传热学第四版第6章.ppt

6-6射流冲击传热的实验关联式 冲击射流具有强烈的换热效果 冲击射流换热方式为气体或液体在压差作用下通过一个圆形或窄缝形喷嘴垂直（或成一定角度）地喷射到被冷却的表面上，从而使受到冲击的区域产生很强的换热效果 6-6射流冲击传热的实验关联式 单个圆喷嘴射流的流场结构及局部换热强度的分布特点 贴壁射流区抵达壁面后，射流向四周沿着壁面流开，形成贴壁射流区 滞止区固体表面上正对喷嘴中心处称为滞止区。这里的局部换热强度特别高，固体表面特别需要强化冷却的地点应位于该区内 6-6射流冲击传热的实验关联式 单个圆喷嘴射流的流场结构及局部换热强度的分布特点 当喷嘴表面离开被冲击物体的相对距离H/D比较大时，局部表面传热系数从滞止点的最高值向四周单调地下降，随r的增加，下降趋势逐渐减缓，在同一r/D下，局部表面传热系数随ReD的升高而升高 6-6射流冲击传热的实验关联式 单个圆喷嘴射流的流场结构及局部换热强度的分布特点 当H/D减少到5左右时，随着ReD的增加，局部表面传热系数的分布开始出现第二个峰值，这一趋势随着ReD的升高而明显增加 6-6射流冲击传热的实验关联式 单个圆喷嘴射流的流场结构及局部换热强度的分布特点 当H/D减少到1左右时，第二个峰值处的局部表面传热系数在ReD较高时已经与滞止点处的值接近。射流离开喷嘴后由于气流的卷吸作用而使流动中的湍流度急剧增加，同时气流到达壁面时，气流与壁面间的剧烈冲击作用也会使气流中的振动增加。这些因素综合作用的结果，导致在一定条件下局部表面传热系数的分布出现第二个峰值 6-6射流冲击传热的实验关联式 6-6射流冲击传热的实验关联式 单个圆形喷嘴射流平均传热特性的实验关联式当圆形射流垂直地冲击到一块温度为tw的等温壁面上时，如果离开喷嘴的射流温度等于环境温度t∞，则按牛顿冷却公式确定表面传热系数时以（ts- t∞）为温差（设ts＞t∞）式中，函数f1、f2及f3分别反映了几何参数、雷诺数及普朗特数的影响，可按以下公式计算 圆形射流滞止点的局部表面传热系数与射流中的湍流脉动度有关，其计算方法可参见文献 6-6射流冲击传热的实验关联式 单个狭缝射流平均传热特性的实验关联式喷嘴出口形状为狭长的长方形，一般其宽度小于长度的十分之一式中，函数f1、f2及f3分别反映了几何参数、雷诺数及普朗特数的影响，可按以下公式计算 作为一种估算，上面各式也可用于x/H4的情形（直至x=0的滞止点处），此时计算值与实验值的偏差在40%左右 思考题、习题 思考题：8 习题 射流冲击换热：10-11 * * * * * * * * * * * * 6-5大空间与有限空间内自然对流传热的实验关联式 自然对流定义由流体自身温度场的不均匀所引起的流动 自然对流传热方式固有的特点 在各种对流传热方式中，自然对流传热的热流密度最低，一般仅10～100W/m2的量级 安全、经济、无噪声，仍然被广泛地应用于多种工业技术中 6-5大空间与有限空间内自然对流传热的实验关联式 自然对流传热现象的特点 边界层中的速度与温度分布 竖壁附近自然对流，由于粘性作用贴壁处速度为零，近壁处流体温度高，密度场不均匀，产生浮力使速度增大，在薄层外缘温度不均匀消失，密度场又变均匀，浮力消失，速度为零 竖壁附近自然对流的温度分布与速度分布情况和理论分析与实测结果的对比图 6-5大空间与有限空间内自然对流传热的实验关联式 层流与湍流 6-5大空间与有限空间内自然对流传热的实验关联式 层流与湍流 6-5大空间与有限空间内自然对流传热的实验关联式 层流与湍流 白色的虚线为被加热圆柱体的轮廓，其外的黑圈为热边界层厚度，最外层的白色框离开圆心则反映了局部换热系数的大小。图中圆柱体上方光滑的尾迹是流动的层流部分，其上流动出现混乱的部分是从层流向湍流的过渡 6-5大空间与有限空间内自然对流传热的实验关联式 自然对流换热的控制方程与相似特征数 x向动量方程 在薄层外，u=v=0 体积膨胀系数α 温压表示的动量方程 6-5大空间与有限空间内自然对流传热的实验关联式 自然对流换热的控制方程与相似特征数以u0、l及Δt=tw-t∞分别作为流速、长度及过余温度的标尺，对温压表示的动量方程无量纲化得 6-5大空间与有限空间内自然对流传热的实验关联式 自然对流换热的控制方程与相似特征数 方程分析法得到，动量方程的特征数为Re数，表示惯性力与粘性力的比值。在自然对流情况下，由于流体速度很小，惯性力较小，使流体流动的动力主要为温压使流体密度变化产生的浮升力，由上面的推导可见表示这一动力的特征数为Gr数，为浮升力与粘性力的比值。即在自然对流情况下，动量方程的特征数为Gr数 根据量纲分析，在强制对流情况下 ，在自然对流情况下，