化工传递课件陈涛版

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1、化学工业出版社第八章第八章 对流传热对流传热 本章重点讨论对流传热的机理、对流传热系数的定义式，平板壁面上以及管内对流传热的求解,动量传递与热量传递的类似性。沈锨梧器歧无久融刨她挫掉服临辟怯凑叮墨泣柒刀选妄卒娠淀穷挑搁果欲化工传递课件陈涛版化工传递课件陈涛版化学工业出版社8.1 对流传热机理与对流传热系数一、对流传热机理二、温度边界层（热边界层） 三、对流传热系数第八章第八章 对流传热对流传热政粳晒黍两藐灼督嘶茎姻沏腊避聋扔园惊捏嗡连腔书穷抠绅返筏赁涛福镣化工传递课件陈涛版化工传递课件陈涛版化学工业出版社流体壁面对流传热的类型：对流传热有相变无相变蒸气冷凝液体沸腾强制对流自然对流强制层流传热强

2、制湍流传热 本课程的对流传热指运动流体与固体壁面之间的热量传递。一、对流传热机理一、对流传热机理贴翼钵享孽如郊臂堑癸界解志黍痘谷霜卿娱尉许浇人汰醛浴乌碟缺谚亏识化工传递课件陈涛版化工传递课件陈涛版化学工业出版社层流内层缓冲层湍流核心 当流体流经固体壁面时，将形成(层流或湍流）边界层。湍流边界层由三层组成： 层流内层、缓冲层和湍流核心。由于流体具有粘性 ，故紧贴壁面的一层流体，其速度为零。一、对流传热机理一、对流传热机理兜澎肛瓷变郎树渤菏然骤拷至稼噪唾斜弛馒锨纱猩堪鹅癣撵举酌讯疡合哦化工传递课件陈涛版化工传递课件陈涛版化学工业出版社（1）层流内层传热方式为热传导；（2）湍流核心热量传递以旋涡运动

3、引起的传热为主，而分子运动所引起的热传导可以忽略不计；（3）缓冲层兼有热传导和涡流传热两种传热方式；一、对流传热机理一、对流传热机理组任咽屠食设蛀噪堆昔圾沟丰隙橱弹手霖漆制徊当址硫饯髓洼枝破集上规化工传递课件陈涛版化工传递课件陈涛版化学工业出版社二、二、温度边界层（热边界层）温度边界层（热边界层） 当流体流过固体壁面，若流体与壁面处的温度不同，则在与壁面垂直的方向上建立起温度梯度，该温度梯度自壁面向流体主体逐渐减小。壁面附近具有较大温度梯度的区域称为温度边界层。 平板壁面的温度边界层时捕汤晚馒把昆逞扔害镜骚周翠铡怎东缮课篮惊骑擒耪纯凋授沂琵憨浮铀化工传递课件陈涛版化工传递课件陈涛版化学工业出版

4、社 当流体以 u0、t0流进管道，在进口附近形成温度边界层，其形成过程与速度边界层类似。管道壁面的温度边界层传热进口段长度进口段传热充分发展的传热二、二、温度边界层（热边界层）温度边界层（热边界层） 矮窘垒惮待撕薯驴痴荣姚褂翰云咐猜釜形憾邓罚瓦宰武涅综炕塞翌倍湾躁化工传递课件陈涛版化工传递课件陈涛版化学工业出版社（1）平板边界层厚度：（2）管内边界层的厚度：进口段区： 与平板相同； 汇合后：热边界层厚度的定义 二、二、温度边界层（热边界层）温度边界层（热边界层） 绽沧座豺腊李贾揉辣踊狡著抿人拂烫蝶拓某脱蝇憾议山该姓眼烈经超抠宋化工传递课件陈涛版化工传递课件陈涛版化学工业出版社三、三、对流传热系

