冶金傳輸原理-第7章-對流換熱--全文預(yù)覽
【正文】 油冷卻器中對流換熱 ■ 鍋爐中水蒸氣在過熱器中對流換熱及煙氣在管式空氣換熱器 中的對流換熱等 強(qiáng)制對流的換熱計(jì)算 (1)臨界雷諾數(shù) ReC 439。2/)(: fWm TTT ??特征溫度適用對象 —— 雙原子氣體、煙氣。 ，湍流 流， ф ≈ 140176。 WT簡化計(jì)算公式 ： )()/( nlTAh ??一個(gè)大氣壓、 TCP=50℃ 左右，空氣與表面換熱時(shí)，有 )((2)… 如何進(jìn)行實(shí)驗(yàn) 在相似理論指導(dǎo)下實(shí)驗(yàn)，包括以下三方面： （ 1）如何保證模型所得實(shí)驗(yàn)結(jié)果可用于實(shí)物 依據(jù)：相似第一定理（給出了應(yīng)測的物理量） （ 2）如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，保證模型與實(shí)物相似 依據(jù)：相似第二定理（定解條件相似，同名定解條件組成的相似準(zhǔn)數(shù)相同） 相似模型法求解對流換熱問題歸納 ↑ 相似概念 幾何相似 物理相似 相似倍數(shù)、相似轉(zhuǎn)換 ↑ （ 3）如何整理和使用實(shí)驗(yàn)結(jié)果 依據(jù)：相似第三定理（整理成準(zhǔn)數(shù)方程） 如何找出某一物理現(xiàn)象的相似準(zhǔn)數(shù) 對已知數(shù)學(xué)物理方程進(jìn)行相似變換（詳見前述舉例） 獨(dú)立相似準(zhǔn)數(shù) 派生相似準(zhǔn)數(shù) 由于準(zhǔn)則數(shù)通常包括 3個(gè)和 3個(gè)以上的物理量，從而使關(guān)系式中自變量大 大減少，例如，管內(nèi)強(qiáng)迫對流換熱 次次試驗(yàn)次數(shù)由 255156255P r ) ,( R e ,),(26 ?????? fNucdufh p ??? 自然對流的換熱計(jì)算 自然對流邊界層的形成與發(fā)展 （ a) 豎壁 （ b) 橫圓柱 豎壁自然對流局部換熱系數(shù) hx的 沿程變化 xh 自然對流的換熱計(jì)算 一、邊界層的形成與發(fā)展 TW的垂直壁面與 Tf的無限流體接觸時(shí)（ TWTf），產(chǎn)生的溫度分 布和速度分布示于下圖。 溫度的近似模擬 模型設(shè)計(jì) 選擇關(guān)鍵性的特征數(shù) 。 相似模型分析應(yīng)用 模型相似的條件 幾何相似 。 確定后，壓強(qiáng)確定。 相似理論基礎(chǔ) ,0 T??? ?? ??GrTgl ???? 23Gr 稱為 格拉曉夫準(zhǔn)數(shù) ，表示氣體上升力與粘性力之比。力與慣性力的比值。 —雷諾準(zhǔn)數(shù)。39。39。39。39。39。39。239。39。xxxxzzyyxxxgzuyuxuxPzuuyuuxuutu???????????????????????????????????)8(1)(39。39。39。39。39。39。39。39。39。239。39。1??????????????????????????????????????)8(1)(39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。2239。239。這種函數(shù)關(guān)系稱為準(zhǔn)數(shù)方程，表示為： 0),...,( 21 ???? nf為相似準(zhǔn)數(shù)。 該定律指明，實(shí)驗(yàn)時(shí)，必須測量出相似準(zhǔn)數(shù)所包含的一切量。39。 dlCdldtCdtuCu ltu ???兩質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動過程相似，則有 將式（ 3)代入式（ 2），則有 相似理論基礎(chǔ) 1?luCCC ?39。39。dtdluCCCltu ?比較（ 1）式和（ 4)式，有 1?ltuCCC質(zhì)點(diǎn) A,B的運(yùn)動方程分別為 ?????????)2()1(39。39。質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動相似 tctt ?39。3339。1當(dāng)系統(tǒng)一、系統(tǒng)二相似時(shí)，則有 wcwwwwww ???????39。iwi wcw ?相似轉(zhuǎn)換 ???????????一物理量。2239。應(yīng)該與 ??? aT?定義普朗特?cái)?shù) ??? pca??Pr高普朗特?cái)?shù)流體， Pr=幾十 ~104（高粘性油） 低普朗特?cái)?shù)流體， Pr=102（液態(tài)金屬） 中等普朗特?cái)?shù)流體， Pr=~10（氣體、水） ????? 熱邊界層概念 當(dāng)流動邊界層與熱邊界層同時(shí)生成和發(fā)展時(shí)，邊界層厚度取決 于普朗特?cái)?shù) 。熱邊界層外熱邊界層厚度 :T? 以熱邊界層外緣為界將流體分為兩部分：沿 y方向有溫度變化 的熱邊界層和溫度基本上不變的等溫流動區(qū)。用細(xì)小的高靈敏的 測溫元件測出的溫度沿壁面 y方向的變化如下圖所示。 dd x d y d z d tdyyuTyTuC yydyyy ???????? ? ?)()(39。 bd y d z d tdxxuudxxTTCQ xxdxx ???????? ? 同時(shí)間內(nèi)由 x+dx截面流出微元體的熱量為 式（ a） 式（ b） ,并略去高次項(xiàng)，得： )()(39。xQ 39。 綜上所述，有 : —壁面幾何形狀因素。 尺寸：對換熱有決定影響的特征尺寸（板長、管徑等）。,:大流速高強(qiáng)迫對流換熱小流速低自然對流換熱hh..,Re: 大于層流湍流時(shí)的層流和湍流 hhv ?????2. 流動狀態(tài) 對流換熱概述 3. 換熱表面幾何尺寸、形狀、位置 幾何形狀：掠過平板、外掠圓管、 管內(nèi)流動等。,)1(:??????粘性氣體溫度粘性體溫度溫度對粘性的影響：液粘度粘性h 對流換熱概述 物性相互間的聯(lián)系和制約：主要反映在準(zhǔn)則數(shù)值的大小上。 ad y d z d tC T uQ xx ??39。 dyyQ?0 y y y+dy x x+dx x 微元體對流換熱收支情況 JsmsmkgJmkgdx dy dtC T vx???????
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