单相流体对流传热...ppt

中国列妥琴 柴轴面 第六章单相流体对流传热 6.1管内受迫对流换热 6.2外掠圆管对流换热 6.3自然对流换热  矿亞天警 传热学 Heat Transfer 6单相流体对流传热 6.1管内受迫对流换热 1.1一般分析 内部强制对流在工程上有大量应用 各类热水及蒸汽管道、换热器等 内部强制对流与外部强制对流 管槽内部强制对流受流道壁面的约束,边界 层的发展受到限制。 IINIIIIIIID (注意与外掠等温平板强制对流的区别 CUMT-SMCE  矿亞天警 传热学 Heat Transfer 6单相流体对流传热 6.1管内受迫对流换热 1.1一般分析 进口段与充分发展段 概念:流体从进入管口开始,经过段距离后,管内断面流速分布和流动状态才能定型,这 段距离称为进口段。此后即为流动充分发展段,其流动状态由Re数确定。 主要特点 1.流动亦分为层流和紊流,管内临界雷诺数Re。=2300 Re<2300,层流;2300<Re<10000过渡区;Re>10000,旺盛湍流区 2.流动充分发展段:径向速度分量为零,轴向速度u不再随x变化 elocity boun:tary layet -velecity profde x CUMT-SMCE  传热学 Heat Transfer 6单相流体对流传热 6.1管内受迫对流换热 1.1一般分析 、进口段与充分发展段 若存在热交换,管内流体平均温度将不断变化,壁面温度t也将发生变化 变化规律取决于边界条件的类型(如常见的:恒热流和恒壁温)。 与流动进口段一样,管内对流换热也存在热进口段和热充分发展段。热充分发展段性质 f(r) h onst const F=R 常物性流体在热充分发展段性质:表面对流传热系数h保持不变 流动进口段与热进口段长度取决于P数。P>1,流动进口段短;Pr<1,热进口段短。 CUMT-SMCE  矿亞天警 传热学 Heat Transfer 6单相流体对流传热 6.1管内受迫对流换热 1.1一般分析 进口段与充分发展段 入口段长度l:层流:W≈0.05RePr(常壁温);l≈007Rer(常热流 湍流:l≈10-45 入口段热边界层厚度湾,局部表面传热系数大 层流底层 素流层 入口段充分发展段 发展段 层流Re<2300 湍流 CUMT-SMCE  矿亞天警 传热学 Heat Transfer 6单相流体对流传热 6.1管内受迫对流换热 1.1一般分析 二、管内流体平均流速与平均温度 1)平均流速 um=udf/f= 丌rudr: 丌R 2)平均温度(确定物性及换热温差) (1)断面方向平均温度:须已知断面速度及温度分布 ∫ Pc, tudf pc udf Ravi (2)管长方向平均温度: dx管段流体获得热量 da=h(w-t)22TRdx=pc unTR'dr d①=q2丌Rlx CUMT-SMCE  矿亞天警 传热学 Heat Transfer 6单相流体对流传热 6.1管内受迫对流换热 d=h, ( -t, ) 2r Rdr=pc, ", tRdt, 1.1一般分析 d①=q2mRh 二、管内流体平均流速与平均温度 2)平均温度(断面方向和管长方向 Lds (2)管长方向平均温度 分别整理上式 R 充分发展段 4变 常热流边界(q= const) pc, L R q=h(w-ty)dy d do 在常热流边界条件下,充分发展段管壁温度、流体温度均呈线性变化,且两者变化速率 相等:进口段受边界层影响,h不断变小,故流体与壁面温差逐渐变大。 在计算平均温差时,取进口和出口两端温差』和』'的算术平均值作为全管长流体与壁 面的平均温差 M=(A+△")/2 进口端:△r=-7 出口端:△r=- CUMT-SMCE 7/27  矿亞天警 传热学 Heat Transfer 6单相流体对流传热 6.1管内受迫对流换热 1.1一般分析 管内流体平均流速与平均温度 2)平均温度(断面方向和管长方向 d2h(t-1) 常壁温边界(L= const) d(t-t), 2h 上式沿管长0到积分 ch dx 2hx In(tw -t, )o 0 PC, umR pc, um R 2/ pc,u R 流体与壁面间温差沿管长呈指数曲线变化,那么全管长流体与壁面平均温差fn 对数平均温差n:△ ( -)-(t-t t =t +At CUMT-SMCE  矿亞天警 传热学 Heat Transfer 6单相流体对流传热