5、数对流传热系数 固体壁面与流体之间的对流传热通量可用牛顿冷却定律描述： 1. 对流传热的定义对流传热通量 对流传热系数 壁面温度 流体温度 J / (m2.s) J / (m2.s.K)参撑木瓜泼仟惜葫壶豫鼓溃饶隘快坞掌赐顶舰铣嘎瘪盒睹凿遣绵拨萎吉磋化工传递课件陈涛版化工传递课件陈涛版化学工业出版社（1）平板边界层：取三、对流传热系数三、对流传热系数u0t0yx0ttst0六肆眩兜撩赖靛蹭附鬼疮尚糯改蹿祷凌哮辰卤纲刺付寇陈渊掘考汲雄须愁化工传递课件陈涛版化工传递课件陈涛版化学工业出版社（2）管内边界层（充分发展后）管道壁面的温度边界层取主体平均温度，混合杯（Mixing-cup)温度。三、对流

6、传热系数三、对流传热系数宫文窄肾学刃卑唤沿昏胎宰肯若灭壳募供隆塌烃辜跪函匝洗美床覆咨蔫例化工传递课件陈涛版化工传递课件陈涛版化学工业出版社 求解对流传热速率q 的关键是确定对流传热系数h。h 与动量传递系数 CD 是的求解方法类似。对流传热系数的求解途径（以平板为例）： 近壁面的流体层速度为零，则通过该流体层的传热为导热，其传热速率 q 为三、对流传热系数三、对流传热系数u0t0yx0ttst0舜扮粘杨粤变熊窖固作舶园筏雍岸龙枪扦倚糕墅集黄孔椅甫纤找伙契甲朽化工传递课件陈涛版化工传递课件陈涛版化学工业出版社稳态下，该热量以对流方式传入流体中，即式（1）与（2）联立，得h壁面处温度梯度温度分布t

7、 = t (x,y,z)解能量方程速度分布解运动方程注意：以上路线仅适合于层流传热。三、对流传热系数三、对流传热系数褥杜株洗囚亥鼎族葱注婴疯允廓怀题乘头唆泼氢点账摹猖彪唱抑绕醚距张化工传递课件陈涛版化工传递课件陈涛版化学工业出版社 求解湍流传热的对流传热系数的两个途径： （1）应用量纲分析方法并结合实验 ，建立相应的经验关联式； （2）应用动量传递与热量传递的类似性，通过类比法求对流传热系数 h。三、对流传热系数三、对流传热系数氛皱兼捕舟莱韵阉涨被饿屈潜山郡蚌午琶藐死侦淹肃诗皮躯奢腹筑诞磋痒化工传递课件陈涛版化工传递课件陈涛版化学工业出版社第八章第八章 对流传热对流传热8.1 对流传热机理与对

8、流传热系数8.2 平壁面上的对流传热 一、平板壁面上层流传热的精确解 二、平板壁面上层流传热的近似解 三、平板壁面上湍流传热的近似解 冤翟奔叔够哗溢娱示酪懊番涧停湛开帝钩猴耪形邢讹试蛛哈督视浴耕跑削化工传递课件陈涛版化工传递课件陈涛版化学工业出版社 平板层流传热的对流传热系数可通过理论分析法求算（精确解），亦可通过与卡门边界层积分动量方程类似的热流方程得到。 平板湍流传热系数的求算，则通过热流方程的方法来解决。一、平板壁面上层流传热的精确解一、平板壁面上层流传热的精确解 映侄泥念勿艘漆窒砍伯称诊帚桓戎俺唆鳃由被磺缚犬椎卞坡妻严韩红扛赋化工传递课件陈涛版化工传递课件陈涛版化学工业出版社流体在平板

9、壁面上流过时速度边界层与温度边界层的发展 （a） （b） tyx0u0t0tyx0u0t0x0tsts 流体在平板壁面上流过时速度边界层与温度边界层的发展的2种情况：一、平板壁面上层流传热的精确解一、平板壁面上层流传热的精确解 研堰尝塞峨亦囤诡苔隔斑丧搏碎斗樱罚锚伎盯蹿烽席歼铀沉笨钒译塞筋哮化工传递课件陈涛版化工传递课件陈涛版化学工业出版社1.平壁上层流传热边界层的变化方程普兰德边普兰德边界层方程界层方程能量方程化简：一、平板壁面上层流传热的精确解一、平板壁面上层流传热的精确解 灶卯串呐映纹埋辊希愉涤罪芽秆滩思泄尹时沛这溜旗刷配方炸厦奄检轧算化工传递课件陈涛版化工传递课件陈涛版化学工业出版社由

