传热学-第6章-单相对流传热的实验关联式.pptVIP

第 6 章 单相对流传热的实验关联式 第6章 单相对流传热的实验关联式 内容要求： 相似原理与量纲分析； 相似原理的应用； 内部强制对流的实验关联式； 外部强制对流传热； 大空间与有限空间内自然对流换热。 6.4 外部强制对流传热 6.4.1 外掠平板的强制对流传热 1. 层流换热 （1）等壁温平板层流换热： 适用条件： （2）常热流平板层流换热： 适用条件： 2. 湍流换热： （2）常热流平板湍流换热： 定性温度：边界层的算术平均温度 。 （1）等壁温平板湍流换热： 适用条件： 6.4.2 流体横掠单管的对流传热： 常数 数值参看表6-5。 定性温度：边界层的算术平均温度 特征长度：管外径 特征流速：主流速度 1. 垂直横掠单管： 2. Churchill-Bernstein流体横掠单管换热： 定性温度：边界层的算术平均温度 适用条件： 3. 气体横掠非圆形截面柱体的特征数关联式 见表6-6。 6.4.3 流体外掠球体的特征数关联式 适用条件： 定性温度：来流温度 特征长度：球体直径 6.4.4 流体横掠管束的特征数关联式 见表6-7，6-8，6-9。 对管内强迫对流换热，为何采用短管和 弯管可以强化流体换热？ 2. 其他条件相同时，同一根管子横向冲刷与 纵向冲刷相比，哪个的表面传热系数大？为什么？ 例　题 3. 20℃，14kPa的空气，以150ｍ/s的速度流过长为1ｍ的平板，平板温度保持150℃。 试问平板单位面积的平均热流量是多少？ 4. 流量为0.8kg的水在直径为2.5cｍ的管内从 35℃加热到40℃，管壁温度为90℃。试问 需要多长的管子才能完成这样的加热？ 例　题 5. 温度为50℃，压力为1.013×105Pa的空气，平行 掠过一块表面温度为100℃的平板上表面，平板 下表面绝热。平板沿流动方向长度为0.2ｍ，宽度 为0.1ｍ，按平板长度计算的雷诺数为4×104。 试确定： （1）平板表面与空气间的表面传热系数和传热量； （2）如果空气流速增加一倍，压力增加 10.13×105Pa，计算表面传热系数和传热量。 6.5 大空间与有限空间内自然对流传热的实验关联式 6.5.1 自然对流传热的特点： 1. 流动的驱动力： 由于温度场的不均匀而引起 密度场的不均匀，并在重力作用 下产生浮升力而引起的流动； 2. 表面传热系数小； 3. 两种类型： 大空间自然对流 有限空间自然对流 5. 自然对流边界层内亦有层流与湍流； 4. 边界层内的速度分布和温度分布 1. 格拉晓夫准数： （1） 定义： （2）物理意义：浮升力和粘性力的相对大小； 反映了自然对流换热的强弱。Gr越大， 自然对流越强。 2. Gr决定自然对流的流态。 6.5.2 自然对流传热的相似特征数 层流： 湍流： 3. 瑞利数Ra 6.5.3 大空间自然对流传热的特征数关联式 定性温度：边界层的算术平均温度 。 1. 均匀壁温边界条件： 由表6-10确定常数C和ｎ的数值。 （1）竖平板或竖圆柱 （2）横圆柱 （3）水平热面朝上（冷面朝下）---式（6-39） （4）水平热面朝下（冷面朝上）---式（6-40） （5）球体的自然对流传热 ---式（6-42） 2. 均匀热流的边界条件： 修正的Gr： （1）对热面向上或向下： 由表6-11确定常数B和m的数值。 6.5.4 有限空间自然对流传热的特征数关联式 竖夹层 ---式（6-46a,b） 水平夹层 ---式（6-46c,d） 例　题 6. 室温为10℃的大房间里，有10cｍ直径的烟囱，其垂直部分高1.3ｍ，水平部分长15ｍ。设烟囱 的平均壁温为110 ℃，求每小时的对流换热量。 7. 计算一个40Ｗ的白炽灯灯泡在27 ℃的静止空气 中的散热，灯泡温度为127℃。设灯泡可近似为 直径50ｍｍ的圆球。确定自然对流换热在白炽灯 功率中所占的百分比。 * * 传热学 6-1 相似原理与量纲分析 6.1.1 物理量相似的定义 1. 几何相似： 几何体的各对应边成比例。 a’ b’ c’ a’’ b’’ c’’ 2. 时间相似： 过程进行的对应时间间隔成比例。 τ τ 充要条件 3. 物理量相似：