传热学第六章.ppt

※上一章讨论了对流传热原理，知道了对流传热影响因素很多，
微分方程组只能求解个别简单问题。对流传热第一节单相流体的强迫对流传热（1）流动和传热特征【如图6-2a）、b）所示】（P89）图6-2管内强迫对流传热的流动和传热强度示意图a）层流；b）湍流第一节单相流体的强迫对流传热①边界层发展过程②流态判据：雷诺数Re（2）两种典型的热边界条件（P89-90）第一节单相流体的强迫对流传热由图6-3a)可以看出，恒热流时，忽略入口段的影响，流体温度tf(x)和壁面温度tw(x)沿程线性变化，传热温差基本不变，因此，当定型段足够长时，可取定型段的温差，即由图6-3b)可以看出，恒壁温时，局部对流传热温差△tx是不断变化的，一般应取对数平均温差：2、计算公式（P90-92）（1）湍流强迫对流传热（P90-91）②εt为考虑边界层内温度分布对平均对流传热系数影响的
温差修正系数。②εt为温差修正系数：②εt为温差修正系数：液体：③εR为考虑管道弯曲对平均对流传热系数影响的弯管效应修正系数。液体：第一节单相流体的强迫对流传热第一节单相流体的强迫对流传热（2）层流强迫对流传热（P92）※特点：(3)过渡区强迫对流传热（P92）例6-1某换热器中，冷却水以2m/s的速度流过内径为20mm的长铜管，进、出口温度分别为20℃和60℃。设铜管内壁的平均温度为90℃，试计算冷却水侧的对流传热系数及单位管长的传热量。计算雷诺数Re，判定流动状态。计算对流传热量φ或q。﹡例6-2流量为120kg/h的润滑油通过壁温恒定为20℃、内径为13mm的管道，油温从100℃被冷却到60℃，试计算对流传热系数h和所需管长l。②计算雷诺数Re:平均传热温差代入已知数据管内强迫对流传热计算在以下几种情况下一般也采用试算法：二、外掠物体强迫对流传热（P94-99）1、纵掠平壁（P94-95）（1）层流强迫对流传热（2）湍流强迫对流传热（从x=0处即形成湍流边界层,较少）（3）层流+湍流强迫对流传热2、横掠单管（P95-96）①沿着流动方向流体速度渐增而压力渐减；边界层外的流体可近似
作为不存在粘性的理想流体，
速度与压力以2点截面为对称；
而在极薄的边界层内，流体由
于粘性阻力而动能有额外损失，
全部耗尽后流体会出现停滞和
回流现象。第一节单相流体的强迫对流传热流体横掠圆管时，其局部努塞尔数Nuφ随φ角和Re数的变化规律如图6-7所示：（b）随后，由于湍流的发展，Nuφ急升，
达旺盛湍流时，Nuφ达到最大值；③此外，从图中还可发现：（2）计算公式3、横掠管束（P97-99）②管排数：从第二排起，后排管子都处于前排管子的尾流中。
在尾流旋涡的作用下，后排管子的对流传热系数h比前排高,
即h2＞h1,h3＞h2,h4＞h3,···。但经过几排管子以后扰动基本稳
定，hz几乎不再变化。③管束排列方式：管束排列方式对h的影响比较明显。通常管束排列方式有顺排和叉排两种，如图6-8所示。第一节单相流体的强迫对流传热③管束排列方式：（2）计算公式第一节单相流体的强迫对流传热（2）计算公式系数C和指数n、m、k、p的选取见P98表6-3。工程技术中，为强化流体横掠管束时的对流传热，
往往采用肋片管，且管子外形也不一定是圆的，例如
可以是扁圆形、椭圆形等。第一节单相流体的强迫对流传热第一节单相流体的强迫对流传热第一节单相流体的强迫对流传热第一节单相流体的强迫对流传热第一节单相流体的强迫对流传热第二节自然对流传热※传热面上边界层的形成和发展不受周围物体干扰的自然对流
传热称为大空间自然对流传热，否则称有限空间自然对流传热二、大空间自然对流传热（P100-102）1、流动和传热特征1、流动和传热特征自然对流亦有层流与湍流之分。在边界层中，流体质点所受的力，主要是浮升力和粘性力，惯性力相对较小，其影响甚至可以忽略。1、流动和传热特征※层流时，传热热阻主要取决于边界层厚度，因此hx逐渐减小；2、计算公式※这一特征可用来指导实验：只要实验中保持湍流自然对流传
热，实验模型的尺寸可比已定特征数相等所要求的更小一些，
这样并不影响特征数实验关联式的准确性，由于模型尺寸变
小，整个设备变小，实验费用降低。例6-5室温为10℃的大房间中有一个外径为10cm的烟筒，其竖
直部分高1.5m，水平部分长15m。求烟筒的平均壁温为110℃时，
每小时的对流散热量。第二节自然对流传热第二节自然对流传热第二节自然对流传热三、有限空间自然对流传热（P103）﹡四、自然对流与强迫对流并存的混合对流传热由前面讨论可知：一般认为：2、混合对流传热热流量不是强迫对流传热热流量和
自然对流传热热流量的简单叠加，二者相互干扰，
必须用专门的计算式计算。第三节凝结与沸腾传热第三节凝结与沸腾传热※膜状凝结时，蒸汽与冷壁面之间总是隔着一层液膜