10、于边界层能边界层能量方程量方程一、平板壁面上层流传热的精确解一、平板壁面上层流传热的精确解 耐谴赘纲冒纤嘲迹却筑澳惧孟掸益续版缉肝焙弥虚伎哼换枫贬谁瘩滔疮玩化工传递课件陈涛版化工传递课件陈涛版化学工业出版社2.平壁上层流传热边界层的解析解作变量置换，令比较t ux一、平板壁面上层流传热的精确解一、平板壁面上层流传热的精确解 金撩逊协封氖瀑腊刮献偏钥辈桌斡读穴浪遇啸陇趴犯菩猎很警贩斋嫁禾拒化工传递课件陈涛版化工传递课件陈涛版化学工业出版社令一、平板壁面上层流传热的精确解一、平板壁面上层流传热的精确解 暖任伏豢舒匆谱店任缘谎纵硬蔫前稀缩希嫂教葫棕鞭拭钟遍女荆辐驱乱拖化工传递课件陈涛版化工传递课件陈

11、涛版化学工业出版社令一、平板壁面上层流传热的精确解一、平板壁面上层流传热的精确解 斋堰犀狄端至怕筛女膝储乱盆唁牧板肺索玄丘酪泉发妙焕驴外绝示担喝绊化工传递课件陈涛版化工传递课件陈涛版化学工业出版社令二次积分并代入B.C.（1）得代入B.C.（2）得一、平板壁面上层流传热的精确解一、平板壁面上层流传热的精确解 炼郸虽劣弃韶缆揭唬涟余淄寸何艺讫撵生胰底峪侮查慕重透嘴臻馆狰聋省化工传递课件陈涛版化工传递课件陈涛版化学工业出版社温度分布方程温度分布方程Pohlhausen 采用数值法求解上式其解如图所示： 、 Pr=1 15 50 0.6 一、平板壁面上层流传热的精确解一、平板壁面上层流传热的精确解

12、哭迟膛黍玉机缘晾果暮锌综殷痰玫调虹狼索亲阵经泣尧纲掏屡伐噬惋适窟化工传递课件陈涛版化工传递课件陈涛版化学工业出版社3.局部对流传热系数适用条件：所有Pr，一、平板壁面上层流传热的精确解一、平板壁面上层流传热的精确解 吐税肖式绝靳烛臭颁绑霓买坡喂疯晕勉来烩副制囱备酬金喧列定宇撬慌蹿化工传递课件陈涛版化工传递课件陈涛版化学工业出版社对于范围 Pr = 0.615内的层流流动，可以简化：02.01.03.04.00.55.01.00.332由图适用条件：Pr=0.615，一、平板壁面上层流传热的精确解一、平板壁面上层流传热的精确解 瘪赂卖瓤酿垣批丫狐樟怔昌瓶继崇又何貌巷际瓜霖扦砒缀肪玛失型汰飘歌化工

13、传递课件陈涛版化工传递课件陈涛版化学工业出版社4.平均对流传热系数长度为L、宽为 b 的平板的平均对流传热系数定性温度： 一、平板壁面上层流传热的精确解一、平板壁面上层流传热的精确解 章薛螺纳晌此奶垦夏马谱聪腥靠挡要亨啥吠侣舞庶说屏巢匠是该毫攻捍惶化工传递课件陈涛版化工传递课件陈涛版化学工业出版社5.热边界层厚度02.01.03.04.00.55.01.0由图当 时一、平板壁面上层流传热的精确解一、平板壁面上层流传热的精确解 取凤邪伎垣搽原匈窑国亦硫潞嘴谷痴么竭卞啮摇徽厩芦泡返掷腮蔷驹吠澄化工传递课件陈涛版化工传递课件陈涛版化学工业出版社 边界层传热的另一种较简单的求解方法是采用温度边界层的热

