C 对流传热实验关联式.ppt

梁 秀 俊,传热学 Heat Transfer,第六章 单相流体对流传热特征数关联式6-1 管内强迫对流传热,管内强制对流换热流动和换热的特征 管槽内湍流换热实验关联式 管槽内层流换热关联式,梁 秀 俊,传热学 Heat Transfer,一、管内强制对流换热流动和换热的特征,1.管内的流动状态,层流,过渡区,湍流,采用雷诺数判断,梁 秀 俊,传热学 Heat Transfer,流动入口段,流动充分发展段,换热入口段,换热充分发展段,流动入口段长度 l 的确定,层流：,湍流：,2.流动和换热的入口段及充分发展段,梁 秀 俊,传热学 Heat Transfer,3.局部表面传热系数 hx 的变化,梁 秀 俊,传热学 Heat Transfer,二、管槽内湍流换热实验关联式,1.迪图斯-贝尔特（Dittus-Boelter）关联式：,适用的参数范围：,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。,气体：,水：,油：,梁 秀 俊,传热学 Heat Transfer,2.迪图斯-贝尔特关联式应用范围的扩展,（1）温差超过推荐的幅度值,对于液体：主要是粘性随温度而变化。,对于气体：除了粘性，还有密度和导热系数等。,当温差超过推荐的幅度值后，流体热物性将发生变化，从而对换热产生影响。,修正方法：,梁 秀 俊,传热学 Heat Transfer,（2）非圆形截面通道,对于方形、椭圆形、环形等形状的截面情况，可以用当量直径作为特征尺度从而应用以上的准则方程。,式中：Ac 对为槽道的流动截面积，P为润湿周长。,梁 秀 俊,传热学 Heat Transfer,（3）对于短管（考虑入口效应）,对于较短的管子及常见的尖角入口，推荐以下的修正系数：,考虑温度和短管修正后的迪图斯-贝尔特关联式:,梁 秀 俊,传热学 Heat Transfer,（4）对于弯管的修正,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。,对于气体：,对于液体：,梁 秀 俊,传热学 Heat Transfer,三、管槽内层流换热关联式,适用的参数范围：,1.齐德泰勒（Sieder-Tate）关联式,管子处于均匀壁温,梁 秀 俊,传热学 Heat Transfer,2.层流充分发展换热的 Nu 数,对于圆管：,梁 秀 俊,传热学 Heat Transfer,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，试计算管内的表面传热系数。,从附录中水的物性表中可查得,解：由于管子细长，l/d较大，可以忽略进口段的影响。冷却水的平均温度为,梁 秀 俊,传热学 Heat Transfer,W/(m2K),以上计算没考虑流体物性场不均匀的影响。如果考虑物性场不均匀的影响，必须求出壁面温度，以确定是否需要考虑修正项。可以首先根据冷却水的温升确定换热量，再用上面计算的表面传热系数h和牛顿冷却公式求解壁温。,梁 秀 俊,传热学 Heat Transfer,按照概述中的分类外部流动的强制对流换热主要有横掠平板、外掠单管和外掠管束等情况。,6-2 外掠物体时的强迫对流传热,梁 秀 俊,传热学 Heat Transfer,一、纵掠平壁换热实验关联式（以层流为例）,局部对流传热系数关联式,平均对流传热系数关联式,适用范围,定性温度取 特征长度取板长x和l特征流速取来流速度,梁 秀 俊,传热学 Heat Transfer,二、横掠单管（柱）对流换热实验关联式,1.流动的特征,流体横向绕流单管时的流动除了具有边界层的特征外，还要发生绕流脱体，而产生回流、漩涡和涡束。,梁 秀 俊,传热学 Heat Transfer,边界层的成长和脱体决定了外掠圆管换热的特征。,低雷诺数时，回升点反映了绕流脱体的起点。,高雷诺数时，第一次回升是层流转变成湍流的原因，第二次回升约在则是由于脱体的缘故。,2.换热的特征,梁 秀 俊,传热学 Heat Transfer,3.平均表面传热系数 h 计算的关联式,式中C、n 之值见教材表6-1,定性温度取 特征长度取管外径d特征流速取来流速度,梁 秀 俊,传热学 Heat Transfer,三、横掠管束换热实验关联式,1.流动和换热的特征,顺排,叉排,管束的排列方式有顺排和叉排两种形式。叉排中的流动扰动比顺排时要剧烈，因此换热也较强。此外，管束的间距s1和s2及管排数也影响换热强度。,梁 秀 俊,传热学 Heat Transfer,2.平均表面传热系数 h 计算的关联式,式中c、m、n、k、p之值见教材表6-3。,定性温度取 特征长度取管外径d特征流速取管束中最窄截面处的流速,对于排数少于20排的管束，需要利用管排修正系数修正。见表 6-4。斜向冲刷修正系数见表6-5。,