传热学青岛科技大学第五章.ppt
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1、第五章 单相对流传热的实验关联式,第五章 对流换热,1,第五章 对流换热,2,5-1 内部流动强制对流换热实验关联式,管槽内强制对流流动和换热的特征 1.流动有层流和湍流之分层流:过渡区:旺盛湍流:,第五章 对流换热,3,2.入口段的热边界层薄,表面传热系数高。层流入口段长度:湍流时:,层流,湍流,第五章 对流换热,4,3.热边界条件有均匀壁温和均匀热流两种。湍流:除液态金属外,两种条件的差别可不计 层流:两种边界条件下的换热系数差别明显。,第五章 对流换热,5,4.特征速度及定性温度的确定 特征速度一般多取截面平均流速。定性温度多为截面上流体的平均温度(或进出口截面平均温度)。5.牛顿冷却公
2、式中的平均温差 对恒热流条件,可取 作为。对于恒壁温条件,截面上的局部温差是个变值,应利用热平衡式:,第五章 对流换热,6,式中,为质量流量;分别为出口、进口截面上 的平均温度;按对数平均温差计算:,第五章 对流换热,7,二.管内湍流换热实验关联式 实用上使用最广的是迪贝斯贝尔特公式:加热流体时,冷却流体时。式中:定性温度采用流体平均温度,特征长度为 管内径。实验验证范围:此式适用与流体与壁面具有中等以下温差场合。,第五章 对流换热,8,实际上来说,截面上的温度并不均匀,导致速度分布发生畸变。一般在关联式中引进乘数 来考虑不均匀物性场对换热的影响。,第五章 对流换热,9,大温差情形,可采用下列
3、任何一式计算。(1)迪贝斯贝尔特修正公式对气体被加热时,当气体被冷却时,对液体,液体受热时液体被冷却时,第五章 对流换热,10,(2)采用齐德泰特公式:定性温度为流体平均温度(按壁温 确 定),管内径为特征长度。实验验证范围为:,第五章 对流换热,11,(3)采用米海耶夫公式:定性温度为流体平均温度,管内径为特征长度。实验验证范围为:,第五章 对流换热,12,上述准则方程的应用范围可进一步扩大。(1)非圆形截面槽道 用当量直径作为特征尺度应用到上述准则方程中去。式中:为槽道的流动截面积;P 为湿周长。注:对截面上出现尖角的流动区域,采用当量直径的 方法会导致较大的误差。,第五章 对流换热,13
4、,(3)螺线管 螺线管强化了换热。对此有螺线 管修正系数:对于气体对于液体,(2)入口段 入口段的传热系数较高。对于通常的工业设备中的尖角入 口,有以下入口效应修正系数:,第五章 对流换热,14,以上所有方程仅适用于 的气体或液体。对 数很小的液态金属,换热规律完全不同。推荐光滑圆管内充分发展湍流换热的准则式:均匀热流边界实验验证范围:均匀壁温边界实验验证范围:特征长度为内径,定性温度为流体平均温度。,第五章 对流换热,15,三.管内层流换热关联式层流充分发展对流换热的结果很多。,第五章 对流换热,16,续表,第五章 对流换热,17,第五章 对流换热,18,定性温度为流体平均温度(按壁温 确定
5、),管内径为特征长度,管子处于均匀壁温。实验验证范围为:,实际工程换热设备中,层流时的换热常常处于入口段的范围。可采用下列齐德泰特公式。,例题5-1,第五章 对流换热实验关联式,19,初温为30的水,以0.875kg/s的流量流经一套管式换热器的环形空间。该环形空间的内管外壁温维持在100,换热器外壳绝热,内管外径为40mm,外观内径为60mm。求把水加热到50时的套管长度,在管子出口截面处的局部热流密度是多少?,解:已知:水在套管式换热器环形空间对立换热相关的几何参数和物性参数。求:(1)套管长度(2)管子出口处的局部热流密度,第五章 对流换热,20,第五章 对流换热,21,例题5-2 14
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