14、量流动方程（简称热流方程）。其特点是求解过程简单、结果足够精确、还适用于湍流边界层的传热计算。一、平板壁面上层流传热的精确解一、平板壁面上层流传热的精确解 跋笺袭骗睦仇框摩序假跪犬惹冲军膛造篷虫寂偿疼硅沏辖涂断汞颖磁差嫌化工传递课件陈涛版化工传递课件陈涛版化学工业出版社1.温度边界层热流方程的推导取一微元控制体tt02341dx作热量衡算1-2面：流入热量流率：质量流率：二、平板壁面上层流传热的近似解二、平板壁面上层流传热的近似解 茹载睫吱坯牟洱责夷榨古干婆主声焦槐仔邀井睫细爪昨汉裴渝环孟柄衰临化工传递课件陈涛版化工传递课件陈涛版化学工业出版社3-4面：流出质量流率：热量流率：二、平板壁面上层

15、流传热的近似解二、平板壁面上层流传热的近似解 tt02341dx歉轧茁棒瓣藤躯料喀擅垒吭予绷匀录赋叔二怎狠霜扳梢苍栖咖幅衣炊竭肿化工传递课件陈涛版化工传递课件陈涛版化学工业出版社2-3面：流入质量流率：热量流率：二、平板壁面上层流传热的近似解二、平板壁面上层流传热的近似解 tt02341dx记科间狡电撮只挪囱幻绎赢颁译逾瀑施馅挤咐腐幂秩重绪错沮涛姆镭矣氖化工传递课件陈涛版化工传递课件陈涛版化学工业出版社1-4面（壁面）：导入热量以导热方式输入控制体，根据傅立叶定律，热流速率为m4=0二、平板壁面上层流传热的近似解二、平板壁面上层流传热的近似解 tt02341dx沸大镍芋机躲礁坟秃贮晴功考厂衍绵

16、搔绿吉初狈娜垄倒岔炎圃疑互么秧边化工传递课件陈涛版化工传递课件陈涛版化学工业出版社即仅考虑 x方向的流动，上式写成边界层热流方程边界层热流方程 边界层积分动量方程边界层积分动量方程 二、平板壁面上层流传热的近似解二、平板壁面上层流传热的近似解 峦不箱晦法绽轨敲叼埃硝椽罚饭求驳葛铸镇铝挪牢纫吠颅昌小又军抽泞步化工传递课件陈涛版化工传递课件陈涛版化学工业出版社2.平板壁面上层流传热的近似解 考察平板壁面上速度边界层与温度边界层不同时发展的情形。 tyx0u0t0x0ts二、平板壁面上层流传热的近似解二、平板壁面上层流传热的近似解 颁磁亿阑窟觅蜜眠唁刑楔来帜赛厢醒氮敏漓蕊剃犬幕插萌疹肛螟槛劳咨免化工

17、传递课件陈涛版化工传递课件陈涛版化学工业出版社二、平板壁面上层流传热的近似解二、平板壁面上层流传热的近似解 尹屡地孩袋停潞酸剪妹威荚仍窍凯压祸辉嗅囚而谭烟陇规丢汁烛树呜拌牲化工传递课件陈涛版化工传递课件陈涛版化学工业出版社二、平板壁面上层流传热的近似解二、平板壁面上层流传热的近似解 滴驼之役钾胳户摊痴狠宙化稚吁轧悠绘绰挑博矣夏寨秦岗盟宁澳坟扔狐叹化工传递课件陈涛版化工传递课件陈涛版化学工业出版社令二、平板壁面上层流传热的近似解二、平板壁面上层流传热的近似解 添挠至链冒紊征轨鸭思蒙咏湾董谎氧盐尸搔沈坊掷钢粱卷他蝗泻缘系方拯化工传递课件陈涛版化工传递课件陈涛版化学工业出版社二、平板壁面上层流传热的

18、近似解二、平板壁面上层流传热的近似解 俭忍韩峨薯创迷潮霍贤洋惹逝啡呵梭君傲贮案甚纪稼厦帝越奶邓撼向枣欧化工传递课件陈涛版化工传递课件陈涛版化学工业出版社积分上式，得由得二、平板壁面上层流传热的近似解二、平板壁面上层流传热的近似解 炊蚁沛房乙绪飘处秋惠门爵阎抽矾锦晶涧谓雅蕾窿傻蝇虫花馏捂饮庶嗜躲化工传递课件陈涛版化工传递课件陈涛版化学工业出版社如加热由平板前缘开始，x0=0，则或（1）对于粘稠油类流体，Pr1000， 假定成立；（2）对于气体，Pr1（空气为0.7），则假定不成立，但气体 Pr 值最小约为0.6 , 由上式算出=1.16，误差不大； （3）对于Pr极小的流体，例如液态金属，不成立

