《理學(xué)對(duì)流換熱》ppt課件-全文預(yù)覽
【正文】 ： 4/34/1212/1 ))(1 0 0()2 0 01)((1 LTTTTC mm???? ?式中 Ω —縱橫比， D/L； Tm —平均溫度，（ T1T2） /2。其 Nu為： )s i (4)2 4 2 0)(90(co ?? ?????? Rau0 . 3 3~.20LD ???上式適用的范圍為： 0＜ Ra＜ 46000?30176。 當(dāng)集熱器傾斜角為 45176。但在設(shè)計(jì)蜂窩時(shí)必須進(jìn) 行認(rèn)真的分析計(jì)算，若參數(shù)選得不得當(dāng)，不僅不起抑制作用，反而 會(huì)增加對(duì)流損失。 對(duì)于空氣，在一面加熱的平行板間作充分發(fā)展的紊流流動(dòng)時(shí)的換 熱公式為： 0 .80. 01 58 R eNu ?只要通道長(zhǎng)度與水力直徑之比約為 10或更小，就必須考慮邊界層 的發(fā)展，因?yàn)樗鼘?dǎo)致 Nu數(shù)的增大。 75176。仍可采用上述各關(guān)聯(lián)式計(jì)算，但需將特征尺寸由管內(nèi)徑改為當(dāng)量直徑 de， A：流體流動(dòng)截面積； Π ：潤(rùn)濕周邊長(zhǎng)度 4eAd ?? 與水平面呈一定傾角的兩平行平板間的換熱系數(shù)，對(duì)于太陽(yáng)能 平板集熱器的性能來(lái)說相當(dāng)重要。 1 1 ( )dl? ??1 dR? ??R——彎管的曲率半徑 Re=230010000時(shí)為過渡流，用湍流公式算出 α 后，再乘以校正系數(shù) f。s 流體被加熱時(shí)： n = ； 流體被冷卻時(shí)： n = 。 ?lh??du??pc223??? tgl ? 應(yīng)用特征數(shù)關(guān)聯(lián)式必須注意： 適用范圍： Re、 Pr、 Gr的范圍 特征尺寸 l：對(duì)流體流動(dòng)和傳熱產(chǎn)生主要影響的尺寸，圓管 —管內(nèi)徑；非圓管 —當(dāng)量直徑。 Reynolds number 確定傳熱時(shí)流體的流動(dòng)形態(tài)，并表明對(duì)換熱的影響。 cp值 愈大 ，流體攜帶熱量的能力愈強(qiáng)， 對(duì)流傳熱的強(qiáng)度愈強(qiáng)。對(duì)于同一液體，其 r比 cp大得多，所以相變時(shí)的 h值比無(wú)相變時(shí)的大。通常把對(duì)流體流動(dòng)和傳熱有決定性影響的尺寸稱為特征尺寸?！? ，而強(qiáng)制對(duì)流的 h值可達(dá)10250 W/(m2 h 的因素 ?流體流動(dòng)的起因 ?流體有無(wú)相變 ?流體的流動(dòng)狀態(tài) ?換熱表面的幾何因素 ?流體的物理性質(zhì) h(1)流體流動(dòng)起因 自然對(duì)流： 流體內(nèi)部冷（溫度 t1）、熱 (溫度 t2)各部分的密度 ρ 不同所產(chǎn)生的浮升力作用而引起的流動(dòng)。 引入邊界層概念的意義： ? 可以有效減小計(jì)算區(qū)域。 湍流 ：流體間相互摻混，無(wú)規(guī)則脈動(dòng)。 ? 膜模型 ：假設(shè)膜內(nèi)為層流流動(dòng)，膜外為湍流，所有熱阻集中在有效膜中。 流體主體中的傳熱主要依靠流體質(zhì)點(diǎn)的位移和混合，基本不存在溫度梯度。 自然界中的種種對(duì)流現(xiàn)象 強(qiáng)制對(duì)流與自然對(duì)流 電子器件冷卻 沸騰換熱原理 空調(diào)蒸發(fā)器、冷凝器 動(dòng)物的身體散熱 對(duì)流傳熱系數(shù)大致數(shù)值范圍 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 。 