管内强制对流传热ppt课件.ppt

传热学,内部流动强制对流传热,一、管内强制对流传热流动和换热的特征,1. 管内的流动状态,Re2300 层流,2300104 过渡区,Re104 湍流,（采用雷诺数判断）,2. 流动和换热的入口段及充分发展段,速度边界层,流动的入口段,流动的充分发展段,温度边界层,换热的入口段,换热的充分发展段,hx不再发生变化,3. 强制对流传热特征数关联式,努赛尔数,雷诺数,普朗特数,其中:确定流体物性参数（、Pr 等）的温度称为定性温度；l 称为特征尺度（或特征尺寸）；u 称为作特征速度。,1. 迪图斯-贝尔特（Dittus-Boelter）关联式：,式中:取流体平均温度作为定性温度；取管子内径d为特征尺度；取截面的平均流速作特征速度。,二、湍流换热实验关联式,1. 迪图斯-贝尔特（Dittus-Boelter）关联式：,二、湍流换热实验关联式,适用的参数范围：,对于弯管,由于管道弯曲改变了流体的流动方向，离心力的作用会在流体内产生如图所示的二次环流，结果增加了扰动，使对流换热得到强化。,对于短管（考虑入口效应）,修正系数：,考虑弯管和短管修正后的迪图斯-贝尔特关联式:,三、管内层流换热关联式,适用的参数范围：,1.入口段关联式:齐德泰勒（Sieder-Tate）关联式,管子处于均匀壁温,2. 层流充分发展换热的 Nu 数,对于圆管：,对于其它截面，可参考相关资料。,（1）利用雷诺数判断流动的状态;,四.总结管内对流传热的一般步骤,（2）选用合适的实验关联式;,（3）计算出努塞尔数，进一步得到表面传热系数;,（4）根据牛顿冷却公式计算出对流传热量。,例题：在一冷凝器中，冷却水以1m/s的流速流过内径为10mm、长度为3m的铜管，冷却水的进、出口温度分别为15和65。忽略对流传热温差的影响，试计算管内的表面传热系数。,可查得水的物性参数为：,解：冷却水的平均温度为,= 5804W/(m2K),l/d=3/0.0160,圆管内对流传热问题，流速1m/s，内径10mm，管长3m，水的进、出口温度分别为15和65。计算管内的表面传热系数。,选用迪图斯-贝尔特关联式,5804W/(m2K),练 习,定性的画出管内层流强制对流传热的局部表面传热系数 hx 的沿程变化。有一管壳式换热器，已知换热管的内径为17mm，单程管子的根数为50根，单程管长为4m。热水走管程，热水的流量为33t/h，热水的进、出口温度分别为55和45。试计算该换热器管内侧的表面传热系数。有一外径为140mm蒸汽管道，其外侧敷设有厚度为30mm的保温材料，保温层外侧壁温为50，室外空气温度为10，空气以3m/s的速度横向吹过该管道，试计算单位管长上该管道的对流散热量。,横掠圆管的对流传热问题,Nu = f ( Re , Pr ),再见！,