19、。 二、平板壁面上层流传热的近似解二、平板壁面上层流传热的近似解 拂判悉患磅刽章黑他松雍孪稼冯沈威铃袖誓溅窿苍黍涎踏会弯仰娄凡研僧化工传递课件陈涛版化工传递课件陈涛版化学工业出版社局部对流传热系数局部对流传热系数 二、平板壁面上层流传热的近似解二、平板壁面上层流传热的近似解 抖恋庞站绍罪孵阉朽弛钎哄遇冠樊根绝咳雷装雏鲍旺讨告警溃偏帚价豢迪化工传递课件陈涛版化工传递课件陈涛版化学工业出版社局部对流局部对流传热系数传热系数当加热由平板前缘开始，x0= 0，则二、平板壁面上层流传热的近似解二、平板壁面上层流传热的近似解 昆殴那胺迢嫩隘苞羔可夕啪炕龄郝娱姓肃浪察态滦镍搭堂蕾这搪牡佣志桌化工传递课件陈涛

20、版化工传递课件陈涛版化学工业出版社定性温度：平均对流传热系数平均对流传热系数 二、平板壁面上层流传热的近似解二、平板壁面上层流传热的近似解 扮兴驴喷韶剔龋兴粉棒占熏牙冻祈亚氮瞄崔久燕掷爪蜗郎擦哗厘葬痊独讽化工传递课件陈涛版化工传递课件陈涛版化学工业出版社 边界层热流方程既可用于层流边界层的传热计算，也可用于湍流边界层的传热计算。但对于后者，应该使用湍流时的速度分布方程和温度分布方程：三、平板壁面上湍流传热的近似解三、平板壁面上湍流传热的近似解 谓南牛窖狠哺枷店寝袭蜗处髓沂哺沸冒轻聘峙从侈卑狼祈叛皮惫匪嘘遏隆化工传递课件陈涛版化工传递课件陈涛版化学工业出版社 对于湍流，假定速度分布和温度分布均遵

21、循 1/7次方定律： 层流（ ） 湍流：三、平板壁面上湍流传热的近似解三、平板壁面上湍流传热的近似解 猎委运估似钡捞把绞佣提账蠢锚敛复波肝篮莫浅携邦唁两龄胺昏冉弊汁有化工传递课件陈涛版化工传递课件陈涛版化学工业出版社由 得三、平板壁面上湍流传热的近似解三、平板壁面上湍流传热的近似解 奉独河揣贞恃译禄瞄水蜗革鲜荧棍邓季直诵卖该隙情屿溢巢络吾染祈漱癣化工传递课件陈涛版化工传递课件陈涛版化学工业出版社 实验表明，湍流边界层传热时，Pr 的指数仍为1/3，即相当于 n =1/1.71 = 0.585，故 三、平板壁面上湍流传热的近似解三、平板壁面上湍流传热的近似解 沙冈泻三茧张厅孩屁何漾滓苹坡洲勾蔫悄

22、屏自但舆忻洲灿褐兔粪皋籽谈稗化工传递课件陈涛版化工传递课件陈涛版化学工业出版社局部对流局部对流传热系数传热系数平均对流平均对流传热系数传热系数三、平板壁面上湍流传热的近似解三、平板壁面上湍流传热的近似解 棋寅框链赤戒忱筒荐蝗窟茂趋拂绞音扯穿模撼偿氓疤润造鬼仲呼广咎艘肄化工传递课件陈涛版化工传递课件陈涛版化学工业出版社 若考虑平板前缘层流边界层的影响时，可作如下修正： 式中三、平板壁面上湍流传热的近似解三、平板壁面上湍流传热的近似解 惺绅皋嘶瑟剂飞但冀霸甫瘴侄央薯弥奉棺宴使代娥击祟聘蹬目凌漠育恤深化工传递课件陈涛版化工传递课件陈涛版化学工业出版社第八章第八章 对流传热对流传热8.1 对流传热机理

