1、6-4 外部强制对流换热实验关联式,直接采用边界层微分方程或积分方程的解进行计算。,（1） 层流换热,掠过等壁温平板的层流换热：,掠过常热流平板的层流换热：,适用条件：,从平板前沿(x=0)就开始换热。,1. 掠过平板的强制对流换热,（2） 湍流换热,掠过等壁温平板：,掠过常热流平板：,适用条件：,常热流平板紊流边界层内的局部努塞尔数仅比等壁温情况高约4% 。,适用条件：,注意：,定性温度为边界层的算术平均温度,（3） 有未加热起始段的外掠平板强制对流换热,为修正系数，对于层流段：,对于湍流段：,注意：,（1） 为不存在未加热起始段时的局部努塞尔数；,（2）特征尺寸x指从平板的前缘算起到计算点
2、的距离；,（3）对于常热流加热或冷却，上述两个修正项依然适用。,2. 横掠单管的强制对流换热实验关联式,2.1 横掠单管的流动的特点边界层的分离,流动状态取决于雷诺数Re的大小，,u为来流速度；,d 为管外径。,实验表明：如果Re5 ，则流体在绕流圆柱体时会发生边界层脱体现象，形成旋涡。,脱体点的特征：,边界层为层流，脱体点在,边界层先从层流转变为紊流，脱体点在 处。,流体绕流单管时的流动状态,2.2 局部努塞尔数Nu随角度 的变化曲线,2.3平均局部努塞尔特数,式中常数通过查表得到。,定性温度：,该式也适用于气体绕流非圆截面柱体时的换热，参见表6-6,表65,表66 气体横掠几种非圆形截面柱
3、体换热时的常数,适用条件：,定性温度：,Prw的定性温度为tw，其它物性的定性温度为t.。,式中C和.n的数值列于下表。,对于流体绕流单管时的对流换热，前苏联学者茹卡乌斯卡斯给出下面公式,丘吉尔（S. W. Churchill）和朋斯登（M. Bernstein）公式：,适用条件：,定性温度：,流体绕流单管时前驻点的局部Nu数计算关联式,如果 ，对流换热将减弱。当 时，,3. 外掠球体的强迫流动换热,威特克（S. Whitaker）推荐以下关联式：,适用条件：,定性温度：除了物性修正项中的w取壁面温度外，上式所有物性均按主流温度取值。,在流体趋于静止，即Re0的极限情况下，从上式可得Nu =
4、2。这是球形物体与无限厚的静止流体间发生纯导热时的换热强度。,对于空气，麦克亚当斯（W. H. McAdams）推荐了如下计算式：,对于空气以外的其他气体 ，,适用条件：,适用条件：,这两个关联式的定性温度均为边界层膜温度，即,4. 横掠管束换热实验关联式,格雷米森（E. D. Grimison）计算管束平均表面传热系数的关联式,适用条件：,2 000 Re 40 000, Pr = 0.7, 排数n 10,为适用于Pr0.7的其他流体，上式修正为,以上两式中的常数C，m的值见表57,参数选择：速度：管间最窄截面时的最高流速，特征尺寸：管外径，定性温度：边界层膜温度： ，其中流体温度 tf 应
5、该取管束进、出口温度的算术平均值。,对于所有不到10排的管束，,冲击角的修正 ：,如果 ，对流换热将减弱，可在上述关联式的右边乘以修正系数。,茹卡乌斯卡斯（A. Zhukauskas）系列公式,几点说明：,（1）当流体流过管束时温度变化相当大时，用牛顿冷却公式计算总换热量，应该采用对数平均温差，,ti与to分别代表管束进出口的流体平均温度。,（2）在设计管束时，除了考虑传热外，还必须综合考虑管束阻力，茹卡乌斯卡斯提出了计算光管束阻力的基本关系式:,上式中， n为管排数、 为管间距修正因子， f 为摩擦系数， 其数值可查图表。,正三角形叉排管束的摩擦系数,正方形顺排管束的摩擦系数,5. 横掠肋片管束的强制对流换热,aST /d bSL /d P肋片 节距 H肋片 净高 肋化系数。,作业：625，630, 6-38,
