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1、传热学内部流动内部流动强制对流传热强制对流传热一、管内强制对流传热流动和换热的特征一、管内强制对流传热流动和换热的特征1. 1. 管内的流动状态管内的流动状态Re104 湍流湍流（采用雷诺数判断）（采用雷诺数判断）2. 2. 2. 2. 流动和换热的入口段及充分发展段流动和换热的入口段及充分发展段流动和换热的入口段及充分发展段流动和换热的入口段及充分发展段速度边界层速度边界层流动的入口段流动的入口段流动的充分发展段流动的充分发展段温度边界层温度边界层换热的入口段换热的入口段换热的充分发展段换热的充分发展段hx不再发生变化不再发生变化3. 强强制制对流流传热特征数关特征数关联式式努赛尔数努赛尔数
2、雷诺数雷诺数普朗特数普朗特数其中其中:确定流体物性参数（确定流体物性参数（、Pr 等）的温度称等）的温度称为定性温度定性温度；l 称称为特征尺度（或特征尺寸）特征尺度（或特征尺寸）；u 称称为作作特征速度特征速度。1. 迪迪图斯斯-贝尔尔特（特（Dittus-Boelter）关）关联式：式：式中式中:取流体平均温度作取流体平均温度作为定性温度定性温度；取管子内径取管子内径d为特征尺度特征尺度；取截面的平均流速作取截面的平均流速作特征速度特征速度。二、湍流换热实验关联式二、湍流换热实验关联式1. 迪迪图斯斯-贝尔尔特（特（Dittus-Boelter）关）关联式：式：二、湍流换热实验关联式二、湍
3、流换热实验关联式适用的参数范适用的参数范围：对于弯管对于弯管 由于管道弯曲改变了流体的流动由于管道弯曲改变了流体的流动方向，离心力的作用会在流体内产生方向，离心力的作用会在流体内产生如图所示的如图所示的二次环流二次环流，结果增加了扰，结果增加了扰动，使对流换热得到强化。动，使对流换热得到强化。对于气体：对于气体： 对于液体：对于液体： 对于短管（考虑入口效应）对于短管（考虑入口效应）修正系数：修正系数：考虑弯管和短管修正后的迪图斯考虑弯管和短管修正后的迪图斯- -贝尔特关联式贝尔特关联式: :三、管内三、管内层流流换热关关联式式适用的参数范适用的参数范围：1.入口段关入口段关联式式:齐德德泰勒
4、（泰勒（Sieder-Tate）关）关联式式管子管子处于均匀壁温于均匀壁温2. 层流充分流充分发展展换热的的 Nu 数数对于圆管：对于圆管：对于其它截面，可参考相关资料。对于其它截面，可参考相关资料。（1 1）利用雷诺数判断流动的状态）利用雷诺数判断流动的状态; ;四四. .总结总结管内对流传热的一般步骤管内对流传热的一般步骤 （2 2）选用合适的实验关联式）选用合适的实验关联式; ;（3 3）计算出努塞尔数，进一步得到表面传热系数）计算出努塞尔数，进一步得到表面传热系数; ;（4 4）根据牛顿冷却公式计算出对流传热量。）根据牛顿冷却公式计算出对流传热量。例例题：在在一一冷冷凝凝器器中中，冷冷
5、却却水水以以1m/s的的流流速速流流过内内径径为10mm、长度度为3m的的铜管管，冷冷却却水水的的进、出出口口温温度度分分别为15和和65。忽忽略略对流流传热温差的影响，温差的影响，试计算管内的表面算管内的表面传热系数。系数。可可查得水的物性参数得水的物性参数为： W/(mK)，m2/s，解：冷却水的平均温度解：冷却水的平均温度为= 5804W/(m2K)l/d=3/0.0160圆管管内内对流流传热问题，流流速速1m/s，内内径径10mm，管管长3m，水水的的进、出出口口温温度度分分别为15和和65。计算管内的表面算管内的表面传热系数。系数。选用用迪迪图斯斯-贝尔尔特关特关联式式5804W/(
6、m2K)练练 习习1.定定性性的的画画出出管管内内层流流强强制制对流流传热的的局局部部表表面面传热系系数数 hx 的的沿程沿程变化。化。2.有有一一管管壳壳式式换热器器，已已知知换热管管的的内内径径为17mm，单程程管管子子的的根根数数为50根根，单程程管管长为4m。热水水走走管管程程，热水水的的流流量量为33t/h，热水水的的进、出出口口温温度度分分别为55和和45。试计算算该换热器管内器管内侧的表面的表面传热系数。系数。3.有有一一外外径径为140mm蒸蒸汽汽管管道道，其其外外侧敷敷设有有厚厚度度为30mm的的保保温温材材料料，保保温温层外外侧壁壁温温为50，室室外外空空气气温温度度为10，空空气气以以3m/s的的速速度度横横向向吹吹过该管管道道，试计算算单位位管管长上上该管管道道的的对流散流散热量。量。横掠圆管的对流传热问题横掠圆管的对流传热问题Nu = f ( Re , Pr )再见！