NOTE： 強(qiáng)制對(duì)流比自然對(duì)流有較好的傳熱效果。167。 強(qiáng)制對(duì)流 (forced convection)： 借助于機(jī)械攪拌或機(jī)械作用而引起的流體質(zhì)點(diǎn)移動(dòng)，稱為強(qiáng)制對(duì)流。工程上利用這種換熱方式來(lái)實(shí)現(xiàn)許多裝置的熱交換問題。流體的導(dǎo)熱系數(shù)一般都比較小，因而在這層中有較大的溫度梯度。 Q 對(duì)流傳熱的膜理論模型 ? 有效膜 ：把過渡區(qū)和湍流主體的傳熱阻力全部疊加到層流底層的熱阻中，在靠近壁面處構(gòu)成的一層厚度為 δ的流體膜。 Ludwig Prandtl 18751953 dyduyx ?? ?普朗特速度邊界層的概念： 層流 ：流體分層流動(dòng)，各層間無(wú)摻混。 邊界層的特點(diǎn)： ? 邊界層厚度 δ t， δ 與壁面尺寸相比是小量，而 δ t與 δ 量級(jí)一致； ? 邊界層內(nèi)速度梯度和溫度梯度很大； ? 流動(dòng)區(qū)域分為邊界層區(qū)和主流區(qū)，主流區(qū)的速度梯度和溫度梯度可忽略； ? 邊界層內(nèi)存在層流和湍流形態(tài)。 ? ?W )(Q ??? tthA w? ?2mW )( Qfw tthAq???牛頓冷卻式 : 只是對(duì)流換熱系數(shù)的一個(gè)定義式，它并沒有揭示 與影響它的各物理量間的內(nèi)在關(guān)系，研究對(duì)流換熱的任務(wù)就是要揭示這種內(nèi)在的聯(lián)系，確定計(jì)算表面換熱系數(shù)的表達(dá)式。于是在重力場(chǎng)內(nèi)，單位體積流體由于密度不同所產(chǎn)生的浮升力為 強(qiáng)制對(duì)流： 由外力（如：泵、風(fēng)機(jī)、水壓頭）作用所產(chǎn)生的流動(dòng) 自然強(qiáng)制 hh ?? ? tgg ??? ???? 221如空氣自然對(duì)流的 h值約為 525 W/(m2 (3) 換熱表面的幾何因素： 內(nèi)部流動(dòng)對(duì)流換熱：管內(nèi)或槽內(nèi) 外部流動(dòng)對(duì)流換熱：外掠平板、圓管、管束 形狀有圓管、翅片管、管束、平板、螺旋板等；傳熱面有水平放置、垂直放置以及管內(nèi)流動(dòng)、管外沿軸向流動(dòng)或垂直于軸向流動(dòng)等；傳熱面尺寸有管內(nèi)徑、管外徑、管長(zhǎng)、平板的寬與長(zhǎng)等。因?yàn)橄嘧儠r(shí)液體吸收汽化熱r(J/kg)變?yōu)檎羝?，或蒸汽放出汽化熱變?yōu)橐后w。 3） 比熱和密度 cp：?jiǎn)挝惑w積流體所具有的熱容量。 綜上所述，表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)是眾多因素的函數(shù)： ( , , , , , , , , )w f ph f v t t c l? ? ? ?? 流體無(wú)相變時(shí)， h= f (u， l， μ,λ ， ρ ， Cp， βgΔt) 根據(jù) π定理 cbpa tglcluKl )()()(h223??????????對(duì)流傳熱中的特征數(shù) 特征數(shù) 特征數(shù)形式 特征數(shù)的物理意義 Nusselt number 表示傳熱膜系數(shù)的特征數(shù)，并表明流體的導(dǎo)熱系數(shù)與換熱器壁幾何尺寸的作用。 物理量 h—傳熱膜系數(shù)； ?—導(dǎo)熱系數(shù)； l—傳熱面的特征幾何尺寸 (管徑或平板高度等 )； Cp—流體的比定壓熱容； ?—流體的膨脹系數(shù)。 R e P ra b cN u K G r? ? ? ?
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