重庆科技学院：《热工学基础》课程教学资源（PPT课件讲稿）第二章 热量传输（2.5）流体在管内流动时的对流换热

热量传输 第五讲 流体在管内流动时的对流换热 本课的基本要求: 1.平板层流附面层及紊流附面层对流换热系数及 对流换热量的求法。 (定性尺寸、定性温度) 2管内层流对流换热系数及换热量的计算。(经验公式) 3相似理论-模型实验求管内紊流对流换热系数 的步骤。 4.Fo、Pe、Nu、St、Pr的表达式及物理意义 出 (#

‹#› 第五讲: 流体在管内流动时的对流换热 4. Fo、Pe、Nu、St、Pr的表达式及物理意义。 一、本课的基本要求： 1．平板层流附面层及紊流附面层对流换热系数及 对流换热量的求法。 （定性尺寸、定性温度） 2.管内层流对流换热系数及换热量的计算。（经验公式） 3.相似理论-模型实验求管内紊流对流换热系数 的步骤。 第二章 热 量 传 输

第二章热量传输 二、本课的重点、难点 1.本课的重点是用经验公式 求管内层流对流换热系数及 换热量。 2.本课的难点是用相似理论 模型实验求管内紊流对流换热 系数。 出 (#

‹#› 二、本课的重点、难点： 1. 本课的重点是用经验公式 求管内层流对流换热系数及 换热量。 2. 本课的难点是用相似理论- 模型实验求管内紊流对流换热 系数。 第二章 热 量 传 输

热量传输 233流体在管内流动时的对流换热 1.管内流动时的热附面层 入口段:管内流动时,自管口起到附面层汇 合前的一段距离。 热稳定段:温度将继续变化,温度分布规律 不再变化。 出 (#

‹#› 2.3.3 流体在管内流动时的对流换热 1. 管内流动时的热附面层 入口段：管内流动时，自管口起到附面层汇 合前的一段距离。 热稳定段：温度将继续变化，温度分布规律 不再变化。 第二章 热 量 传 输

热量传输 717 图2-33层流时管内温度分布的变化 1-入口段;1一热稳定段 出 (#

‹#› 第二章 热 量 传 输

热量传输 b 20406080100L/a 图2-3-4管流内局部对流换热系数 a一流;b一层流 出 (#

‹#› 第二章 热 量 传 输

热量传输 2.圆管内层流时的对流换热 通过建立及求解热量传输方程式,可得对流换热系数 为∝=48/11*/d 这是微分方程的理论解,它和实验结果相差很大,其 原因在于 入口段的影响 自然对流的影响 热流方向和体粘流性的影响 出 (#

‹#› 2. 圆管内层流时的对流换热 通过建立及求解热量传输方程式，可得对流换热系数 为=*d 这是微分方程的理论解，它和实验结果相差很大，其 原因在于： 入口段的影响 自然对流的影响 热流方向和体粘流性的影响 第二章 热 量 传 输

热量传输 基于上述原因,管内层流时的对流换 热一般不用理论公式而用实验公式来计 算 公式见书上144页2-3-11、2-3-12 注意:选用经验公式时要特别注意 使用条件及定性温度。 出 (#

‹#› 基于上述原因，管内层流时的对流换 热一般不用理论公式而用实验公式来计 算 公式见书上144页2-3-11、2-3-12 注意：选用经验公式时要特别注意 使用条件及定性温度。 第二章 热 量 传 输

热量传输 VIllI dQ dr dQ,+d 图2-3-5圆管内对流换热的微元体 出 (#

‹#› 第二章 热 量 传 输

热量传输 3.管内紊流对流换热 (1)相似理论—模型实验法 步骤: a.建立微分方程: b.相似转换求相似准数:Eu、 F—K方程 Re、Gr、Fr、Ho、Fo、Pe、Ni St、Pr等 NS方程 c.被决定性准数→准数方程 连续性方程 d.求o 边界给热微分方程 出 (#

‹#› 3. 管内紊流对流换热 （1）相似理论—模型实验法 步骤： b.相似转换求相似准数：Eu、 Re、Gr、Fr、Ho、Fo、Pe、Nu、 St、Pr等 c.被决定性准数→准数方程 d.求 a.建立微分方程： F—K方程 N—S方程 连续性方程 边界给热微分方程 第二章 热 量 传 输

热量传输 (2)几个比较重要的准数: 傅立叶准数:F0=a2=单位体积物体的导热速率单位体积物体的蓄热速率 Fo表示温度场随时间变化的不稳定传热的准数。分子是导入热量, 分母是热焓变化,Fo越大温度场越趋于稳定,可理解为相对稳定度, 它是不稳定导热中的一个重要准数。 皮克列准数:Pe=0la=流体带入的热量流体的导热量 Pe表明温度场在空间分布的准数。Pe越大说明进入系统的热量大, 导出的热量少则温度分布越均匀,因为Pe=RePr,Pe大,表示Re 大,流体的紊流程度大,温度就趋于均匀。 出 (#

‹#› （2）几个比较重要的准数： 傅立叶准数：Fo=a/l2=单位体积物体的导热速率/单位体积物体的蓄热速率 Fo表示温度场随时间变化的不稳定传热的准数。分子是导入热量， 分母是热焓变化，Fo越大温度场越趋于稳定，可理解为相对稳定度， 它是不稳定导热中的一个重要准数。 皮克列准数：Pe=l/a=流体带入的热量/流体的导热量 Pe表明温度场在空间分布的准数。Pe越大说明进入系统的热量大， 导出的热量少则温度分布越均匀，因为Pe = Re Pr，Pe大，表示Re 大，流体的紊流程度大，温度就趋于均匀。 第二章 热 量 传 输