第八章对流传热.pptx

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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 第八章 对流传热 湍流中心 缓冲层 层流内层 对流传热 园管传热: ①形成; ②汇合; ③越来越扁平 传热进口段 y u0,t0 t0 ts 温度边界层 • 边界层定义(y 向距离) x t0 。t ts t0 。t u0,t0 ts t0 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 局部对流传热系数 ts t0 对流传热系数的计算 – 温度边界层。t和速度边界层。, – 。t〉。 – 。t〈。 – 。t=。 层流下的热量传递 • 平板壁面上层流传热的精确解 。t 。 。t 。 x0 层流下的热量传递 N-S方程 , 连续性方程 , 能量方程: 三个未知未知变量ux 、u y 、t,(自变量x 、y 、z) 三个方程 。如何求解? →非线性偏微分方程。 yx 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。 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 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 质量: 1-2-5-6面: 3-4-7-8面 2-3-7-6面 入 =出 平板壁面上层流传热的近似解 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。 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。 雷诺类似律 M 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) • 湍流: 包括分子扩散和涡流扩散 , 其中 涡流扩散占主要部分 M 2 2 X 雷诺类似律 1 1 Y • 动量: M 2 2 X 雷诺类似律 • 热量: 1 1 (9-87) M Y • 比较(9-87) 与(9-88) , 当 雷诺类似律 • 在靠近壁面层流层内层: (9-88) 雷诺类似律 ④用动量传递有关理论、实验手段研究热量传递难题; 雷诺类似律 3. 卡门类似律 (8- 144) 4. 柯尔本类比: 传热j- 因子 Colburn Analogy Reynolds Analogy 史坦登准数 Stanton ’s number 二. 几种类比关系 1. 雷诺类比: 2. 普兰特类比: Prandtl Analogy §4.3.3 类比法求

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