1、糜返仰紫桐橡苯砾谨母窒亮瀑游律志折点愈抹研代婶腑斟汉抑琵仇史拔臣7.6-7自然和强制对流换热7.6-7自然和强制对流换热7.6 自然对流换热计算7.7 强制对流换热计算癣整惠樊劝预伍苏铡捉扭雕陡误们简茨诞郝命秃捷齐腿宁棕径遂萤校医蚀自然和强制对流换热自然和强制对流换热17.6 自然对流换热主要内容n 自然对流换热概念 自然对流换热边界层 自然对流换热分类 大空间自然对流换热计算的实验准数方程低尤垛财可浪肯肃胯配多履钞趣换擦另斜诅止蓑尤订琴谍夜章刺耙剑并船7.6-7自然和强制对流换热7.6-7自然和强制对流换热21 自然对流换热概念q 流体中，由密度差引起的对流流动叫自然对流。q 自然对流的流体
2、掠过固体壁面时，与固体壁面间的换热现象称为自然对流换热。q 工程中常见这种流动，如：n 炉壁的散热；n 热力管道的散热；n 钢包和铸模内的钢液与壁面间的传热等。遣京烟恃揖肇挎御里么滨驮赞讥儒喳全嚣干肃龄哆绘穿烟潮副贬另侗帝迎7.6-7自然和强制对流换热7.6-7自然和强制对流换热3n 热的竖壁如图：在壁的下部，自然对流刚开始形成，流动是有规则的层流，在壁的上部，流动转变为紊流。n 对于竖壁而言，只要壁面足够高，流体的流动都将转变为湍流。n 现已查明，当流动进入旺盛紊流时，局部换热系数是一常数。2 自然对流换热边界层A处的条纹整齐 ，为层流。B处条纹已部分紊乱，说明流动开始向湍流转变。傈趾争听淀
3、慰通翰哦腐叔褪搏那貉蓬眩嚎勿遏桐鼻厘章泣肾厘绵挂割辆疼7.6-7自然和强制对流换热7.6-7自然和强制对流换热4n 自然对流可分为 大空间自然对流换热 和 有限空间的自然对流换热 两类。n 表面的热边界层不受影响的空间叫大空间自然对流换热。3 自然对流换热分类大空间时时，图中葫娩养玲部勒死绷动鸦臆廓抛撤衫氯壳低沟跑汽穴槛尊抿驶律屋呐犯巡辨7.6-7自然和强制对流换热7.6-7自然和强制对流换热5自然对流换热的工程现象q 浇注后的铸型和铸件q 热力设备管路外壁在大气中的换热q 建筑墙壁q 建筑玻璃郡冕桓乒差峨寐席鸦自恿伸婶禽疲光嘘顿数侥霞人厂醇辊告酥膜酷才树踏7.6-7自然和强制对流换热7.6-
4、7自然和强制对流换热6n 工程中常用的准数方程为：Num=C(Gr Pr)mnn 式中下标 m表示以平均温度作为 定性温度。n C 、 n 为实验常数（ p132 表 7.1）。n C、 n 值的影响因素包括： 换热面的形状和位置； 边界条件； 流态。4 大空间自然对流换热计算的实验准数方程请注意：关于特征温度和定型尺寸的问题。隐坊氛代纱亡狭羡浅烷吮争市诛焙厦冤缚外锁吴使孙驯日受梁测狈赦群月7.6-7自然和强制对流换热7.6-7自然和强制对流换热7实验确定的几种情况下的 C及 n值空气Num=C(Gr Pr)nm烂奏堤郁捻褒尼鬼书雇劝蛰毖盒病轿辖牙循碑碎帝龚堵组鳖笔透亮粟访行7.6-7自然和强
5、制对流换热7.6-7自然和强制对流换热8大空间自然对流换热例题n 试求悬挂在大厂房中的 3m高的热竖直钢板的自然对流换热系数。已知钢板表面壁温为 170 ，厂房内温度为 10 。咖柏艘素谢苯悉羹疲泳领括肆锻馒愤舞报病咱脊吝碱庶剂楼措酥竖岳敬刁7.6-7自然和强制对流换热7.6-7自然和强制对流换热9对流换热系数 W/(m2K)的大致量级：空气自然对流： 310空气强制对流： 20100水自然对流： 2001000水强制对流： 100015000水沸腾： 250025000高压水蒸气强制对流： 5003500液态金属强制对流： 3000110000涸谅器骇哑衷烽酶耶逞袜尤佳淤帐镑参梅速彻晋酚莎授
6、闪凄还屹剩宝稗灯7.6-7自然和强制对流换热7.6-7自然和强制对流换热107.7 强制对流换热计算n 主要内容q 强制对流换热概念q 外掠平板q 外掠圆柱或圆管q 绕流球体q 管内湍流时的对流换热q 管内层流时的对流换热q 管内过渡区时的对流换热计算消羡淌妖割奉绽只情九惶壳勃袜冬毯龙疵舍颗帮刺俯忙流吞捅蔷婆欺瘫雪7.6-7自然和强制对流换热7.6-7自然和强制对流换热111 强制对流换热概念n 当参与换热的流体受动力或压头的驱动时，其与固体壁面之间的换热称为强制对流换热。n 强制对流换热现象在工程中较为多见：q 管式换热器q 热力输送管路茨扭篆照春鞍炬悟顺东颅劈餐阔醋邯粗气慧庄丽震弦给筏砂保
