理學(xué)對流換熱ppt課件-文庫吧資料
2025-03-28 06:00本頁面
【正文】 3/12/1 ?特征長度為平板面積的四倍除以板周長。這種型式 的吸熱板， Ra數(shù)和 Nu數(shù)的關(guān)系為： ]1),m a x [ (Nu ncR a?式中 c， n是傾斜角 β 和 V型槽的縱橫比 Ω′ （平均板間距和 V型 槽高度之比）的函數(shù)。 為了改進太陽能集熱器吸收板的輻射性能，建議采用水平方向連 續(xù)起折形成的 V型槽式吸熱板，它和某些聚光型集熱器形狀相似。若空氣壓力為大氣壓，平均溫度 Tm范圍為 280370K，可從下式求得最佳縱橫比： 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。 此式也適用于六角形蜂窩結(jié)構(gòu)，只要把 D改為當量水力直徑即可。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。 以上介紹了加薄板條抑制對流的情況。 當集熱器傾斜角為 45176。其努塞爾數(shù)為： ]1),[(m a xN LRaccu ?式中 c1和 c2可由縱橫比 Ω 得到。但在設(shè)計蜂窩時必須進 行認真的分析計算，若參數(shù)選得不得當，不僅不起抑制作用，反而 會增加對流損失。 如在兩平行平板（其中一板受熱）組成的空間中，放入透明或鏡面 反射材料制成的蜂窩結(jié)構(gòu)來抑制流體的運動。 對于空氣，在一面加熱的平行板間作充分發(fā)展的紊流流動時的換 熱公式為： 0 .80. 01 58 R eNu ?只要通道長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，因為它將導(dǎo)致 Nu數(shù)的增大。 研究太陽能空氣集熱器時，需要知道平行平板間流體做層流或紊 流流動的對流換熱系數(shù)。 75176。 Nu=1時代表了純導(dǎo) 熱情況。仍可采用上述各關(guān)聯(lián)式計算，但需將特征尺寸由管內(nèi)徑改為當量直徑 de， A：流體流動截面積； Π ：潤濕周邊長度 4eAd ?? 與水平面呈一定傾角的兩平行平板間的換熱系數(shù)，對于太陽能 平板集熱器的性能來說相當重要。在其他情況下往往伴有自然對流傳熱。 1 1 ( )dl? ??1 dR? ??R——彎管的曲率半徑 Re=230010000時為過渡流，用湍流公式算出 α 后，再乘以校正系數(shù) f。s 定性溫度：黏度 μw 取壁溫，其余取流體進出口溫度的算術(shù)平均值，但由于壁溫未知，處理如下 加熱時： 冷卻時： 0 . 8 0 . 3 3 0 . 1 40 . 0 2 7 ( ) ( ) ( )pwcdud?? ? ??? ? ??0 .1 4( ) 1 .0 5w?? ? 0 .1 4( ) 0 .9 5w?? ?（ 3）短管 l/d 60時，用以上兩式計算的 α 應(yīng)乘以 管入口效應(yīng)校正系數(shù) ，這時因為管子入口處的流體擾動程度較大，熱阻較小，則 α 較大。s 流體被加熱時： n = ； 流體被冷卻時： n = 。 定性溫度 t：確定特征數(shù)中流體的物性參數(shù) (μ,λ ，ρ ， cp)的溫度。 ?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：對流體流動和傳熱產(chǎn)生主要影響的尺寸，圓管 —管內(nèi)徑；非圓管 —當量直徑。 Grashoff number 表明因受熱引起的自然對流對傳熱的影響 。 Reynolds number 確定傳熱時流體的流動形態(tài)，并表明對換熱的影響。對強制對流也有一定的影響 。 cp值 愈大 ，流體攜帶熱量的能力愈強， 對流傳熱的強度愈強。 2） 粘度 流體的粘度愈大 ， 對流傳熱系數(shù)愈低 。對于同一液體，其 r比 cp大得多，所以相變時的 h值比無相變時的大。在傳熱過程中，有相變化時（如蒸汽在冷壁面上冷凝以及液體在熱壁面上的沸騰），其 h值比無相變時的大很多。通常把對流體流動和傳熱有決定性影響的尺寸稱為特征尺寸。 (2) 流動狀態(tài) 層流湍流 hh ??????????4410102 2 0 02 2 0 0ReReRe 層流 過渡流 （旺盛）湍流 當流體為湍流流動時，湍流主體中流體質(zhì)點呈混雜運動，熱量傳遞充分，且隨著 Re增大，靠近固體壁面的有效層流膜厚度變薄，提高傳熱速率，即 h增大，當流體為層流流動時，流體中無混雜的質(zhì)點運動，所以其 h值較湍流時的小。℃) ，而強制對流的 h值可達10250 W/(m2若流體的體積膨脹系數(shù)為 β ，則 ρ 1與 ρ 2的關(guān)系為 ρ 1=ρ 2（ 1+βΔ t） ,Δ t=(t2t1)。 h 的因素 ?流體流動的起因 ?流體有無相變 ?流體的流動狀態(tài) ?換熱表面的幾何因素 ?流體的物理性質(zhì) h(1)流體流動起因 自然對流： 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。 邊界層概念的適用范圍： 對于流動分離的問題，邊界層概念不適用。 引入邊界層概念的意義： ? 可以有效減小計算區(qū)域。層流底層內(nèi)具有最大的速度梯度。 湍流 ：流體間相互摻混，無規(guī)則脈動。 實際流動 ≈ 邊界層內(nèi)粘性流動 +主流區(qū)無粘性理想流動 實驗發(fā)現(xiàn)：流體近壁面流動時基于粘性力的速度梯度主要存在于近壁面的薄層，主流區(qū)速度梯度很小。 ? 膜模型 ：假設(shè)膜內(nèi)為層流流動，膜外為湍流，所有熱阻集中在有效膜中。 對流傳熱包括以下幾部分： 在對流傳熱中將有明顯溫度梯度的區(qū)域（滯流內(nèi)層和過渡層）稱為 傳熱邊界層 。 流體主體中的傳熱主要依靠流體質(zhì)點的位移和混合，基本不存在溫度梯度。 2) 電子器件 冷卻；3)電風(fēng)扇
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