上海理工大学《传热学》 考研复习5PPT课件
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
定性温度（reference temperature)
18
流动状态:层流，紊流; 对于管内流动,
Re 2200
层流
2200 Re 10 4 过渡流
Re
10 4
（旺盛）湍流
16
五、求解方法 解析解：解微分方程组 数值解：:用计算机 实验方法（理论分析法与实验相结合） 比拟法
17
六、影响对流换热的因素
流速：V h V=0 无对流
物性－表征物质物理特性的物理量 密度（density)，粘性（viscosity)，热导率
(thermal conductivity)，比热（specific heat capacity) 等其他条件相同时，不同的流体换热量不同，就是因 为物性不同 流体及壁面温度
5
2.按有无相变分
单相介质传热:对流换热时只有一种流体. 相变换热:传热过程中有相变发生. 物质有三态,固态,液态,气态或称三相.
相变换热有分为: 沸腾换热:(boiling heat transfer)物质由液态变为气态时 发生的换热.
凝结换热:(condensation heat transfer)物质由气态变为液态 时发生的换热.
外掠其他截面形状柱体
射流冲击换热
大空间自然对流 有限空间自然对流
对流换热
热 热 的对流换热
有相变
沸腾换热
凝结换热
大容器沸腾 管内沸腾
管外凝结
管内凝结
8
二、对流传热的基本公式化 ( h 的确定方式)
qht
W m2
qA h At W
无滑移边界条件 A t
y y0
令上两式相等则有
Aht At
y y0
则
h t
t y y0
9
§5-2 对流换热问题的数学描写
一、假设条件
为简化分析,对于影响常见对流换热问题的主要因素,做如 下假设: (1)流动是二维的; (2)流体为不可压缩的牛顿行流体; (3)流体物性为常数,无内热源; (4)流速不高,忽略粘性耗散(摩擦损失) ; (5)二维
h t t y y0
未知量：u, v, p, t, h
方程： 五个 方程组是封闭的,可求解
实际的变量只有四个u, v, p, t, 在方程上与h无关.
强烈非线性
15
四.定解条件.
1.初始条件 2.边界条件:
第一类边界条件,规定边界上流体的温度分布. 第二类边界条件,给定边界上加热或冷却流体的 热流密度. 为何不用第三类边界条件？
惯性力(inertial force)
压力梯度 (pressure
gradient)
3.能量守恒方程 （energy equation)
体积力
粘性力
(body force) (viscous force)
t u x tv y t a x 2t2 y 2t2
能量变化
对流项
导热项
14
4.换热微分方程
10
二、能量方程的推导.
d
xxt
2t x2
d
y
cpv yvdytytdydx
y
ucptdy
cpu u xdxt xtdxdy
微元控制体
dy t
x
O
x
dx t
y
dyxt
2t X2
dx
vcptdx
11
利用热力学第一定律有
导入的净热量+流入的净热量=系统内的焓增
在x方向上导入的净热量有
2t x2
dxdy
在y方向上导入的净热量
2t y 2
dxdy
在x方向上流入的净热量
ucptdycpuuxdxt xt dxdy
ucptdycpdyutuxtdxudxxt
u x
t dxdx x
cpt
ux dxdy cpuxt
dxdy cp
u x
t dxdxdy x
12
略去高次项后得
cpt
uut dxdy x x
熔化换热(melting heat transfer) 凝固换热(solidification heat transfer) 升华换热(sublimation heat transfer) 凝华换热（sublimation heat transfer ）
6
3.按流动形式分 层流流动换热(laminar heat transfer) 湍流流动换热(turbulent heat transfer)
4.按几何形状 管内(槽道内)流动(flow in ducts ) 外部绕流(around vertical plant)
7
对流换热的分类表
混合对流
对流换热
ห้องสมุดไป่ตู้
无相变
强制对流
自然对流
内部流动
外部流动
圆管内强制对流换热
其他形状截面管道内的
外掠平板的对流换热
外掠单根圆管的对流换 外掠圆管管束的对流换
同理得Y方向上的净热量
cpt
yvvyt dxdy
单位时间内的微元控制体内的焓增
dxdycp
t
代入热力学第一定理得
dxdypct
2t
x2
dxdy
2t y2
dxdy
cpt
u x
u
t x
t
v y
v
yt d
x
d
y
tc p x 2 t2 y 2 t2 t u x y v u x t v y t
t u xtvyt ax2t2y2t2
Dt a2t
D
D D u xv yw z
13
三.对流换热微分方程组. 1.连续性方程(continuity equation) u v 0
x y
2.动量方程(momentum equation)
uuuxvuyFx pxx2u2 y2u2
vuxvvyvFy pyx2v2 y2v2
第五章
对流换热
convection heat transfer
1
标题添加
点击此处输入相 关文本内容
前言
点击此处输入 相关文本内容
标题添加
点击此处输入相 关文本内容
点击此处输入 相关文本内容
2
§5-1 对流换热概说
对流换热:流体流过固体壁面情况下所发生的热量交换.
对流换热以牛顿冷却公式为其基本计算式,既
qht
或对于面积为A的接触面
hAtm
其中t 为换热面积A上的平均温差.约定q 及 总是取正值,因 此t及tm也总是取正值.
3
4
一.对流换热的分类
1.按动力分
①强制对流(forced convection):由于泵,风机,或压差等流体本
身以外的动力产生的流动换热.
②自然对流(natural convection):由于流体的密度差产生的浮 力作用产生的流体流动换热. ③混合对流(mixed convection):自然对流和强制流动换热并存.