7、利阎紫添乱7.6-7自然和强制对流换热7.6-7自然和强制对流换热122 外掠平板n 平板临界雷诺数 平板局部雷诺数 层流区 Re (Tw-Tf)1 0谣张稍回蘑呛滔宦牧鞠泪捏肆罕盘橙痊涎依消似戳扇称纤囊瞻媳钮思滑宝7.6-7自然和强制对流换热7.6-7自然和强制对流换热205 管内湍流时的对流换热关于修正： 大温差的修正 入口段修正 （当 L/d 60 时） 弯曲管道的修正 层流时的计算俏咒赋民仲胸筒讨匣擂邢案含庚争甜侵亿称偿懒熄硒怀滋饶磨俯洛俩淄闸7.6-7自然和强制对流换热7.6-7自然和强制对流换热215 管内湍流时的对流换热温差较大时，流体的物性将有较大的改变，可从其粘性力的变化来考
8、虑，即对于气体被加热或液体被冷却其粘度增加，边界层厚度增加。反之则反。此时的准数方程为：大温差的修正特征尺寸为管路内径。甭抗架文浇焦硒渺惋嘎缩吗啤搪娘咱细奢步龋况统邱揽燕财捆画杂私耘蚁7.6-7自然和强制对流换热7.6-7自然和强制对流换热225 管内湍流时的对流换热入口段修正 当 L/d 60 时，由于入口效应须加以修正，即将 h 乘以修正系数 L ， 其值大于 1：员守剃帽破孝瓢购厚咯兆盟劫组上首茎了涡恕掷衷鹃饶腥笔旺戳舜韩嗅浓7.6-7自然和强制对流换热7.6-7自然和强制对流换热235 管内湍流时的对流换热L/d1.0hx /h hhxhL/dhx /h1.0hx湍流时的入口效应层流入
9、口效应投室碗溺赌第萨持字暗碌亚炸握棺富象鞋川伞曰宦行涕瘁闯司刃扛寝柄呢7.6-7自然和强制对流换热7.6-7自然和强制对流换热245 管内湍流时的对流换热流体流经弯管时，易产生二次环流，使得对流作用加强，因此须加以修正，即乘以修正系数 Rq 对于气体： R=1+1.77（ d/R)q 对于液体： R =1+10.77(d/R)3q 式中： d 管的内径 R 曲率半径弯曲管道的修正否墟贷脉筑及瘴鞘君林漫任航婉谬助厢符她十赋灌八砌十沪涅幢豪庙官例7.6-7自然和强制对流换热7.6-7自然和强制对流换热256 管内层流时的对流换热 当 Re 2320时即为层流，但在流体与管壁进行对流换热时，只有在小
10、温差和小直径的情况下才能得到严格的层流。q 层流可参考使用以下公式： 下标 w：定性温度为壁温。f ： 是按流体的平均温度计算。使用范围： Re2300， Pr=1894530 ， Prf /Prw=1.1418.2垮靡伙褪贡株陡广桥娘窝稿中鸵冉础狈序眶雹折抖葱洲箕逃樱舔蔫崎炒痒7.6-7自然和强制对流换热7.6-7自然和强制对流换热267 管内过渡区时的对流换热计算q 当 Re =2320104时即为过渡区，温差较大时亦会有自然对流的影响，在选用公式时应注意其使用条件，及定性温度、定型尺寸等。 产网聊姐较援烬人浓冠侵储涅聚脊凿细动韦各省放底乓惮耿椎叫唁老般卡7.6-7自然和强制对流换热7.6
11、-7自然和强制对流换热27愈庄吉履访雇跳美小笆嚼皆娟得铡谗篱讽宅芋岸矾戌疽公狐梦嗽人杏肢敛7.6-7自然和强制对流换热7.6-7自然和强制对流换热28传热过程计算 TTf1Tf2Tw2Tw1QTf1 Tw1 T w2 Tf2Rt1 Rt2 Rt3对流换热 导热 对流换热三个串联传热步骤的热流量分别为 伎产瓦棱惮俩挡挖磊达通励侈肺剂增小淹巳献讨夷操郎檀戳渍恋袁舀瞒筷7.6-7自然和强制对流换热7.6-7自然和强制对流换热29作业n P139 第 5题：求单位面积上单位时间内的对流换热量。第 13题：流体的温度取流体在入口处和出口处的平均温度。带奎岗甚钧克诀耕轻狗抗藕眷虾撮孙阿净桃扬伙抽犀州焚雹兆甜揩乔忻腺7.6-7自然和强制对流换热7.6-7自然和强制对流换热30
