传热学对流换热.ppt
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1、第九章 对流换热,第二篇 传热学,2, 对流换热:是指流体流经固体壁面时,由于存在温差而发生的流体与固体壁面间的热量传递现象。, 热对流:流体中温度不同的各部分间发生宏观的相对位移时所引起的热量传递现象。(是三种基本热传递方式之一),3,电厂中对流换热现象,4,生活中对流换热现象,5,本章主要内容,对流换热概述流体无相变时的对流换热流体有相变时的对流换热,6,自然界普遍存在对流换热现象,它比导热更复杂。到目前为止,对流换热问题的研究还很不充分: (a) 某些方面还处在积累实验数据的阶段; (b) 某些方面研究比较详细,但由于数学上的困难,使得在工程上可应用的公式大多数还是经验公式(实验结果)。
2、,9-1 对流换热概述,7,1.对流换热与热对流不同,它是导热与热对流同时存在的复杂热传递过程;2.必须有直接接触(流体与壁面间)和宏观运动;也必须有温差;3.由于流体的粘性和受壁面摩擦阻力的影响,紧贴壁面处会形成速度梯度很大的边界层。,一、对流换热的特点:,8,二、速度(流动)边界层:,1.流体的粘性及两种流态:,层流:流速较小,流线相互平行,互不干扰,流体平行于流道流动。紊流:流速较大,各流线间相互交错和干扰,流体各部分运动不规则。(又称“湍流”),9,10,流态的判别雷诺数Re,实验表明,流体的流态是由多方面因素决定的:流速u能引起流动状态改变,而且壁面几何尺寸l、流体的粘度和密度也会影
3、响流态。把这些影响因素组合成一个无量纲数雷诺数Re。,对圆管内流动: Re2200 层流区 2200 Re 104 过渡区 Re104 紊流区,11,2.速度(流动)边界层:,(1)定义:紧贴固体壁面流速发生明显变化的流体薄层。通常将由壁面(流速为0)起沿垂直壁面的方向到主流速度uf的99%处的距离,称为速度边界层厚度,用表示。,沿平板流动的速度边界层发展,12,(2)速度边界层特点:,速度边界层显示出粘性对流动的影响,速度边界层厚度与壁面尺寸l相比是极小量,只有几毫米厚;边界层流态分层流和紊流,而紊流边界层有层流底层;层流边界层内传热主要为壁面法向方向导热,换热较弱;紊流边界层内层流底层主要
4、为壁面法向方向导热,该层是主要热阻;而底层外的紊流核心区主要依靠热对流作用传热,热阻较小,换热较强。,总之:对流换热=(导热+热对流)综合作用,13,三、对流换热的计算公式牛顿冷却公式:,对流换热系数 ,它是对流换热强弱的标志,单位为W/(m2.K)。,单位换热面积的对流换热热阻:,14,四、影响对流换热的因素:,1.流体流动产生的原因,2.流体流动的状态,3.流体的热物理性质,如热导率、比热容c、动力粘度、密度等。,15,4. 流体有无相变发生,5.换热壁面的几何因素,换热壁面的形状、大小以及相对于流动方向的位置都会引起换热系数的变化。,影响对流换热的主要因素可用函数形式表示为:,16,对流
5、换热分类,17,9-2 流体无相变时的对流换热,一、流体在管内强制对流换热 电厂中这种换热很常见:换热设备(过热器、凝汽器等)中管内流体与管壁的换热。,18,主要影响因素: 流体种类、流态、管径,(a)层流 (b)紊流,19,弯曲管道流动情况示意图,弯曲的管道中流动的流体,在弯曲处由于离心力的作用会形成垂直于流动方向的二次环流,从而加强流体的扰动,带来换热的增强。(如螺旋管与蛇形管),其他影响因素: 弯管、入口效应、换热温差等,20,二、流体在管外横掠圆管时的对流换热,电厂中各种换热设备(过热器、省煤器等)管外流体与管壁的换热。,1、流体横向冲刷单管时的对流换热:,横向冲刷:流体沿着垂直于管子
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- 传热学 对流
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