18
流动状态:层流，紊流; 对于管内流动,
Re 2200
层流
2200 Re 10 4 过渡流
Re
10 4
（旺盛）湍流
16
五、求解方法 解析解：解微分方程组 数值解：:用计算机 实验方法（理论分析法与实验相结合） 比拟法
17
六、影响对流换热的因素
流速：V h V=0 无对流
物性－表征物质物理特性的物理量 密度（density)，粘性（viscosity)，热导率
(thermal conductivity)，比热（specific heat capacity) 等其他条件相同时，不同的流体换热量不同，就是因 为物性不同 流体及壁面温度
5
2.按有无相变分
单相介质传热:对流换热时只有一种流体. 相变换热:传热过程中有相变发生. 物质有三态,固态,液态,气态或称三相.
相变换热有分为: 沸腾换热:(boiling heat transfer)物质由液态变为气态时 发生的换热.
凝结换热:(condensation heat transfer)物质由气态变为液态 时发生的换热.
外掠其他截面形状柱体
射流冲击换热
大空间自然对流 有限空间自然对流
对流换热
热 热 的对流换热
有相变
沸腾换热
凝结换热
大容器沸腾 管内沸腾
管外凝结
管内凝结
8
二、对流传热的基本公式化 ( h 的确定方式)
qht
W m2
qA h At W
无滑移边界条件 A t
y y0
令上两式相等则有
Aht At
y y0
则
h t
t y y0
9
§5-2 对流换热问题的数学描写
一、假设条件
为简化分析,对于影响常见对流换热问题的主要因素,做如 下假设: (1)流动是二维的; (2)流体为不可压缩的牛顿行流体; (3)流体物性为常数,无内热源; (4)流速不高,忽略粘性耗散(摩擦损失) ; (5)二维
h t t y y0
未知量：u, v, p, t, h
方程： 五个 方程组是封闭的,可求解
实际的变量只有四个u, v, p, t, 在方程上与h无关.
强烈非线性
15
四.定解条件.
1.初始条件 2.边界条件:
第一类边界条件,规定边界上流体的温度分布. 第二类边界条件,给定边界上加热或冷却流体的 热流密度. 为何不用第三类边界条件？
惯性力(inertial force)
压力梯度 (pressure
gradient)
3.能量守恒方程 （energy equation)
体积力
粘性力
(body force) (viscous force)
t u x tv y t a x 2t2 y 2t2
能量变化
对流项
导热项
14
4.换热微分方程
10
二、能量方程的推导.
d
xxt
2t x2
d
y
cpv yvdytytdydx
y
ucptdy
cpu u xdxt xtdxdy
微元控制体
dy t
x
O
x
dx t
y
dyxt
2t X2
dx
vcptdx
11
利用热力学第一定律有
导入的净热量+流入的净热量=系统内的焓增
在x方向上导入的净热量有
2t x2
dxdy
在y方向上导入的净热量
2t y 2
dxdy
在x方向上流入的净热量
ucptdycpuuxdxt xt dxdy
ucptdycpdyutuxtdxudxxt
u x
t dxdx x
cpt
ux dxdy cpuxt
dxdy cp
u x
t dxdxdy x
12
略去高次项后得
cpt
uut dxdy x x
熔化换热(melting heat transfer) 凝固换热(solidification heat transfer) 升华换热(sublimation heat transfer) 凝华换热（sublimation heat transfer ）
6
3.按流动形式分 层流流动换热(laminar heat transfer) 湍流流动换热(turbulent heat transfer)
4.按几何形状 管内(槽道内)流动(flow in ducts ) 外部绕流(around vertical plant)
7
对流换热的分类表
混合对流
对流换热
ห้องสมุดไป่ตู้
无相变
强制对流
自然对流
内部流动
外部流动
圆管内强制对流换热
其他形状截面管道内的
外掠平板的对流换热
外掠单根圆管的对流换 外掠圆管管束的对流换
同理得Y方向上的净热量
cpt
yvvyt dxdy
单位时间内的微元控制体内的焓增
dxdycp
t
代入热力学第一定理得
dxdypct
2t
x2
dxdy
2t y2
dxdy
cpt
u x
u
t x
t
v y
v
yt d
x
d
y
tc p x 2 t2 y 2 t2 t u x y v u x t v y t
t u xtvyt ax2t2y2t2
Dt a2t
D
D D u xv yw z
13
三.对流换热微分方程组. 1.连续性方程(continuity equation) u v 0
x y
2.动量方程(momentum equation)
uuuxvuyFx pxx2u2 y2u2
vuxvvyvFy pyx2v2 y2v2
第五章
对流换热
convection heat transfer
1
标题添加
点击此处输入相 关文本内容
前言
点击此处输入 相关文本内容
标题添加
点击此处输入相 关文本内容
点击此处输入 相关文本内容
2
§5-1 对流换热概说
对流换热:流体流过固体壁面情况下所发生的热量交换.
对流换热以牛顿冷却公式为其基本计算式,既
qht
或对于面积为A的接触面
hAtm
其中t 为换热面积A上的平均温差.约定q 及 总是取正值,因 此t及tm也总是取正值.
3
4
一.对流换热的分类
1.按动力分
①强制对流(forced convection):由于泵,风机,或压差等流体本
身以外的动力产生的流动换热.
②自然对流(natural convection):由于流体的密度差产生的浮 力作用产生的流体流动换热. ③混合对流(mixed convection):自然对流和强制流动换热并存.