对流换热课件.pptVIP

對於溫差超過以上推薦幅度的情形，可採用下列任何一式計算。（1）迪貝斯－貝爾特修正公式對氣體被加熱時，當氣體被冷卻時，液體受熱時對液體液體被冷卻時（2）採用齊德－泰特公式：定性溫度為流體平均溫度（按壁溫確定），管內徑為特徵長度。實驗驗證範圍為：（3）採用米海耶夫公式：定性溫度為流體平均溫度，管內徑為特徵長度。實驗驗證範圍為：（4）採用格尼林斯基公式：對液體對氣體l為管長;f為管內湍流流動的達爾西阻力係數：範圍為：公式（4）用於氣體或液體時，運算式可進一步簡化如下：對氣體範圍為：對液體範圍為：（2）相似準則之間的關係①各特徵數之間存在著函數關係，如常物性流體外略平板對流換熱特徵數：②整理實驗數據時，即按準則方程式的內容進行。這就解決了實驗數據如何整理的問題（3）判別現象相似的條件①單值性條件相似：初始條件、邊界條件、幾何條件、物理條件②同名的已定特徵數相等③兩種現象相似是實驗關聯式可以推廣應用的條件（4）獲得相似準則數的方法：相似分析法和量綱分析法1)相似分析法：在已知物理現象數學描述的基礎上，建立兩現象之間的一些列比例係數，尺寸相似倍數，並導出這些相似係數之間的關係，從而獲得無量綱量。以圖5-13的對流換熱為例，現象1：現象2：數學描述：與現象有關的各物理力量場應分別相似，即：相似倍數間的關係：?獲得無量綱量及其關係：上式證明了“同名特徵數對應相等”的物理現象相似的特性類似地：通過動量微分方程可得：能量微分方程：貝克來數對自然對流的微分方程進行相應的分析，可得到一個新的無量綱數——格拉曉夫數式中：?——流體的體積膨脹係數K-1Gr——表徵流體浮生力與粘性力的比值(2)量綱分析法：在已知相關物理量的前提下，採用量綱分析獲得無量綱量。a基本依據：?定理，即一個表示n個物理量間關係的量綱一致的方程式，一定可以轉換為包含n-r個獨立的無量綱物理量群間的關係。r指基本量綱的數目。b優點:(a)方法簡單；(b)在不知道微分方程的情況下，仍然可以獲得無量綱量(a)確定相關的物理量(b)確定基本量綱rc例題：以圓管內單相強制對流換熱為例?國際單位制中的7個基本量：長度[m]，品質[kg]，時間[s]，電流[A]，溫度[K]，物質的量[mol]，發光強度[cd]因此，上面涉及了4個基本量綱：時間[T]，長度[L]，品質[M]，溫度[?]?r=4?n–r=3，即應該有三個無量綱量，因此，我們必須選定4個基本物理量，以與其它量組成三個無量綱量。我們選u,d,?,?為基本物理量(c)組成三個無量綱量(d)求解待定指數，以?1為例同理：於是有：單相、強制對流同理，對於其他情況：自然對流換熱：混合對流換熱：強制對流:Nu—待定特徵數（含有待求的h）Re，Pr，Gr—已定特徵數按上述關聯式整理實驗數據，得到實用關聯式解決了實驗中實驗數據如何整理的問題§5-6相似原理的應用相似原理在傳熱學中的一個重要的應用是指導試驗的安排及試驗數據的整理（前面已講過）。相似原理的另一個重要應用是指導模化試驗。所謂模化試驗，是指用不同於實物幾何尺度的模型（在大多數情況下是縮小的模型）來研究實際裝置中所進行的物理過程的試驗。1.相似原理的重要應用：2.使用特徵方程時應注意的問題：（1）特徵長度應該按準則式規定的方式選取特徵長度：包含在相似特徵數中的幾何長度；如：管內流動換熱：取直徑d流體在流通截面形狀不規則的槽道中流動：取當量直徑作為特徵尺度：（2）定性溫度應按該準則式規定的方式選取定性溫度：計算流體物性時所採用的溫度。常用的選取方式有：①通道內部流動取進出口截面的平均值②外部流動取邊界層外的流體溫度或去這一溫度與壁面溫度的平均值。（3）準則方程不能任意推廣到得到該方程的實驗參數的範圍以外參數範圍主要有：數範圍；數範圍；幾何參數範圍。3常見無量綱(準則數)數的物理意義及運算式§5-7內部流動強制對流換熱實驗關聯式1.管槽內強制對流流動和換熱的特徵（1）流動有層流和湍流之分層流： 過渡區： 旺盛湍流：（2）入口段的熱邊界層薄，表面傳熱係數高。層流入口段長度:湍流時:層流湍流（3）熱邊界條件有均勻壁溫和均勻熱流兩種湍流：除液態金屬外，兩種條件的差別可不計層流：兩種邊界條件下的換