對流換熱教程ppt課件(編輯修改稿)
2025-05-25 23:35 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 動時，如橢圓管道、矩形管道等，取當(dāng)量直徑 de作為特征尺寸，即 () 對流換熱計算概述27 換熱計算的一般步驟換熱計算的一般步驟 對流換熱計算概述28? 管內(nèi)強制流動換熱量計算公式的選用? 管內(nèi)流體與管壁之間的對流換熱系數(shù) α受多種因素的影響，比如流體的流態(tài)、流體與壁面的溫差、流體的粘度等，要通過努謝爾數(shù) Nu求出對流換熱系數(shù) α ,就必須根據(jù)適用范圍選擇出正確計算 Nu的公式。表 列出了管內(nèi)強制流動努謝爾數(shù) Nu的計算公式。 管內(nèi)流體強制對流換熱計算管內(nèi)流體強制對流換熱計算 單相流體對流換熱計算29表 管內(nèi)強制流動努謝爾數(shù) Nμ的計算公式 單相流體對流換熱計算30續(xù)表 單相流體對流換熱計算31續(xù)表 單相流體對流換熱計算32? 表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的修正 單相流體對流換熱計算33 單相流體對流換熱計算34? 對流換熱系數(shù)的求解步驟? ① 先由已知條件計算 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)的實用計算式，并注意特征尺寸和定性溫度的確定；? ③ 由已知條件計算或選取有關(guān)修正系數(shù)；? ④ 由實用計算式計算 Nu；? ⑤ 由 Nu值求得對流換熱系數(shù) α。? 【 例 】 水流進(jìn)長度為 L=5 m的直管，從 t′f＝ 25℃ 被加熱到 t″f＝ 35℃ 。管內(nèi)徑 d=20 mm，水在管內(nèi)的流速為 2 m/s。求平均對流換熱系數(shù) α。 單相流體對流換熱計算35? 流體強制橫向流過單管的換熱量計算 管外流體強制對流換熱計算管外流體強制對流換熱計算圖圖 流體橫向流過單管表 單相流體對流換熱計算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。試求冷卻水橫向流過單管時的對流換熱系數(shù)。 表 22 流體橫掠單管計算式中的 C， n值 單相流體對流換熱計算37? 流體強制橫向流過管束? 在實際工程中，流體往往不是掠過單管，而是流過由許多管子組成的管束，例如在管式換熱設(shè)備中，管外流體一般從垂直于管軸心的方向沖刷管束。管束排列方式很多，但以 圖 遍。從 圖 ，順排時流體的流道相對平直，而且當(dāng)流速較低或管間距較小時，易在管的尾部形成滯流區(qū)。叉排時流體的流道是交替收縮和擴張的，流體擾動性較好，只要管的間距設(shè)計合理，其換熱就比順排強烈，但流體的阻力損失大于順排。? 影響對流換熱系數(shù)的因素除了排列方式之外，還有管子排數(shù)、管徑以及管子間距等。流體強制橫向流過管束的各種實用計算式見 表 。 單相流體對流換熱計算38圖 (a)順排； (b)叉排表 見圖 單相流體對流換熱計算39表 單相流體對流換熱計算40 單相流體對流換熱計算41 單相流體對流換熱計算42? 流體自然對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）的自然對流。因此，流體與壁面之間的溫度差是流體產(chǎn)生自然對流的根本原因。? 空間自然對流換熱主要分為兩種類型：一類是流體在較大空間中自然對流，因為空間大，自然對流不受干擾，稱為大空間的自然對流換熱，如室內(nèi)暖氣片與室內(nèi)空氣的換熱；另一類是流體在封閉狹小空間內(nèi)自然對流，冷熱流體相互干擾，稱為有限空間的自然對流換熱，如雙層玻璃窗之間空氣的對流換熱等。 自然對流換熱的計算自然對流換熱的計算 單相流體對流換熱計算43? 大空間自然對流換熱的計算表 單相流體對流換熱計算44表 大空間自然對流換熱方程式中的 c、 n值 單相流體對流換熱計算45續(xù)表 單相流體對流換熱計算46? 有限空間自然對流換熱的計算? 有限空間的自然對流換熱是指在封閉的夾層內(nèi)由高溫壁到低溫壁的換熱過程，且其換熱過程是熱壁和冷壁兩個自然對流過程的組合。封閉夾層的幾何位置可分垂直、水平等情況，如 圖 。圖 單相流體對流換熱計算47 單相流體對流換熱計算48表 有限空間的自然對流換熱 Nu的計算式 單相流體對流換熱計算49? 【 例 】 冷、熱兩個豎直壁面之間夾層的厚度為25mm，高度為 500mm，熱壁面的溫度為 15℃ ，冷壁面的溫度為－ 15℃ ，求夾層之間空氣單位面積的傳熱量。續(xù)表 單相流體對流換熱計算50? 當(dāng)液體與高于其飽和溫度的壁面接觸時，液體就被加熱而沸騰。工質(zhì)在飽和溫度下吸收熱量由液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)的過程稱為沸騰。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（稱汽化核心）不斷地產(chǎn)生、長大，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)部都受到強烈擾動。對同一種流體而言，沸騰對流換熱系數(shù)一般要比無相變的對流換熱系數(shù)高得多，例如在常壓下水的沸騰對流換熱系數(shù)可達(dá) 5104 W/(m2K)，而強制對流時的對流換熱系數(shù)最高值才為 104 W/(m2K)。
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