第八章对流传热

第八章对流传热湍流中心缓冲层缓冲层层流内层对流传热流体中质点发生相对位移而引起的热交换（伴随热传导），一般指流体与固体壁面的传热过程。动量、热量传递同时进行关系复杂。计算时要结合连续性方程、N-S方程和能量方程，计算十分复杂。当湍流的流体流经固体壁面时，将形成湍流边界层,若流体温度与壁面不同，则二者之间将进行热交换。假定壁面温度高于流体温度，则热流便会由壁面流向运动流体中。层流（流动垂直方向导热，流动方向对流传热）湍流主体（对流传热为主）缓冲层（导热和对流）流体与管壁之间的温度分布温度边界层边界层定义(y向距离）u0,t0t0u0,t0t0t0tst0tstsδtδttsxy园管传热：①形成；②汇合；③越来越扁平传热进口段对流传热系数tst0局部对流传热系数流体流过距离L的平均对流传热系数壁面与主体流之间对流传热系数的计算层流下的热量传递δt平板壁面上层流传热的精确解温度边界层δt和速度边界层δ，δt〉δδt〈δδt=δδδtδx0层流下的热量传递N-S方程，连续性方程，能量方程：三个未知未知变量ux、uy、t,（自变量x、y、z）三个方程。如何求解？→非线性偏微分方程。y<<x普兰德边界层方程的精确解步骤：①由N-S方程和连续性方程求得速度分布函数u（x,y),边界层厚度，曳力系数；②由速度分布u和能量方程求解温度分布函数t(x,y)；③由温度分布函数t(x,y)求得对流传热系数h和其它参数。由N-S方程和连续性方程求得速度分布函数u（x,y)②由速度分布u和能量方程求解温度分布函数t(x,y)③由温度分布函数t(x,y)求得对流传热系数h和其它参数。温度边界层与速度边界层的关系：平板壁面上层流传热的近似解设：稳态，二维流动，不可压缩。质量守衡：入＝出能量守衡：入＝出平板壁面上层流传热的近似解质量：1-2-5-6面：3-4-7-8面2-3-7-6面入＝出平板壁面上层流传热的近似解能量：平板壁面上层流传热的近似解称为边界层热流方程。在该方程推导过程中，并未考虑散逸热速率，因而意味着流动并非高速、流体亦不具有很高的粘性。此外，由于在推导时．并未假定流体的流型是层流或是湍流，故该式既适用于层流边界层的传热计算，也适用于湍流边界层的计算。平板壁面上层流传热的近似解平板壁面上层流传热的近似解膜系数：平板壁面上湍流传热的近似解雷诺类似律雷诺首先利用动量传递与热量传递之间的类似性，导出了摩擦系数与对流传热系数之间的关系式，即雷诺类似律。雷诺假设，当湍流流体与壁面间进行动量、热量传递时，湍流中心一直延伸至壁面，故雷诺类似律为一层模型。雷诺类似律湍流：包括分子扩散和涡流扩散，其中涡流扩散占主要部分质量为M的质点由1-1面跳到2-2面，另一质点由2-2面跳到1-1面（交换混合），结果会使热量、动量同时得到交换，二者由质量M联系起来。同理，如果浓度不同，其质量会发生传递（由M联系）1122MMXY雷诺类似律热量：动量：1122MMXY（9-87）雷诺类似律在靠近壁面层流层内层：比较（9-87）与（9-88），当（9-88）雷诺类似律雷诺类似律§4.3.3类比法求二．几种类比关系

1．雷诺类比：

史坦登准数

2．普兰特类比：

3.卡门类似律（8-144）4．柯尔本类比：