哈工大传热学 第6章对流换热15-17分解

0.667
,
c 0.333 p
,
, d 0.417 0.25
结论：规律一致！
第16讲 对流换热公式概论
4
（1）局部对流换热系数的规律
外 转捩点与脱体点（分离点：80o—140o之间）
掠 圆
（2）外掠单管换热公式
管 对 流 公
Nu f
Prf0.37
Prf Prw
0.25
C Renf
式
P164——（6-13）及表6-1
Nu
C
Ren
Pr
m
Prf Pr w
0.25
S S//
p
z
管 P165——（6-14）及表6-2、表6-3
对 定型尺寸、定性温度、特征速度的规定
流 适用范围：Pr、Re
公
式 一般规律：（1）叉排优于顺排，尾部漩涡的影响
（2）后排优于前排，20排的极限
（3）横掠优于纵掠
（4）不适用于肋片管管束
（4）由（ tfo1， H11 ）和（ tfo2， H12 ）确定直线函数1 （5）由（ tfo1， H21 ）和（ tfo2， H22 ）确定直线函数2
（6）两条直线的交点温度即为正确出口温度
第16讲 对流换热公式概论
本 讲 小 结
6
思考题
• 1.对流换热是如何分类的? 影响对流换热的主要物理因素. • 2.对流换热问题的数学描写中包括那些方程? • 3.自然对流和强制对流在数学方程的描述上有何本质区别? • 4.从流体的温度场分布可以求出对流换热系数(表面传热系 数),
*** ***
第15讲 管内强迫对流分析
1
（1）进口段与充分发展段
本 （2）断面平均流速与平均温度
讲
内 容
（3）管长方向的力平衡与热平衡方程
（4）常热流与定壁温条件的管长温度变化规律 以及管长平均温度
第16讲 对流换热公式概论
（1）外掠平板公式总结
本 （2）管内强迫对流换热公式 讲 内 容 （3）外掠圆管对流换热公式
式 对于平均值，有公式（5-43）
（4）定型尺寸：全板长（或距起点距离）t
定性温度： （常壁温）
tm
特征速度：主流速度
f
2
tw
第16讲 对流换热公式概论
3
（1）注意公式计算的是局部值还是平均值 ——大部分为全管长的平均值
管 （2）特别注意准则关联式对以下三个量的规定
内
——定型尺寸、定性温度、特征速度
f w
Prf Prw
Tf Tw
对 C、入口段的修正： d
流
L
公 式
D、离心的修正：螺旋管
R
d R
E、非圆管道的修正：水力直径与形状修正系数
F、管束排数的修正：外掠圆管
G、其它公式声明的修正
第16讲 对流换热公式概论
3
（1）层流公式 P159——（6-9a）（6-9b）（6-10a）（6-10b）
管 （2）过渡流公式
内 对
P154——（6-6a）（6-6b）
流 （3）紊流光滑管公式
公 式
P153——（6-4a）（6-4b）（6-5） 关于水力直径的应用条件——紊流越强烈，越准确
（4）粗糙管 P161——（6-11）（6-12）或布拉修斯公式
第16讲 对流换热公式概论
3
（5）从Dittus-Boelter公式看对流换热的影响因素
（4）了解对流换热系数的计算方法
1
第16讲 对流换热公式概论
2
（1）转捩点的判断 Re u x 5105
外 掠 平
（2）层流边界层段公式（常壁温） P119的公式（5-15）以及公式（5-16） 对于平均值，也有2倍公式（5-17）
板 （3）紊流边界层段公式（常壁温）
公 P133的公式（5-41）以及公式（5-42）
Nu 0.023Re0.8 Pr0.4
管 内
Байду номын сангаасh
u 0.8
,
0.8
,
0.6
,
c 0.4 p
,
0.4
,
d 0.2
对 （6）从Colburm类比公式看对流换热的影响因素
流
公 式
h
2
Pr 3
f
cum
8
f
0.3164 Re0.25
100 Re
0.25
h
u0.75 ,
, 0.75
换 （1）确定计算核准量，例如：Q、M、tfo 等
热 系 数
（2）确定核准量与的tfo相关关系 （3）按两种不同的途径计算核准量，分别得到H1和H2
计 （4）判断H1与H2，的大小关系
算 方 法
（5）如果：不相等，则根据tfo与核准量的相关关系 增大或减小tfo，重复回到步骤（3）
（6）如果：H1=H2，则所有数值正确，退出迭代
第6章 单相流体对流换热
哈尔滨工业大学 张承虎 2013 / 05 / 06
内容安排
• 作业：P180-184 • 题号：1、17、19、27、37、38、44、52 •
内容安排
• 共3讲，6~7学时 • 第15讲 管内强迫对流分析
内
*** ***
容 安
• 第16讲 对流换热公式
排
*****
• 第17讲 自然对流
第16讲 对流换热公式概论
5
当定性温度不确定时，交点法（P166，例6-6）：
换 （1）确定计算核准量，例如：Q、M、tfo 等
热 系 数 计 算
（2）设定tfo1，按两种不同的途径计算核准量，分别得到 H11和H21 （3）设定tfo2，按两种不同的途径计算核准量，分别得到 H12和H22
方 法
定型尺寸、定性温度、特征速度的规定 适用范围：Pr、Re
第16讲 对流换热公式概论
4
（1）管束的几何特征表述
外 A、排列方式：叉排与顺排 掠 B、外掠方式：横掠、纵掠、斜掠
圆 管
C、几何尺寸：排数N，直径d，两个间距：S1、S2
对
流
公
式
第16讲 对流换热公式概论
4
（2）外掠光管管束换热公式
外 掠 圆
第16讲 对流换热公式概论
5
（1）确定定性温度、定型尺寸、特征速度
换 （2）确定物性参数
热 （3）判别流态：Re、Gr
系 数
（4）选择公式及修正
计 （5）计算Nu数，进而得到 h
算
方
法 当定性温度不确定时，可以采取迭代法或者交点法
第16讲 对流换热公式概论
5
当定性温度不确定时，迭代法（P156，例6-2）：
其物理机理和数学方法是什么? • 5.速度边界层和温度边界层的物理意义和数学定义. • 6.管外流和管内流的速度边界层有何区别? • 7.为什么说层流对流换热系数基本取决与速度边界层的厚度? • 8.从边界层积分方程的应用结果来说明. • 9.为什么温度边界层厚度取决与速度边界层的厚度? • 10.对十分长的管路, 为什么在定性上可以判断管路内层流对
对 流 公 式
（3）注意准则关联式的适用范围（条件） ——Re、Pr、Gr、Ra、Gr/Re2 等的范围 ——温差的范围 ——入口段的限值
——边界条件的限值
（4）特别注意准则关联式的诸多修正
第16讲 对流换热公式概论
3
（4）特别注意准则关联式的诸多修正
A、加热与冷却的不同
管 内
B、物性不均的修正：