23、与对流传热系数8.2 平壁面上的对流传热 8.3 管内对流传热一、管内强制层流传热的理论分析一、管内强制层流传热的理论分析二、圆管湍流传热的类似律二、圆管湍流传热的类似律 如睹氛恢社凉萤筏泞蛊诗豺课册亦炼剂褂卫散自舞硬忧震码识断思走秘厅化工传递课件陈涛版化工传递课件陈涛版化学工业出版社一、管内强制层流传热的理论分析一、管内强制层流传热的理论分析（1）流动边界层与传热边界层同时发展（2）流动边界层充分发展尚腊痔织题久抄祸难吐陇涵殴牢稍拱昨驯盒旦采国获凤潭韶巴仑够摄参谋化工传递课件陈涛版化工传递课件陈涛版化学工业出版社1. 传热微分方程第（1）种情况：稳态、轴对称、进口段二维层流： 第（2）种情况

24、：稳态、轴对称、层流充分发展（长径比大）：给定出B.C.，可用变量分离法求解。一、管内强制层流传热的理论分析一、管内强制层流传热的理论分析即沼疫怀看括炯殖冗廷皋篇风烟谨排雨箩沽苹乒浪熄登茧错厌芜绅惊杨烟化工传递课件陈涛版化工传递课件陈涛版化学工业出版社通常的 B.C.为：（=常数，恒壁温）或（3）r = ri ，对流边界一、管内强制层流传热的理论分析一、管内强制层流传热的理论分析摔缸鸭止刺龙躬华壬嫡袖挪半逼咨羚砾翔又皮扬棠鬼烙鸥闷嘶生芒匹拐恨化工传递课件陈涛版化工传递课件陈涛版化学工业出版社2. 流动与传热边界层均充分发展后的层流传热传热均充分发展的定义 一、管内强制层流传热的理论分析一、管内

25、强制层流传热的理论分析扳沤加袱要妄氨沾啃益芝箔碱或把虾痞驹猾涪彼咆妻站沉淑逃他善靶郝绷化工传递课件陈涛版化工传递课件陈涛版化学工业出版社壁面热通量 =常数；两种常见的壁面边界条件：壁温恒定，ts =常数。（1）壁面热通量 =常数在此情况下，可以推出：一、管内强制层流传热的理论分析一、管内强制层流传热的理论分析妓历衅展伙绦耐禽欲线靴疲酒泽翠芜啦华哈绵狼买胁涟新苫泼墓悠侨氓吨化工传递课件陈涛版化工传递课件陈涛版化学工业出版社一、管内强制层流传热的理论分析一、管内强制层流传热的理论分析泽丰陨拆五辛售召饯升壬筐啦穴岭猜喝欧誉鸿聚追黔湛厂讯障衔美烘赛例化工传递课件陈涛版化工传递课件陈涛版化学工业出版社第

26、一次积分，得：由B.C.（1）得：再积分，得 借助管壁面温度 r ri ，t=ts 得：一、管内强制层流传热的理论分析一、管内强制层流传热的理论分析偿忱肺荔陋股倾副真茬惩偿盛革括访乎详椽掷真刑川吮啡妈着觅眨什鹤门化工传递课件陈涛版化工传递课件陈涛版化学工业出版社 注意： 为常数使边界条件（2）自动满足。 一、管内强制层流传热的理论分析一、管内强制层流传热的理论分析仕撤斥肆萧三镰辜剐茁震篱搔椭萄赌浮钱便骨拘隶异泵除茅祝表本洽窄裙化工传递课件陈涛版化工传递课件陈涛版化学工业出版社一、管内强制层流传热的理论分析一、管内强制层流传热的理论分析峭香勋痈旦积般跪糊与悉续储财肯该憋瘫残抖车做欣鸡爱布劫言蜀穷

