杨世铭-陶文铨传热学B第6章.ppt

* * 螺旋管内二次环流强化换热修正 液体 气体 * * ※液态金属 均匀热流条件 均匀壁温条件 适用范围: Ref=3.6×103~9.05×105, Pef=102~104 适用范围： Pef=102~104 其中 * * 分析: 对同一截面形状的通道，均匀热流条件下的Nu数总高于均匀壁温下的Nu数，层流条件下热边界层的影响不可忽略； 等截面直通道，层流充分发展时Nu数与Re数无关，与湍流有较大差别； 以当量直径作为特征长度，不同截面管道层流充分发展的Nu数不相等，此时当量直径仅作为几何参数。 3、管槽内层流强制对流传热关联式 * * ※齐德-泰勒公式(Sieder-Tate) 特征长度：管内径（或当量直径） 定性温度： 适用范围： 实际设备中层流入口段 * * 特征长度：管内径（或当量直径） 定性温度： 适用范围： ～ 实际设备中湍流流段 * * 作业：水在管内受迫流动，质量流量 ， 管内径 ， 。 求（1） 流体平均温度 时， （2）进口流体 （3） * * §6.4 外部强制对流传热的实验关联式 1、流体横掠单管的实验结果 ※特点：边界层的分离 ※沿圆管表面局部表面传热系数的变化 * * ※圆管表面平均表面传热系数的关联式 特征长度：管外径 定性温度： 适用范围：t∞=15.5~980℃，tw=21~1046℃ * * 丘吉尔与朋斯登公式： 定性温度： 适用范围：RePr 0.2 * * ※气体横掠非圆形截面柱体的实验关联式 定性温度： 特征长度 * * 2、流体外掠球体的实验结果 特征长度：球体直径 定性温度：来流温度 适用范围：3.5Re7.6×104， 0.71Pr380 * * 3、流体横掠管束的实验结果 ※管束的排列方式及其对流动与传热的影响 外掠管束在换热器中最为常见 通常管子有叉排和顺排两种排列方式。叉排换热强、阻力损失大并难于清洗 ※影响管束平均传热性能的因素 Re、Pr 排列方式 管排数 管间距 取umax计算 * * 实验关联式 特征长度：外径 特征速度：最大速度 定性温度： * * C、m 的选择 * * ※如卡乌斯卡斯关联式(Zhkauskas) 流体横掠顺排管束平均表面传热系数计算关联式（≥16排） * * * * 第五章主要复习内容 1、流动边界层与热边界层的物理意义及定义 2、流体外掠等温平板传热的层流分析解 * * 3、努歇尔数 特征长度 ：板长 定性温度： 适用范围：层流边界层 意义：大小反映平均对流换热的强弱 4、普朗特数的物理意义 * * 第六章 单相对流传热的实验关联式 * * §6.1 相似原理与量纲分析 1、物理现象相似的定义 ※相似现象： 对于两个同类的物理现象，如果在相应的时刻与相应的地点上与现象有关的物理量一一对应成比例，则称此两现象彼此相似。 ※相似条件 必须为同类现象 物理量一一对应成比例 减少实验次数获得通用规律 非稳态同一时刻各物理量空间分布相似 用相同形式并具有相同内容的微分方程式所描写的现象 相似现象物理量场可用统一的无量纲场表示 * * 2、相似原理的基本内容 （1）同名相似特征数相等 * * （2）同一类现象中相似特征数的数量及其关系 Π定理：一个由n个独立物理量表达的方程式，总可以转换成由n-r个独立的无量纲物理量之间的关系式。r是n个物理量所涉及到的基本量纲的数目。 （3）两个同类物理现象相似的充要条件 ※同名已定特征数相等 ※单值性条件相似 初始条件 边界条件 几何条件 物理条件 由已知量组成的特征数 数值解的唯一性条件 * * 3、导出相似特征数的两种方法 （1）相似分析法 ※参数无量纲化处理 现象相似，已定特征数相等，无量纲解相等 * * ※引入比例系数（相似倍数） 对流传热常用特征数：Re、Pr、Nu、Gr * * （2）量纲分析法 基本量纲 例：管内受迫对流 kg、s、m、K、mol、A、cd * * 时间 长度 质量 温度 n=7 r=4 * * 设三个无量纲参数 * * 同理，对于其它情况： 自然对流换热： 混合对流换热： Nu — 待定特征数 （含有待求的 h） Re，Pr，Gr — 已定特征数 强制对流: * * §6.2 相似原理的应用 1、指导实验安排及数据整理 ※个别实验结果可代表整个