確定；? ③ 由已知條件計(jì)算或選取有關(guān)修正系數(shù)；? ④ 由實(shí)用計(jì)算式計(jì)算 Nu；? ⑤ 由 Nu值求得對(duì)流換熱系數(shù) α。 單相流體對(duì)流換熱計(jì)算35? 流體強(qiáng)制橫向流過單管的換熱量計(jì)算 管外流體強(qiáng)制對(duì)流換熱計(jì)算管外流體強(qiáng)制對(duì)流換熱計(jì)算圖圖 流體橫向流過單管表 單相流體對(duì)流換熱計(jì)算36? 【 例 】 已知管外徑 d＝ 20 mm，水溫 tf＝ 20℃ ，管壁溫 tw＝ 30℃ ，水流速 u= m/s。從 圖 ，順排時(shí)流體的流道相對(duì)平直，而且當(dāng)流速較低或管間距較小時(shí)，易在管的尾部形成滯流區(qū)。 單相流體對(duì)流換熱計(jì)算38圖 (a)順排； (b)叉排表 見圖 單相流體對(duì)流換熱計(jì)算39表 單相流體對(duì)流換熱計(jì)算40 單相流體對(duì)流換熱計(jì)算41 單相流體對(duì)流換熱計(jì)算42? 流體自然對(duì)流換熱是指流體與固體壁面相接觸，由于兩者溫度不同，靠近壁面的流體受壁面溫度的影響，造成流體溫度和密度的改變，流體主體與固體壁面附近的流體間因存在密度的差異而形成浮力，結(jié)果導(dǎo)致固體壁面附近的流體上升（或下降）和流體主體的流體下降（或上升）的自然對(duì)流。封閉夾層的幾何位置可分垂直、水平等情況，如 圖 。沸騰的特征是液體內(nèi)部不斷地產(chǎn)生氣泡，這些氣泡在換熱表面上的某些地點(diǎn)（稱汽化核心）不斷地產(chǎn)生、長(zhǎng)大，脫離壁面，并穿過液體層進(jìn)入上部的氣相空間，使換熱表面和液體內(nèi)部都受到強(qiáng)烈擾動(dòng)。 沸騰換熱沸騰換熱 沸騰換熱與凝結(jié)換熱51? 沸騰按發(fā)生的場(chǎng)合可分為大容器沸騰（或稱池內(nèi)沸騰）和管內(nèi)沸騰（或稱有限空間沸騰、受迫流動(dòng)沸騰）兩種。 沸騰換熱與凝結(jié)換熱52? 無論是大容器
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