长沙理工大学：《高等传热学》课程电子教案（PPT课件）第十章 槽道内层流流动与对流换热

高等传热学 目录 一、管内充分发展区的层流流动 二、管内充分发展区的层流换热

高 等 传 热 学 目 录 一、管内充分发展区的层流流动 二、管内充分发展区的层流换热

一、管内充分发展区的层流流动 1.管内的流动状态 采用雷诺数判断 Re≤2300 层流 ud Re 2300<Re<104过渡区 Re≥104 湍流

一、管内充分发展区的层流流动 1. 管内的流动状态 Re  2300 层流 2300 104  Re  过渡区 104 Re  湍流  ud Re = 采用雷诺数判断

一、管内充分发展区的层流流动 2.流动和换热的入口段及充分发展段 Hydraulic and Thermal Entry Length and Fully Developed Region Hvdraulicallv Fullv Developed Flow Hvdraulic Entrv Lenath Thermally Fully Developed Flow Thermal Entry Length

一、管内充分发展区的层流流动 2. 流动和换热的入口段及充分发展段

一、管内充分发展区的层流流动 Bu 0 -Velocity boundary layer Ve Ox 流动入口段 ry region 流动充分发展段 流动入口段长度的确定 层流：l/d≈0.05RePr 湍流：1/d≤60

一、管内充分发展区的层流流动 流动入口段 流动充分发展段 流动入口段长度 l 的确定 层流： 湍流： l / d  0.05Re Pr l / d  60 = 0   x u

一、管内充分发展区的层流流动 y 进口段 一充分发展区 进口段 ·充分发展区 流体在平板之间及圆管内的流动

一、管内充分发展区的层流流动 流体在平板之间及圆管内的流动

二、管内充分发展区的层流换热 换热充分发展段 流动入口段 流动充分发展段 boundary layer Thermal prof ≠0h=常量 8x 换热入口段 换热充分发展段 对流换热的充分发展阶段的定义是表面传热系 数不随x发生变化，即h.=常数 h,=(T-T.),or =常数 Fw.x

二、管内充分发展区的层流换热 流动入口段 流动充分发展段 换热入口段 换热充分发展段  0   x t h = 常量 换热充分发展段 对流换热的充分发展阶段的定义是表面传热系 数不随x发生变化，即 hx = 常数 。 = 常数   − = − = w x r r m w x x r T T T h , ( ) 

二、管内充分发展区的层流换热 换热充分发展段的条件 形成热充分发展的条件是无量纲温度Θ=t-m 不随x发生变化 tm-tw 000 t(x,r)-tw(x) =0 8x &xt(x)-ty(x) tw(x)是管壁面温度 tm(x)是截面平均温度。 此时，无量纲温度分布不随x发生变化，而只是的 函数 t-tw） =常数 1 Ot =常数 artm二 r=r r=r W tu-ty Or

二、管内充分发展区的层流换热 换热充分发展段的条件 m W W t t t t − − 形成热充分发展的条件是无量纲温度  = 不随x发生变化 0 ( ) ( ) ( , ) ( )  =      − −   =   t x t x t x r t x x x m W W t (x) W t (x) m 是管壁面温度 是截面平均温度。 此时，无量纲温度分布不随x发生变化，而只是r的 函数 = 常数 − −   = w r r m W W t t t t r ( ) = 常数   − r=r W m W r t t t 1

二、管内充分发展区的层流换热 局部表面传热系数h, 的变化 入口段充分发展段 入口段充分发展段 x/d (a) (b 管内局部表面传热系数及平均h的变化 (a)层流；(b)紊流

二、管内充分发展区的层流换热 局部表面传热系数 hx 的变化

二、管内充分发展区的层流换热 常见的两种换热条件 (1)均匀热流 9 (m+dim X 给出在换热充分发展阶段 0 的具体表达式。 壁面和流体温度随管长 的变化 in =f(x)

二、管内充分发展区的层流换热 常见的两种换热条件 (1)均匀热流 壁面和流体温度随管长 的变化 给出在换热充分发展阶段 的具体表达式。 ( ) m t = f x dx m t q m d m t + t t x 0 tw tm

二、管内充分发展区的层流换热 00 a t(x,r)-tw(x) =0 Ox tm（x)-tw(x) --(-)+(1) 8x dx 对于常热流条件，热充分发展阶段中， qx=常数h,=常数 4x =h (tw-tm) 所以 at dt dx dx

二、管内充分发展区的层流换热 0 ( ) ( ) ( , ) ( )  =      − −   =   t x t x t x r t x x x m W W dx dt t t t t dx dt t t t t dx dt x t m m w w w m w w w ( ) ( ) − − + − − = −   对于常热流条件，热充分发展阶段中， qx = 常数 hx = 常数 ( ) x x w m q = h t −t 所以 dx dt dx dt x t m w = =  