華中科技大學(xué)傳熱學(xué)課程32--全文預(yù)覽
【正文】 流取決于無量綱準(zhǔn)則雷諾數(shù) Re 自然對流邊界層從層流變?yōu)槲闪饕踩Q于一個 無量綱準(zhǔn)則數(shù) —— 格拉曉夫數(shù) Gr。 華中科技大學(xué)熱科學(xué)與工程實驗室 HUST Lab of Thermal Science amp。 Engineering 2022/8/24 52 這種流體速度變化的區(qū)域相對于流體沿著平板上升方向（ 圖中的 x方向 ） 的尺度是很薄的 ， 因而可以稱之為自然對流的 速度邊界層 。 Engineering 2022/8/24 50 華中科技大學(xué)熱科學(xué)與工程實驗室 HUST Lab of Thermal Science amp。 53 自然對流換熱計算 自然對流 ：不依靠泵或風(fēng)機等外力推動 ， 由流體自身溫度場的不均勻所引起的流動稱為自然對流 。 華中科技大學(xué)熱科學(xué)與工程實驗室 HUST Lab of Thermal Science amp。 華中科技大學(xué)熱科學(xué)與工程實驗室 HUST Lab of Thermal Science amp。 所以順排和叉排的選擇要全面權(quán)衡 。 Engineering 2022/8/24 43 3 流體橫向流過管束的換熱 管束 （ 長圓柱體束 ） 是由多根長管 （ 長圓柱體 ） 按照一定的排列規(guī)則組合而成的 。 90186。 PrPrPrRe ?????????wfmncNu對于流體擾流圓柱體的平均 Nu數(shù) ， 有多種準(zhǔn)則關(guān)系式 ， 例如茹卡烏斯卡斯的準(zhǔn)則關(guān)系式 華中科技大學(xué)熱科學(xué)與工程實驗室 HUST Lab of Thermal Science amp。 Engineering 2022/8/24 38 高 Re數(shù)時 ， 第一次回升是由于邊界層從層流變?yōu)橥牧鳎坏诙位厣s在 φ=140186。左右的遞降 ， 是由于層流邊界層不斷增厚的緣故 。 Engineering 2022/8/24 36 邊界層的成長和脫體決定了外掠圓管換熱的特征 。之間；而當(dāng) Re105時流動分離點在 φ=140186。 從此點起邊界層內(nèi)緣脫離壁面，如圖中虛線所示，故稱脫體。 考察壓力升高條件下邊界層的流動特征，發(fā)現(xiàn)它與外掠平板的邊界流動不同：在邊界層內(nèi)流體靠本身的動量克服壓力增長而向前流動，速度分布趨于平緩。 Engineering 2022/8/24 32 流體橫掠單管流動除了具有邊界層特征外 ， 還要發(fā)生繞流脫體 ， 而產(chǎn)生回流 、 旋渦和渦束 。 Engineering 2022/8/24 30 華中科技大學(xué)熱科學(xué)與工程實驗室 HUST Lab of Thermal Science amp。?xNu平均換熱系數(shù)計算式 3180 。 Engineering 2022/8/24 27 167。2ffPmfw ttcduttdLh ??? ???代入數(shù)據(jù)得 hL= 比較上述兩步得到的結(jié)果 ， 有 ， 最后解得 L= m。而當(dāng) tw =120℃ 時 ， 查得 ? w =?106 kg/m?s。 ? ?32 ?????????????????????????wfTTldNu 0 0 0 02 2 0 0Re ??????wfTT，氣體 : 華中科技大學(xué)熱科學(xué)與工程實驗室 HUST Lab of Thermal Science amp。 Engineering 2022/8/24 21 對于流體在管內(nèi)（僅限圓管）作層流流動，其在熱充分發(fā)展段對流換熱的平均 Nu數(shù)可由理論計算得 等壁溫邊界條件 Nu= 等熱流邊界條件 Nu= 華中科技大學(xué)熱科學(xué)與工程實驗室 HUST Lab of Thermal Science amp。 Engineering 2022/8/24 20 ② 管內(nèi)層流換熱準(zhǔn)則關(guān)系式 適用范圍 ： Re2200， Pr， RePr d/L10,用于平直管。 Engineering 2022/8/24 19 在平直管計算結(jié)果的基礎(chǔ)上乘以一個大于 1的 修正系數(shù) CR。 對于液體乘以 ? ?nwf ??液體被加熱 n=， 液體被冷卻 n=(物性量的下標(biāo)表示取值的定性溫度 ) 對于氣體則乘以 : ? ?nwf TT氣體被加熱 n=， 氣體被冷卻 n=（ 此處溫度用大寫字符是表示取絕對溫標(biāo)下的數(shù)值 ） 。 與管內(nèi)層流流動不同 ， 管內(nèi)紊流對流換熱受邊界條件的影響不那么敏感 ， 故該計算式既適用于等壁溫邊界條件 ， 也適用于等熱流邊界條件 華中科技大學(xué)熱科學(xué)與工程實驗室 HUST Lab of Thermal Science amp。 Engineering 2022/8/24 14 2 管內(nèi)強制對流換熱的準(zhǔn)則關(guān)系式 ① 管內(nèi)紊流換熱準(zhǔn)則關(guān)系式 當(dāng)管內(nèi)流動的雷諾數(shù) Re≥104時 ， 管內(nèi)流體處于旺盛的紊流狀態(tài) 。)在 ~ 2之間時 ， 可按如下算術(shù)平均溫差計算 ，結(jié)果的差別在 4%以內(nèi) 。ln其中 ， tf’, tf”分別為出口 、 進口截面上的平均溫度 。ln華中科技大學(xué)熱科學(xué)與工程實驗室 HUST Lab of Thermal Science amp。 Engineering 2022/8/24 10 x t tw = C tf 恒壁溫時 當(dāng)管壁溫度為常數(shù)時 ， 流體的溫度隨流動方向按如下指數(shù)規(guī)律變化 ?????? ???? dxSttttt wfwf 4e xp)( 39。 Engineering 2022/8/24 8 熱邊界條件有均勻壁溫和均勻熱流兩種。 華中科技大學(xué)熱科學(xué)與工程實驗室 HUST Lab of Thermal Science amp。 如果出現(xiàn)湍流，湍流的擾動與混合作用又會使表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)有所提高，再逐漸趨向一個定值。 Engineering 2022/8/24 4 如果邊界層在管中心處匯合時流體流動仍然保持層流，那么進入充分發(fā)展區(qū)后也就繼續(xù)保持層流流動狀態(tài)，從而構(gòu)成流體管內(nèi)層流流動過程。 51 管 (槽 )內(nèi)流體受迫對流換熱計算 1 管 (槽 )內(nèi)流動換熱的特點 流體在管內(nèi)流動屬于內(nèi)部流動過程 ， 其 主要特征是 ， 流動存在著兩個明顯的流動區(qū)段 ，即 流動進口 （ 或發(fā)展 ） 區(qū)段 和 流動充分發(fā)展區(qū)段 華中科技大學(xué)熱科學(xué)與工程實驗室 HUST Lab of Thermal Science amp。 51 管 (槽 )內(nèi)流體受迫對流換熱計算 167。 Engineering 2022/8/24 1 第五章 對流換熱計算 167。 Engineering 2022/8/24 2 167。 華中科技大學(xué)熱科學(xué)與工程實驗室 HUST Lab of Thermal Science amp。 Engineering 2022/8/24 5 如果邊界層在管中心處匯合時流體已經(jīng)從層流流動完全轉(zhuǎn)變?yōu)槲?
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