第八章 对流传热.ppt

第八章 对流传热 温度边界层 边界层定义(y向距离） 对流传热系数 对流传热系数的计算 层流下的热量传递 层流下的热量传递 普兰德边界层方程的精确解 步骤： ①由N-S方程和连续性方程求得速度分布函数u（x,y),边界层厚度，曳力系数； ②由速度分布u和能量方程求解温度分布函数t(x,y)； ③由温度分布函数t(x,y)求得对流传热系数h和其它参数。 由N-S方程和连续性方程求得速度分布函数u（x,y) ②由速度分布u和能量方程求解温度分布函数t(x,y) ③由温度分布函数t(x,y)求得对流传热系数h和其它参数。 平板壁面上层流传热的近似解 平板壁面上层流传热的近似解 平板壁面上层流传热的近似解 平板壁面上层流传热的近似解 平板壁面上层流传热的近似解 平板壁面上层流传热的近似解 膜系数： 平板壁面上湍流传热的近似解 雷诺类似律 雷诺类似律 湍流：包括分子扩散和涡流扩散，其中涡流扩散占主要部分 雷诺类似律 热量： 动量： 雷诺类似律 在靠近壁面层流层内层： 比较（9-87）与（9-88），当 雷诺类似律 雷诺类似律 * 湍流中心 缓冲层 缓冲层 层流内层 对流传热 流体中质点发生相对位移而引起的热交换（伴随热传导），一般指流体与固体壁面的传热过程。动量、热量传递同时进行关系复杂。计算时要结合连续性方程、N-S方程和能量方程，计算十分复杂。 当湍流的流体流经固体壁面时，将形成湍流边界层,若流体温度与壁面不同，则二者之间将进行热交换。假定壁面温度高于流体温度，则热流便会由壁面流向运动流体中。 层流（流动垂直方向导热，流动方向对流传热） 湍流主体（对流传热为主） 缓冲层（导热和对流） 流体与管壁之间的温度分布 u0,t0 t0 u0,t0 t0 t0 ts t0 ts ts δt δt ts x y 园管传热： ①形成； ②汇合； ③越来越扁平 传热进口段 ts t0 局部对流传热系数 流体流过距离L的平均对流传热系数 壁面与主体流之间 δt 平板壁面上层流传热的精确解 温度边界层δt和速度边界层δ， δt〉δ δt〈δ δt=δ δ δt δ x0 N-S方程，连续性方程，能量方程： 三个未知未知变量ux、uy、t,（自变量x、y、z） 三个方程。如何求解？→非线性偏微分方程。 yx 温度边界层与速度边界层的关系： 设：稳态，二维流动，不可压缩。 质量守衡：入＝出 能量守衡：入＝出 质量：1-2-5-6面： 3-4-7-8面 2-3-7-6面 入＝出 能量： 称为边界层热流方程。在该方程推导过程中，并未考虑散逸热速率，因而意味着流动并非高速、流体亦不具有很高的粘性。此外，由于在推导时．并未假定流体的流型是层流或是湍流，故该式既适用于层流边界层的传热计算，也适用于湍流边界层的计算。 雷诺首先利用动量传递与热量传递之间的类似性，导出了摩擦系数与对流传热系数之间的关系式，即雷诺类似律。 雷诺假设，当湍流流体与壁面间进行动量、热量传递时，湍流中心一直延伸至壁面，故雷诺类似律为一层模型。 质量为M的质点由1-1面跳到2-2面，另一质点由2-2面跳到1-1面（交换混合），结果会使热量、动量同时得到交换，二者由质量M联系起来。同理，如果浓度不同，其质量会发生传递（由M联系） 1 1 2 2 M M X Y 1 1 2 2 M M X Y （9-87） （9-88） *