东南大学传热学对流换热总结(课堂PPT)

0.61 W m 8K f
f
0.805 1 06m2/s
Prf
5.42
计算已定准则 Rfe u d 0 2. 820 0 1 15 0 0 6 34.9 7140
选取实验关联式 N f 0 . 0 u R 2 0 f . 8 P f 0 . 4 e 3 0 r . 0 4 . 9 2 1 4 7 3 0 . 8 0 5 . 4 0 . 4 2 2 . 5 5
.
6
•
定性温度：tf
1 2t'f
t"f
11 020 1℃5
2
• 查取物性参数：f 5 . 6 1 8 2 5 W 0 m K ,f / 1 . 1 1 5 6 m 2 / 0 , P 6 s f 8 . 2 r
• 计算已定准则 Rfeu fid11 .6 .1 25 1 86 10 6 0 33.871540
• 选取公式 N f 0 . 0 u R 0 2 f . 8 P f 0 . 4 e 3 0 r . 0 3 . 8 2 1 7 3 4 0 . 8 8 0 . 2 5 0 . 4 7 2 . 8 5
• 计算表面传热系数 h N d fi fu 2.8 5 2 5 0 1 8 .6 8 3 0 1 5 20 52 .4 W 5 m 2 3 K /
计算表面传热系数 h N d f fu 22 .5 1 0 0 .8 6 3 01 789 W 8 m 2/K 8
计算管子内壁温度，根据热平衡原理有
ud 42cpt" ft'f hdtw ltf
twtf
39.7℃
hdl
检查所用公式的适用条件与题目. 是否相符
4
例题
1.6m/s 10℃ 水
28 31
.
5
解：热稳定时，加热器产生的热量等于通过绝热层散失的热 量加上水在管内吸收的热量，所以水在管内吸收的热量为
' 1 2 % 4 . 0 2 1 5 2 % 4 . 2 k 1 1 W
'm cpt" f t'f
t"f
t'f
'
m cp
t'f
选取公式 N m 0 . 0 u R 0 m 2 . 8 P m 0 1 / 3 e 6 0 5 . 0 r6 1 . 0 2 1 6 5 6 0 . 8 0 . 0 0 7 6 1 5 / 3 7 0 2 . 6
计算表面传热系数 hN d m om u 2.6 3 2 2 .1 1 5 2 0 6 1 4 2 0 1.6 9 W m 2/K
到
t“ 34.6℃ f
。管子的内径 d20mm，水在管内的流速
为 u2m/s，求表面传热系数和管内壁温度。
u2m/s
t' 25.3℃ f
l 5m
d20mm
t“ 34.6℃ f
.
3
解：该换热属于管内强制对流换热。
定性温度 t 1t' t" 12.3 53.6 43℃0
2 2 f
f
f
查取物性参数
计算散热量 h tw A t h dtw H t
1 .6 9 3 .1 0 4 .3 1 . 5 7 3 5 1 1 5 6.5 0 W 5 3 5 1 .6 J 5 0
.
10
例题
• 室内有一散热管道，布置如图。试计算该管道的散热量。 假设管道表面温度为50℃，室内空气温度为10℃，管道 的直径为10cm。
在一次对流换热实验中，10℃的水以1.6m/s的速度流入 内径为28mm、外径为31mm、长为1.7m的管子。管子 外表面均匀地缠绕着电阻带作为加热器，其外还包有绝热 层。设加热器总功率为42.05kW，通过绝热层的散热损失 为2％，管材的导热系数为18W/mK。试确定： （1）管子出口处的平均水温； （2）管子外表面的平均温度。
.
9
解：该问题属于外掠圆柱体的对流换热。 定性温度：tm1 2twt1 23 115 2℃3
查取物性参数 m 2 . 1 1 6 2 W 0 m 4 K ,m / 1 . 3 1 5 6 4 m 2 / 0 , P s m 0 . 7 r
计算已定准则 Rm eum od 2 .5 4 31.6 8 8 1 3 0 .4 3 5 5 1 0 2 4 1 3 0 6 0 1 .06 1 0 40 7
对流换热计算
.
1
对流换热计算的主要步骤
• 确定换热类型； • 计算定性温度； • 根据定性温度查取物性参数； • 计算已定准则； • 根据已定准则选取实验关联式； • 核实题目条件与关联式条件是否吻合； • 作相应的修正。
.
2
例题
1.水流过长 l 5m、壁温均匀的直管时，从
t' f
25.3℃ 被加热
• 根据热平衡计算内壁温度 ' hlA tw itf
tw ih 'l A tf h d 'il tf 5 2 3 4 .1 .5 2 2 1 4 1 3 1 1 3 8 0 3 0 1 .7 1 6 5 .5 ℃7
.
7
从管内壁到管外壁进行的热量传递过程为通过圆筒壁的导 热，所以可以根据圆筒壁导热量计算公式计算管外壁温度
uA ' pct'f
4'
udi2cp
441.21Βιβλιοθήκη Baidu03
10 99.791.63.1428103
24.191103 2℃0
要求管外壁温度，必须首先知道管内壁温度。而管内壁温 度的大小与管内流体与管内壁的换热有关，因此应先计算 流体与管内壁的对流换热表面传热系数，此时的换热属于 管内流体强制对流换热。
' two twi 1 ln do
2 l di
tw o '2 1 lld n d o i tw i2 4 3 .1 .2 1 1 1 4 1 3 1 8 .0 7 l2 3 n 6 8 1 .5 7 8.3 ℃9
.
8
例题
一个优秀的马拉松长跑运动员可以在2.5h内跑完全程 （ 41842.8 m）。为了估计他在跑步过程中消耗的热量， 可以作这样的简化：把人体看成是高1.75m、直径为 0.35m的圆柱体，皮肤温度作为柱体表面温度，取31℃； 空气是静止的，温度为15℃。不计柱体两端的散热，试据 此估计一个马拉松长跑运动员跑完全程的散热量（不计出 汗散热的部分）。