第5章-对流传热的理论基础与工程计算[2]课件.pdf

§5-5管内强迫对流传热的实验关联式

一、综述

管内单相流体强迫对流传热的热流量

1、流态及判断

用雷诺Re判别

v层流：ReRec=2200

4

v过渡流：Re=2300~10

v紊流：Re104

§5-5管内强迫对流传热的实验关联式

一、综述

由牛顿冷却公式，管内单相流体强迫对流传

热的热流量

2、流动边界层的形成与发展

v流体进入管口后，开始形成边界层，并随流向

逐渐增厚。在稳态下，管中心流速将随边界层

的增厚而增加，经过一段距离，管壁两侧的边

界层将在管中心汇合，厚度等于管半径，同时

管断面流速分布和流动状态达到定型，这一段

距离通称流动进口段。之后，流态定型，流动

达到充分发展，称为流动充分发展段。

3、换热特征

v在Pr＝1情况下，当流动达到充分发展时，

换热也进入热充分发展段，无因次温度分

布达到定型，表面传热系数保持不变。在

进口处，边界层最薄，h具有最高值，随

x

后降低。在层流情况下，h趋于不变值的

x

距离较长。在紊流情况下，当边界层转变

为紊流后，h将有一些回升，并迅速趋于

x

不变值。

入口段的热边界层薄，表面传热系数高。

层流入口段长度:

湍流时:

层流湍流

二、管内湍流强迫对流传热

定性温度采用流体平均温度t；特征长度为管f

内径d；特征流速υ。if

流体被加热时，n=0.4；流体被冷却时，n=0.3

适用条件：

温差范围：油＜10，水＜20，气体＜50

长、直管

v1、影响对流换热的几个因素

v（1）温度的影响ct

当流体温度t和壁面温度t相差较大时，温度

fw

场影响速度场，从而影响对流传热系数。主要影

响流体的粘度，同时管道的安放位置及热流密度

的方向不同，速度分布也不同。

v液体：主要是粘性随温度而变化

v气体：除了粘性，还有密度和热导率等

v下列温差范围需要修正

™气体：t-t50℃

wf

™水：t-t20℃

wf

™油类：t-t10℃

wf

v液体被加热

v液体被冷却

v气体被加热

v气体被冷却

（2）入口效应影响cl

流体进入管道后，从入口处开始，

沿流动方向边界层逐渐增厚，并由层

流边界层转变为湍流边界层，最后边

界层在管道中心处汇合，边界层厚度

等于管半径，而进入充分发展段。