《传热学》第6章单相对流换热的实验关联式.pptx

第六章

单相对流传热的实验关联式;本章主要内容;(1)变量太多;物理现象相似：对于同类的物理现象，在相应的时刻与相应的地点上与现象有关的物理量一一对应成比例。;3物理相似的基本概念;;;流体在圆管内稳态流动时速度场相似问题;流体外掠平板对流换热边界层温度场相似问题;若两个对流换热现象相似，它们的温度场、速度场、粘度场、热导率场、壁面几何因素等都应分别相似;证明：外掠平板、二维、稳态、强制层流换热；

物性为常量、无内热源;;;已假设这两个现象相似，故各物理量场应分别相似;代入第一个方程组中：;与第二个方程组进行比较;相似的定义：描述相似现象的方程组是相同的;相似的定义：描述相似现象的方程组是相同的;——相似准则（无量纲）;对于自然对流换热：浮升力的影响;例：外掠平板、二维、稳态、强制层流换热；

物性为常量、无内热源;边界条件：;;;整理，得：;由能量方程：;同理，对于其他情况：;模化试验应遵循的原则;2定性温度、特征长度和特征速度;2）特征长度：包含在相似特征数中的几何长度；Re、Gr、Nu中的长度;3、实验数据的整理方法;图解法

平均值法

最小二乘法;1.管槽内强制流动与换热的特点;1.2流动有层流和湍流之分

层流：

过渡区：

旺盛湍流：;1.3流动入口段：速度边界层厚度由零发展到汇合于通道中心;1.4两种典型边界条件下（均匀热流与均匀壁温），换热入口段的平均温度曲线;截面平均温度;2管内湍流强制对流换热实验关联式;△t=tw-tf;当流体与管壁之间的温差较大时，因管截面上流体温度变化比较大，流体的物性受温度的影响会发生改变，尤其是流体黏性随温度的变化导致管截面上流体速度的分布也发生改变，进而影响流体与管壁之间的热量传递和交换。;液体被加热n=0.11，液体被冷却n=0.25(物性量的下标表示取值的定性温度);弯曲管道流动情况示意图;;3管内层流换热关联式

层流充分发展对流换热的结果很多。;续表;;当雷诺数Re2300时管内流动处于层流状态，由于层流时流体的进口段比较长，因而管长的影响通常直接从计算公式中体现出来。这里??出Sieder-Tate（齐德－泰特）的准则关系式：;例1.水以2m/s的流速通过φ55×2.5mm，长2m的钢管去冷却套管换热器中环隙中的苯，已知水温由25℃升高到55℃，试计算(1）水对管壁的h，

(2)?若将水流量提高30%，在其它条件相同的情况下，水对管壁的给热系数又为多少？;解：（1）水的定性温度t定=（25+55）/2=40℃

从附录中查水的物性常数（p563）;(2)在其它条件相同的情况下，水流量提高30%;;而当tw=120℃时，查得

?w=22.8?10-6kg/m?s。;雷诺数Re=1.18?1032300，为层流。

假设l?0.916m，;;;;流体横掠单管时的流动状态;２、换热情况与计算关联式;n;外掠管束;管壳式换热器;;1、流动和换热情况;后几排管子的表面传热系

数是第一排的1.3~1.7倍;2、表面传热系数的计算关联式;顺排：;上式仅适用于流体流动方向与管束垂直，即冲击角

的情况;例3在一锅炉内，烟气横掠4排管组成的叉排管束，已知管外径d=60mm，s1/d=2，s2/d=2。烟气平均温度为tf=600℃，管壁温度为tw=120℃。烟气通道最窄处平均速度为umax=8m/s。求管束平均表面传热系数。;定性温度为tf=600℃，;查表6-9（P261）得：;1.概述;层流：;2自然对流换热的数学描述;流体物性除浮升力项中的密度外均

为常量——Boussinesq假设;假设：密度与温度保持线性关系;无量纲温度：;Grashofnumber

格拉晓夫数;3无限空间自然对流换热特征数关联式;;定性温度为

特征长度为矩形短边长;;有限空间自然对流换热：热由封闭的有限空间高温壁传到它的低温壁的换热过程;扁平矩形封闭夹层

竖壁夹层

水平夹层

倾斜夹层;（2）夹层厚度?与高度H之?/H比较小（小于0.3），夹层内冷、热壁上两股流动边界层相互结合和影响，出现行程较短的环流；夹层中可能有若干个环流。;（1）热面在上：冷热面之间无流动发生；

若外界扰动，则应按

导热问题分析;例3热电厂中有一水平放置的蒸汽管道，保温层外径为400mm,壁温tw为50℃，周围空气的温度t0为20℃。试计算蒸汽管道外壁面的对流散热损失。;P269查得，C=0.48，n=1/4;作业