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*§6-4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。一、概述：1、自然对流的机理：流体沿壁面流动完全是因为壁面与流体之间存在温差，靠近壁面一层流体受热，密度减小，向上运动，冷流体来补充，因而产生浮升力，这样造成流体的运动而不需要外力。所以，壁面与流体之间的温差是流体产生自然对流和换热的根本原因。2、自然对流的特点：a)如图竖直放置的热壁与冷流体接触，在近壁处会形成温度边界层和速度边界层且*δ＝δt在贴壁处由于粘性的作用,速度为零,在边界层外缘因没有温差,速度为零,速度分布具有两头小,中间大的形式。δtub)边界层中的温度分布沿y方向单值下降。*自然对流亦有层流和湍流之分。层流时,换热热阻主要取决于薄层的厚度。旺盛湍流时,局部表面传热系数几乎是常量。c)流体沿壁面的流动,开始为层流,随着流体沿壁面的上升,边界层加厚,流动由层流转变为紊流,换热系数随高度变化,在层流段hx随边界层增厚而减小,在过渡区hx开始增加,旺盛紊流,hx基本不变。*自然对流换热可分成大空间和有限空间两类。大空间自然对流:流体的冷却和加热过程互不影响，边界层不受干扰。反之为小空间自然对流。如图两个热竖壁。底部封闭，只要底部开口时，只要壁面换热就可按大空间自然对流处理。（大空间的相对性）3.自然对流分类*4.数学描述与准则方程：连续性方程:能量方程:动量方程:为体积膨胀系数,理想气体为过余温度为浮升力,是边界层内外不同温度下流体的重力差。*在物理上,数是浮升力/粘滞力的比值。数的增大表明浮升力作用的相对增大。利用相似分析方法,可导得自然对流时的准则数称为格拉晓夫数。它完全由单值性条件给出的物理量组成,所以是已定准则。浮升力粘性力*在自然对流中,用来判别流态用的是Gr数或GrPr的乘积。——雷利数——层流——过渡——紊流在本课程中用Gr数判别流态。*大家应该也有点累了,稍作休息大家有疑问的,可以询问和交流*一.大空间自然对流换热的实验关联式1）由实验可知:气体自然对流关联式为:大空间自然对流中,除了温差、物性影响外,形状及位置也很有关系。如竖圆柱的直径比边界层的厚度大很多时,可认为边界层的发展
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