管内受迫对流换热学习教案.pptx

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,11/7/2009,#,#,单击此处编辑母版标题样式,会计学,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,会计学,1,管内(un ni)受迫对流换热,第一页，共21页。,2,/27,内部强制对流在工程上有大量应用：,暖气(nunq)管道、各类热水及蒸汽管道、换热器等,内部强制对流(duli)与外部强制对流(duli)：,管槽内部强制对流(duli)受流道壁面的约束，边界层的发展受到限制。,6.1 管内(un ni)受迫对流换热,如何计算一台壳式蒸汽热水器的表面换热系数？,第1页/共20页,第二页，共21页。,3,/27,一、进口段与充分(chngfn)发展段(状态),充分发展段流态由Re确定(qudng)，管内临界雷诺数Rec2300。,Re10000，旺盛湍流区,2.流动充分发展段：径向速度分量v为零，轴向速度 u 不再随 x 变化。,概念：流体从进入管口开始，经过一段距离后，管内断面流速分布和流动状态(zhungti)才能定型，这段距离称为进口段。此后即为流动充分发展段，其流动状态(zhungti)由Re数确定。,流动的主要特点：,1.1,一般分析,第2页/共20页,第三页，共21页。,4,/27,热充分(chngfn)发展段：表面对流传热系数 hx 保持不变。,一、进口段与充分发展(fzhn)段（状态）,1.1 一般(ybn)分析,换热的主要特点：,换热入口段：,热边界层厚度由零发展到汇合于通道中心，换热强度由最高而逐渐减弱,第3页/共20页,第四页，共21页。,换热入口段与流动入口段的长度(chngd)不一定相等。,Pr1 相等,Pr1 流动入口段 104，旺盛(wngshng)湍流,Pr=0.7160，包括(boku)空气、水、油,(l/d)10，平均(pngjn)换热系数；如果是短管则需修正,边界条件：给定温度或给定热流边界均可,一、紊流换热关联式,1.2,管内对流换热的实验关联式,不适用于液态金属，,Pr10,-2,t=t,w,-t,f,气,50,水,20,油,10,中等温差，非,t,in,-,t,out,第13页/共20页,第十四页，共21页。,15,/27,希得-塔特关联(gunlin)式：,格尼林斯基关联(gunlin)式：,气体(qt)：,液体：,适用条件：,适用条件：,1,2,二、紊流换热修正关联式,1.2,管内对流换热的实验关联式,1,）不均匀物性,-,粘度明显变化的情况,2,）不均匀物性,多样物性变化的情况,第14页/共20页,第十五页，共21页。,3).弯管(wn un)(螺旋管),气体(qt),液体(yt),d-,管直径；,R-,螺旋管曲率半径。,二、紊流换热修正关联式,1.2,管内对流换热的实验关联式,修正系数：,第15页/共20页,第十六页，共21页。,二、紊流换热修正(xizhng)关联式,1.2 管内对流换热的实验(shyn)关联式,4）非圆截面(jimin),当量直径,d,e,(equivalent),第16页/共20页,第十七页，共21页。,18,/27,h 的影响因素：,密度和速度均为0.8次方，影响最大。,影响较大的因素其次是导热系数，比热容；这也反映了同等条件下，水的对流换热系数要比空气大。,在流速和温度不变前提下，小管径能提高换热系数，如圆管改成(i chn)椭圆管。,增加速度可提高换热系数，如流速由1m/s提高到1.5m/s，换热系数增加40%；然而，增加流速同时会引起流动阻力上升，须综合考虑。,三、紊流换热关联(gunlin)式应用,1.2 管内对流换热的实验(shyn)关联式,第17页/共20页,第十八页，共21页。,19,/27,管槽内部强制对流换热的强化：,机理：减薄或消除(xioch)热边界层。,措施：增加流速、增加内壁粗糙度；内肋管、内螺纹管；弯管、扭曲管等。,注意：,强化传热的措施往往引起流动阻力的增加，其输送能耗必然增加，需要综合考虑。（对流传热场协同(xitng)作用）,三、紊流换热关联(gunlin)式应用,1.2,管内对流换热的实验关联式,第18页/共20页,第十九页，共21页。,20,/27,解题(ji t)思路：,1）由定性温度，确定物性；,2）计算Re，判断流态；,3）选用合适的准则关联式；,（流态；温差；管型；粗糙管；螺旋管）,4）计算Nuf和对流换热系数hf。,重点：确定定性温度：（定热流，还是定壁温？）,例1：一台管壳式蒸汽换热器，管内水的流速为um=0.85m/s，全管长水的平均温度(wnd)tf=90，管壁面温度(wnd)tw=115，管长为1.5m，管内径d=17mm，试计算其表面换热系数。,例题(lt)：,第19页/共20页,第二十页，共21页。,21,/27,感谢您的观看(gunkn)。,第20页/共20页,第二十一页，共21页。,