C对流传热实验关联式ppt课件

1、华北电力大学华北电力大学第六章第六章 单相流体对流传热特征数关联式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迫对流传热 管内强制对流换热流动和换热的特征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湍流换热实验关联式 管槽内层流换热关联式管槽内层流换热关联式 华北电力大学华北电力大学一、管内强制对流换热流动和换热的特征一、管内强制对流换热流动和换热的特征1. 管内的流动状态管内的流动状态 2200Re层流层流 1022004 Re过渡区过渡区 104Re湍流湍流 udRe 采用雷诺数判断采用雷诺数判断华北电力大学华北电力大学流动入口段流动入口段流动充分发展段流

2、动充分发展段换热入口段换热入口段换热充分发展段换热充分发展段流动入口段长度流动入口段长度 l l 的确定的确定层流：层流：湍流：湍流： 05. 0/PrRedl 60/dl0 xt0 xu常量h华北电力大学华北电力大学华北电力大学华北电力大学1. 迪图斯迪图斯-贝尔特贝尔特Dittus-Boelter关联式：关联式：)( 3 . 0)( 4 . 0 ;023. 0fwfwf8 . 0ffttttnPrReNun适用的参数范围：适用的参数范围：60 ; 1607 . 0 ; 10f4fdlPrRe式中取流体平均温度作为定性温度；取管子内径式中取流体平均温度作为定性温度；取管子内径d d为为特征尺

3、度；取截面的平均流速作特征速度。特征尺度；取截面的平均流速作特征速度。气体：气体： 50t水：水： 30t油：油： 10t华北电力大学华北电力大学（1 1温差超过推荐的幅度值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。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。发生变化，从而对换热产生影响。修正方法：修正方法：nnnPrPrcTTccwftwftwft ，或，或华北电力大学华北电力大学 对于方形、椭圆形、

4、环形等形状的截面情况，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可以用当量直径作为特征尺度从而应用以上的准则方程。方程。PAdce4式中：式中：Ac Ac 对为槽道的流动截面积，对为槽道的流动截面积，P P为润湿周长。为润湿周长。华北电力大学华北电力大学 对于较短的管子及常见的尖角入口，推荐以下对于较短的管子及常见的尖角入口，推荐以下的修正系数：的修正系数：7 . 01ldClnltPrReccNuf8 . 0ff023. 0考虑温度和短管修正后的迪图斯考虑温度和短管修正后的迪图斯- -贝尔特关联式贝尔特关联式: :华北电力大学华北电力大学 由于管道弯

5、曲改变了由于管道弯曲改变了流体的流动方向，离心力流体的流动方向，离心力的作用会在流体内产生如的作用会在流体内产生如图所示的二次环流，结果图所示的二次环流，结果增加了扰动，使对流换热增加了扰动，使对流换热得到强化。得到强化。对于气体：对于气体： 对于液体：对于液体： RdcR77. 1133 .101RdcR华北电力大学华北电力大学适用的参数范围：适用的参数范围：1. 齐德齐德泰勒泰勒Sieder-Tate关联式关联式14. 0wf3/1fff)(86. 1ldPrReNu75. 90044. 0 ;1670048. 0 wffPr 2200fRe2)Pr(14. 0wf3/1ffldRe管子处

6、于均匀壁温管子处于均匀壁温华北电力大学华北电力大学)( 66. 3wfconsttNu) ( 36. 4fconstqNuw对于圆管：对于圆管：华北电力大学华北电力大学例题：在一冷凝器中，冷却水以例题：在一冷凝器中，冷却水以1m/s的流速流过内径为的流速流过内径为10mm、长度为、长度为3m的铜管，冷却水的进、出口温度分别的铜管，冷却水的进、出口温度分别为为15和和65，试计算管内的表面传热系数。，试计算管内的表面传热系数。C 40651521ft从附录中水的物性表中可查得从附录中水的物性表中可查得 W/(mK)，6350f.6f106590 .m2/s，314f.Pr 为紊流计算4426ff

7、101052. 1/sm100.6590.01m1m/sReud解：由于管子细长，解：由于管子细长，l/d较大，可以忽略进口段的影响。较大，可以忽略进口段的影响。冷却水的平均温度为冷却水的平均温度为华北电力大学华北电力大学58044 .910.01mK)0.635W/(mffNudhW/(m2K)以上计算没考虑流体物性场不均匀的影响。如果考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定是否需要考虑修正项 。可以首先根据。可以首先根据冷却水的温升确定换热量冷却水的温升确定换热量 ，再用上，

8、再用上面计算的表面传热系数面计算的表面传热系数h和牛顿冷却公式求解壁温。和牛顿冷却公式求解壁温。140wf.4 . 0f8 . 0ffPrRe023. 0Nu4 .9131. 41052. 1023. 04 . 08 . 04ttcqm 华北电力大学华北电力大学 按照概述中的分类外按照概述中的分类外部流动的强制对流换热主部流动的强制对流换热主要有横掠平板、外掠单管要有横掠平板、外掠单管和外掠管束等情况。和外掠管束等情况。6-2 外掠物体时的强迫对流传热外掠物体时的强迫对流传热ftwt华北电力大学华北电力大学一、纵掠平壁换热实验关联式一、纵掠平壁换热实验关联式 （以层流为例）（以层流为例）3/1

9、2/1PrRe332. 0 xxNu 5105Re3/12/1PrRe664. 0Nu局部对流传热系数关联式局部对流传热系数关联式平均对流传热系数关联式平均对流传热系数关联式适用范围适用范围定性温度取定性温度取 特征长度取板长特征长度取板长x x和和l l特征流速取来流速度特征流速取来流速度 tttwm21u华北电力大学华北电力大学二、横掠单管柱对流换热实验关联式二、横掠单管柱对流换热实验关联式1. 流动的特征流动的特征 流体横向绕流流体横向绕流单管时的流动除了单管时的流动除了具有边界层的特征具有边界层的特征外，还要发生绕流外，还要发生绕流脱体，而产生回流、脱体，而产生回流、漩涡和涡束。漩涡和

10、涡束。华北电力大学华北电力大学边界层的成长和脱体决边界层的成长和脱体决定了外掠圆管换热的特定了外掠圆管换热的特征。征。低雷诺数时，回升点反低雷诺数时，回升点反映了绕流脱体的起点。映了绕流脱体的起点。高雷诺数时，第一次回升高雷诺数时，第一次回升是层流转变成湍流的原因，是层流转变成湍流的原因，第二次回升约在第二次回升约在则是由于脱体的缘故。则是由于脱体的缘故。1402. 换热的特征换热的特征华北电力大学华北电力大学3. 平均表面传热系数平均表面传热系数 h 计算的关联式计算的关联式3/1PrRenCNu 式中式中C、n 之值见教材表之值见教材表6-1定性温度取定性温度取 特征长度取管外径特征长度取管外径d d特征流速取来流速度特征流速取来流速度 fwrttt21u华北电力大学华北电力大学三、横掠管束换热实验关联式三、横掠管束换热实验关联式1. 1. 流动和换热的特征流动和换热的特征顺排顺排叉排叉排管束的排列方式有顺排和叉排两种形式。叉排中的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，流动扰动比顺排时要剧烈，因此换热也较强。此外，管束的间距管束的间距s1和和s2及管排数也影响换热强度。及管排数也影响换热强度。华北电力大学华北电力大学zpkwfnfmffccsscNu)()PrPr(PrRe21式中式中c、m 、n、k、p之值见教材表之值