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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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