对流换热分析.ppt

* (1)模化试验应遵循的原则（步骤） a 模型与原型中的对流换热过程必须相似；要满足上述判别相似的条件 b 实验时改变条件，测量与现象有关的、相似特征数中所包含的全部物理量，因而可以得到几组有关的相似特征数 c 利用这几组有关的相似特征数，经过综合得到特征数间的函数关联式 (一） 如何进行模化试验 四 相似原理的应用 * (a) 流体温度： (2)定性温度、特征长度和特征速度 a 定性温度：相似特征数中所包含的物性参数，如： ?、 ?、Pr等，往往取决于温度 确定物性的温度即定性温度 流体沿平板流动换热时： 流体在管内流动换热时： (b) 热边界层的平均温度： (c) 壁面温度： 在对流换热特征数关联式中，常用特征数的下标示出定性温度，如： 使用特征数关联式时，必须与其定性温度一致 * b 特征长度：包含在相似特征数中的几何长度； 应取对于流动和换热有显著影响的几何尺度 如：管内流动换热：取直径 d 流体在流通截面形状不规则的槽道中流动：取当量直径作为特征尺度： 当量直径(de) ：过流断面面积的四倍与湿周之比称为当量直径 Ac —— 过流断面面积，m2 P —— 湿周，m * c 特征速度：Re数中的流体速度 流体外掠平板或绕流圆柱：取来流速度 管内流动：取截面上的平均速度 * （二）实验数据如何整理（整理成什么样函数关系） 特征关联式的具体函数形式、定性温度、特征长度等的确定具有一定的经验性 目的：完满表达实验数据的规律性、便于应用，特征数关联式通常整理成已定准则的幂函数形式： 式中，c、n、m 等需由实验数据确定，通常由图解法和最小二乘法确定 * 实验数据很多时，最好的方法是用最小二乘法由计算 机确定各常量 特征数关联式与实验数据的偏差用百分数表示 幂函数在对数坐标图上是直线 * 【例5-1】为了研究锅炉对流烟道中烟气流动阻力的变化规律，用实物尺寸 的模型，并以 的空气作介质来实验。实物中烟气的平均温度为900 ，烟气流速5m/s，问：模型中的空气流速应为多少才能保证模型与实物流动相似 ？ * 解：模型与实物流动相似要求Re数相等， 即 式中脚标1为实物烟气，2为模型空气。 空气温度20 时， 且 烟气温度900 时， * 所以，模型中的空气流速应为 时才能保证模型与实物流动相似。 * 液态金属电渣熔接法制造复合轧辊新工艺的研究 * 液态金属电渣熔接法制造复合轧辊新工艺的研究 * 液态金属电渣熔接法制造复合轧辊新工艺的研究 * 液态金属电渣熔接法制造复合轧辊新工艺的研究 * 液态金属电渣熔接法制造复合轧辊新工艺的研究 * 液态金属电渣熔接法制造复合轧辊新工艺的研究 * 液态金属电渣熔接法制造复合轧辊新工艺的研究 * 液态金属电渣熔接法制造复合轧辊新工艺的研究 * 二、热边界层（Thermal boundary layer） Tw 厚度?t 范围 — 热边界层 或温度边界层 ?t — 热边界层厚度 * 层流：温度呈抛物线分布 与 ?t 的关系： 与 ?t分别反映流体分子和流体微团的动量和热量扩散的深度 故：湍流换热比层流换热强！ 湍流边界层贴壁处的温度梯度明显大于层流 湍流：温度呈幂函数分布 ?与?t 不一定相等 * 边界层概念的引入可使换热微分方程组得以简化 数量级分析：比较方程中各量或各项的量级的相对大小；保留量级较大的量或项；舍去那些量级小的项，方程大大简化 三 、边界层换热微分方程组 例：二维、稳态、强制对流、层流、忽略重力 * 5个基本量的数量级： 主流速度： 温度： 壁面特征长度： 边界层厚度： x 与 l 相当，即： 0(1)、0(?)表示数量级为1和? ，1 ? 。 “~” — 相当于 * u沿边界层厚度由0到u?: 由连续性方程： * * * 表明：边界层内的压力梯度仅沿 x 方向变化，而边界层内法向的压力梯度极小。 边界层内任一截面压力与 y 无关而等于主流压力 可视为边界层的又一特性 * 层流边界层对流换热微分方程组： 3个方程、3个未知量：u、v、t，方程封闭 如果配上相应的定解条件，则可以求解 * 例如：对于主流场均速 、均温 ，并给定恒定壁温的情况下的流体纵掠平板换热，即边界条件为 求解上述方程组(层流边界层对流换热微分方程组)， 可得局部表面传热系数 的表达式 注意：层流 ? ? ? ? 第五章 对流换热 * ? ? ? ? 特征数方程 或 准则方程 式中： 努塞尔(Nusselt)数 雷诺(Reynolds)数 普朗特数 注意：特征尺度为当地坐标x 一定要注意上面准则方程的适用条件： 外掠等温平板、无