冶金傳輸原理-第7章-對流換熱-(文件)
【正文】 ?????????? 相似理論基礎 glulPluutu ccccccccccccc ????2???對于 A、 B兩項，有 luutuccccc ? 原型、模型相等 ,則 A、 B兩項的相似倍數要滿足下式，即相似指 標等于 1 1?ltuccc將各相似倍數的關系代入得 Hol tul tu ?? 39。的速度場隨時間變化的—均時準數，表示流體—ul tlutHo ?? 相似理論基礎 對于 B、 C兩項有 lPluucccccc?? ? 12 ?uPccc?? Euupup ??2239?！?uPEu ??力的比值。39。39。 )(0230 aArglGa ????????? ?????????? ????????Ar 表示 阿基米德準數 ， 表示由于流體密度差引起的浮力與粘性力之比。 相似理論基礎 若密度差取決于 ，令 表示氣體膨脹系數，則 T? ?代入上式得 確定準數方程 對粘性流體的流動寫成準數方程時為 )1(0),R e ,( ?FrEuHof被決定準數 Eu)2()R e ,( FrHofEu ?準數函數式的簡化 流體管內穩(wěn)態(tài)流動時，可不考慮 。流速及物性參數2uPEu?? 相似理論基礎 由準數方程導出物理方程的經驗式 將各有關物理量代回準數方程則求得所研究物理過程的實驗式，一般稱為物理方程的經驗公式。 定解條件 近似模型法 流體流的穩(wěn)定性 。 定性尺寸和定性溫度 用相似理論求解對流換熱問題時需要注意的幾個方面： 對流換熱系數 h的求解 —— 間接實驗法，即在模型上實驗而不在實物上實驗。 δ T =δ T（ x） . 速度邊界層 —— 壁面 處流體速度為零，速度邊 界層外緣流體仍處于靜止 狀態(tài)，在離壁面某距離處 流體向上流動的速度有一 最大值。 自然對流的換熱計算 71 強制對流的換熱計算 外掠平板 (1)流動特征（見圖 ） (2) 臨界雷諾數（層流 → 湍流） 5105Re ??? ??CCxu)(:)105( R e ??? Nu層流區(qū))(Pr)(:)10Re105( ????? Nu湍流區(qū)(3) 計算平均表面?zhèn)鳠嵯禂档臏蕜t關系式 .。 ?0uRe數很小時（例如 Re10)不會出現分離現象。 上述各公式均為沖擊角為 900的正面沖擊情況。 fff TTT ??度。50:)()1( ℃≯油℃≯水℃≯空氣不宜過大溫差 fW TT ?水≯不宜過大流體粘性系數 ??? 2:)2( ff 強制對流的換熱計算 超出以上限制條件，產生較大誤差， 如下圖所示： 2 1 3 粘度隨溫度變化對速度場 的影響 液體被冷卻時，壁面附近 T↓ ， μ ↑ ， u↓ ， ∵ 流量 Q不變， ∴ 中心處的 u↑ 曲線 2。進入充分發(fā)展段后的對??h 強制對流的換熱計算 （ 3）彎管修正系數 流體在彎管中流動，離心力使流體中形成二次環(huán)流，增加了擾 動，使 h增加。 （ 4）按規(guī)定選用特征流速 (強迫對流換熱準則數關系式中計算 雷諾數 Re所選用的流速稱為特征流速 ) 特征溫度、特征尺寸和特征流速常稱為對流換熱的三大特征量。 對流換熱準則數方程的正確使用 作 業(yè) 138139頁 題 1: 題 2： 157 W/m 題 3： 題 5： 題 8： 題 10： 題 13： 題 17： 第 7章 對流換熱 第 7章 對流換熱 思 考 題 管內湍流對流換熱系數與哪些因素有關？ 對流換熱與導熱有什么聯系和區(qū)別？ 自然對流與強制對流傳熱的機理有哪些不同？ 準數方程與一般物理量方程相比有什么本質的不同？為什么要 將實驗結果整理成準數方程的形式？ Nu數與 Bi數都可以寫成 試問它們有何區(qū)別？ ,?hl由對流換熱微分方程得 hx與 u無關？為什么？ ,0??????? yyTTh? 式中沒有流速 u,能否講 本章結束 第 7章 對流換熱 。 （ 2）按規(guī)定選取特征溫度 Tc(查取流體物性參數的溫度稱為特 征溫度 )。 )()()(3RdRdRR??????對于液體對于氣體螺旋管中形成的二次環(huán)流 強制對流的換熱計算 （ 4）管內 層流 換熱時附加自然對流的影響 則關系式的范圍內，推薦下列準在，管內層流的換熱計算，自然對流受到抑制時10PrReRe 2??ldGrff)(???????????????Wffff ldNu?? 綜合流 —— 自由流動的影響不可忽略的流動 可根據浮升力與慣性力的相對大小來確定流動狀態(tài)（純強迫流 動或綜合流動）。 曲線 1—— 等溫流時的速度分布 曲線 2—— 液體被冷卻時的速度分布 曲線 3—— 液體被加熱時的速度分布 ∵ 壁面處曲線 3的溫度梯度 ＞ 曲線 2 ∴ 加熱液體時的 h ＞ 冷卻液體時的 h 這就是不均勻性物性場 問題：如果液體換為氣體，速度場及 h值如何變化？ 熱邊界層變化與 速度邊界層相似 強制對流的換熱計算 速度場的變形必引起傳熱規(guī)律的變化，從而導致誤差。f TT式（ ）使用的限制條件 .10。7 0 00 0Re1)( 3121dTNummmmmm定性尺寸定性溫度適用范圍：液體?????? 強制對流的換熱計算 管內流動 管內單相流體強迫對流換熱的工程應用 ■ 冷卻水在內燃機氣缸冷卻夾套和散熱器中的對流換熱 ■ 機油在機
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