传热学-第5章-对流传热的理论基础与工程计算[用].ppt

传热学-第5章-对流传热的理论基础与工程计算[用].ppt

  1. 1、本文档共140页,可阅读全部内容。
  2. 2、有哪些信誉好的足球投注网站(book118)网站文档一经付费(服务费),不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
  3. 3、本站所有内容均由合作方或网友上传,本站不对文档的完整性、权威性及其观点立场正确性做任何保证或承诺!文档内容仅供研究参考,付费前请自行鉴别。如您付费,意味着您自己接受本站规则且自行承担风险,本站不退款、不进行额外附加服务;查看《如何避免下载的几个坑》。如果您已付费下载过本站文档,您可以点击 这里二次下载
  4. 4、如文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“版权申诉”(推荐),也可以打举报电话:400-050-0827(电话支持时间:9:00-18:30)。
查看更多
传热学-第5章-对流传热的理论基础与工程计算[用]

层流(laminar flow) 湍(紊)流(turbulent flow) 过渡流(transition region) 区分流体处于何种流态的特征数为雷诺数,记为Re 确定流态的实验(雷诺试验) 层流—流体只沿着与流道轴心平行的流线流动,或者说在轴线或沿表面方向上作规则的缓慢分层运动,仅有非常微弱的横向(指和流速垂直的方向)混合 湍流—流线处于不规则的状态,除了存在纵向(流动方向)速度外,在流动截面上也存在横向速度。流体内部存在强烈的涡旋运动,处于充分的混合状态。 传热特点 层流-热量传递主要依靠分子扩散作用,即热量传递靠导热。 湍流—热量传递除了导热外,更多地依靠热对流作用 将壁面附近速度存在强烈变化的流体薄层称为速度边界层(Velocity boundary layer) 速度边界层的外缘—主流速度的99%处 速度边界层厚度—壁面至边界层外缘间的距离 Boundary Layer Thickness,记作δ 2 速度边界层的特征 (1)边界层厚度和壁面尺寸相比是一个小量 (2)边界层内速度变化剧烈 壁面处速度梯度最大 主流区速度几乎不变 (3)主流区和边界层区 紧靠壁面的边界层区——考虑流体粘性,实际流体,适用N-S方程。 主流区(free stream region),也称势流区——无粘性,理想流体,采用伯努利方程描述 。 速度梯度极大,粘性力大 边界层内粘性力和惯性力处于同一数量级 (4)边界层厚度沿流动方向是不断增加的 (5)边界层内的流态 ——主流区无粘性,不必考虑流态 ——边界层区,粘性流体,有层流、湍流之分 流态判断准则——雷诺数 ?雷诺,英国物理学家和教育家, 爱尔兰人,对水力学和流体力学的研究做出了重要贡献 1847年他提出了关于热量转移的比拟理论。在大量的实验研究基础上, 1883年他撰文指出,依据作用在流体上的惯性力与粘性力之比的不同管内流动,存在着层流与紊流两种流动状态。通过实验他还发现,流动阻力与速度头之比与雷诺数的某一方次成比例。 平板前缘:δ小,速度梯度大,粘性力大,为层流层流边界层(laminar boundary layer) 特点:层状、有秩序的滑动状流动,各层之间互不干扰 随x的增加,δ逐渐增加,粘性力和惯性力的大小对比要发生变化 在xc后,边界层内惯性力相对强大,使边界层变得不稳定起来——过渡流边界层 随x继续增加,惯性力起主要作用,旺盛湍流边界层 特点:依靠宏观涡旋来传递动量,传递能力强,边界层明显增厚 紧贴壁面的薄层流体:速度梯度极高,粘性力占主导,保持层流特性——层流底层,也称为粘性底层 远离壁面,粘性影响迅速减弱——湍流核心区:速度剖面相对很平坦,惯性力占主导 二者之间缓冲层 贴壁处速度梯度的比较 二 热边界层-温度边界层 1921年,波尔豪森(E.Pohlhausen)提出 壁面附近温度变化的机理 热边界层—将壁面附近温度发生剧烈变化的流体薄层 Thermal boundary layer (2) 热边界层的特点 热边界层区和主流区 ——热边界层区:温度变化非常剧烈 ——主流区:等温流动区域 热边界层厚度也是一个小量 (3)热边界层厚度沿流动方向也不断增加 (4)热边界层内的传热机理取决于层内的流动状态 ——层流:导热占主导地位 ——湍流 层流底层,热传导占主导 紊流核心区,主要依靠热对流 紊流边界层的热阻取决于层流底层的导热热阻 三 两类边界层间的关系 流动边界层——壁面摩擦力对流体速度影响的范围,决于流体的粘性 边界层内速度发生变化,动量也发生变化,边界层厚度反映了流体动量变化的范围 运动粘度反映了流体传递动量能力的大小,因此也称为动量扩散系数 2 、两类边界层是相互影响的 流动和传热同时存在时,两类边界层存在着密切的联系 ——温度边界层通过影响粘度而影响速度边界层 ——热边界层内的传热机理取决于流动边界层内的流动状态 3 Prantl数-Pr数 物理意义—动量扩散能力与热量扩散能力之比 Pr数是一个无量纲的物性参数 3 Prantl数-Pr数 Pr数与流体种类有关 常用流体的Pr数:0.6-4000,如各种气体大致在0.6-0.7 某些油类的Pr数可高达104,液态金属只有10-2 温度对Pr数的影响很大 利用Pr数可以定性地判断两类边界层厚度的相对大小 流体沿平板的层流流动,若两类边界层能同时形成于平板的前缘时 一 对流传热微分方程式 贴壁处的无滑移边界条件——贴壁处流体因粘性作用被滞止而处于无滑移状态 总体而言,固体壁面和流体间是对流传热过程,其换热量可由牛顿冷却定律计算 这样求得的表面传热系数称为局部表面传热系数,更准确地可写为 (1)平

文档评论(0)

yan698698 + 关注
实名认证
内容提供者

该用户很懒,什么也没介绍

1亿VIP精品文档

相关文档