第六章 单相对流传热的实验关联式.ppt

这里流动比较复杂，不能套用层流及湍流的分类。 2. 有限空间自然对流传热 这里仅讨论如图所示的竖的和水平的两种封闭夹层的自然对流传热，而且推荐的关联式仅局限于气体夹层。 夹层内流体的流动，主要取决于以夹层厚度 为特征长度的 数： 当 较小时换热依靠纯导热： 对于竖直夹层，当 对于水平夹层，当 另：随着 的提高，会依次出现向层流特征过渡的流动（环流）、层流特征的流动、湍流特征的流动。 对竖夹层，纵横比 对换热有一定影响。 一般关联式为 ①对于竖空气夹层，推荐以下实验关联式： ②对于水平空气夹层，推荐以下关联式： 式中：定性温度均为 数中的特征长度均为 。 实际上，除了自然对流外，夹层中还有辐射换热，此时通过夹层的换热量应是两者之和。 对竖空气夹层， 的实验验证范围 3. 自然对流与强制对流并存的混合对流 在对流换热中有时需要既考虑强制对流亦考虑自然对流考察浮升力与惯性力的比值 时，自然对流的影响不能忽略； 一般认为， 自然对流对总换热量的影响低于10％的作为纯强制对流； 强制对流对总换热量的影响低于10％的作为纯自然对流； 这两部分都不包括的中区域为混合对流。 而 时，强制对流的影响相对于自然对流可以忽略不计。 上图为流动分区图。其中 数根据管内径 及 计算。定性温度为 混合对流的实验关联式这里不讨论。 推荐一个简单的估算方法： 两种流动方向相同时取正号，相反时取负号。 n之值常取为3。 式中： 为混合对流时的 数，而 、 则为按给定条件分别用强制对流及自然对流准则式计算的结果。 * §6-4 外部流动强制对流换热实验关联式 外部流动：换热壁面上的流动边界层与热边界层能自由发展，不会受到邻近壁面存在的限制。 横掠单管：流体沿着垂直于管子轴线的方向流过管子表面。流动具有边界层特征，还会发生绕流脱体。 边界层的成长和脱体决定了外掠圆管换热的特征。 虽然局部表面传热系数变化比较复杂，但从平均表面换热系数看，渐变规律性很明显。 可采用以下分段幂次关联式： 式中：定性温度为 特征长度为管外径； 数的特征速度为来流速度 实验验证范围： ℃ ， ℃。 C及n的值见表5-5； 对于气体横掠非圆形截面的柱体或管道的对流换热也可采用上式。 注：指数C及n值见下表，表中示出的几何尺寸 是计算 数及 数时用的特征长度。 式中：定性温度为 适用于 的情形。 上述公式对于实验数据一般需要分段整理。 邱吉尔与朋斯登对流体横向外掠单管提出了以下在整个实验范围内都能适用的准则式。 2. 横掠管束换热实验关联式 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。 影响管束换热的因素除 数外，还有：叉排或顺排；管间距；管束排数等。 气体横掠10排以上管束的实验关联式为 后排管受前排管尾流的扰动作用对平均表面传热系数的影响直到10排以上的管子才能消失。 这种情况下，先给出不考虑排数影响的关联式，再采用管束排数的因素作为修正系数。 C和m的值见下表。 式中：定性温度为 特征长度为管外径d； Re数中的流速采用整个管束中最窄截面处的流速。 实验验证范围： C和m的值 对于排数少于10排的管束，平均表面传热系数可在上式的基础上乘以管排修正系数 。 的值引列在下表。 茹卡乌斯卡斯对流体外掠管束换热总结出一套在很宽的 数变化范围内更便于使用的公式如下表所示。 式中：定性温度为进出口流体平均流速； 特征长度为管子外径。 实验验证范围： 按管束的平均壁温确定； 数中的流速取管束中最小截面的平均流速； 流体横掠顺排管束 平均表面传热系数计算关联式（ 16排） §6-5 自然对流换热及实验关联式 自然对流：不依靠泵或风机等外力推动，由流体自身温度场的不均匀所引起的流动。一般地，不均匀温度场仅发生在靠近换热壁面的薄层之内。 例如：暖气管道的散热、不用风扇强制冷却的电器元件的散热 一、自然对流传热现象的特点 1.边界层的速度与温度分布