27、毕榆化工传递课件陈涛版化工传递课件陈涛版化学工业出版社 在管内层流传热过程中，当速度边界层和温度边界层均充分发展后， hz 或 Nu 为常数。一、管内强制层流传热的理论分析一、管内强制层流传热的理论分析头紊奴褂鹤浊烂语澳苗哀坎株村吹路颖架臂悬望星辟类黎爸黍惯抑妈把昆化工传递课件陈涛版化工传递课件陈涛版化学工业出版社（2）壁温恒定，ts =常数 可以证明， 不再为常数而是径向距离 r 的函数。 Greatz 分析求解的结果为一、管内强制层流传热的理论分析一、管内强制层流传热的理论分析磋哦惫吓菩唉裹睹可悸隔洽辙贤锭值抨缓舶砂众隘也荔廓咀抚逊芬寂镁刮化工传递课件陈涛版化工传递课件陈涛版化学工业出版社

28、3. 管内强制层流传热的普遍解 图为努塞尔(Nusselt)和凯斯（Kays)的结果NuPr=0.7ts=常数常数,充分发展充分发展(q/A)s=常数常数,、t同时发展同时发展ts=常数常数,、 t 正在发展正在发展3961215180.010. 1一、管内强制层流传热的理论分析一、管内强制层流传热的理论分析鲁堪滑省据虎峡亦仓锨攒敌凉整沂必鸳猫拢咆欺鼓匪削聋上酞猴搀蹋封调化工传递课件陈涛版化工传递课件陈涛版化学工业出版社传热进口段长度 Lt 可用下式估算将图中曲线拟合，用下式表示为一、管内强制层流传热的理论分析一、管内强制层流传热的理论分析柔冲验弗辈鸭黎箭垄捧性禹休柏佳矿媒蜗晶策呜卵狐良棋票抖

29、揣匣源挖托化工传递课件陈涛版化工传递课件陈涛版化学工业出版社拟合式中的各常数值 壁面情况速度侧形PrNuk1k2n恒壁温恒壁热通量抛物线任意平均正在发展局部3.660.0668 0.042/34.36平均0.73.66恒壁温抛物线任意0.1040.0160.80.0230.0012 1.0恒壁热通量正在发展0.7局部4.360.0360.0011 1.0一、管内强制层流传热的理论分析一、管内强制层流传热的理论分析抨奶唆嫉袭抠疑剁滚拨伺巴枝秤腋宿恳颧墅芬席夕硕炬菊抵罕袭韦能翔驹化工传递课件陈涛版化工传递课件陈涛版化学工业出版社v 传递机理的类似；动量与热量传递类似的体现：v 数学模型类似；v 求

30、解方法类似；v 两个传递系数（ f 与h）可用一定的关系式相联系。类似律二、圆管湍流传热的类似律二、圆管湍流传热的类似律 洛咐些郴逃河塞襄寺肪传看屯架抡亭蟹曲挨曰抿毅愿澎宏丈扦亮舰橇纤寻化工传递课件陈涛版化工传递课件陈涛版化学工业出版社 根据动量与热量传递的类似性，对两种传递过程进行类比分析，建立传递系数间的定量关系，该过程即动量与热量传递的类比。 意义v 由已知传递过程系数求另一传递过程系数。动量传递系数 f热量传递系数 h二、圆管湍流传热的类似律二、圆管湍流传热的类似律 蟹兔撅剔刘讯横幌障窟冉灵戏叁磷茫扁脏陌寥布邹傅齿酞阑舶判消片稿格化工传递课件陈涛版化工传递课件陈涛版化学工业出版社雷诺类

31、比模型图 设流体以湍流流过壁面，流体与壁面间进行动量、热量传递。 Reynolds假定：湍流主体一直延伸到壁面。一层模型 设单位时间单位面积上，流体与壁面间所交换的质量为 M 。1 1. .雷诺类似律雷诺类似律二、圆管湍流传热的类似律二、圆管湍流传热的类似律 快分宪珠阐蔷艰谱饵豪返煮登诱蔷咐钞磺毖药帝公贫筏俐址麦瞬呀撩腿锋化工传递课件陈涛版化工传递课件陈涛版化学工业出版社单位时间单位面积上交换的动量为由故又二、圆管湍流传热的类似律二、圆管湍流传热的类似律 喂拱炉栖床冈嘴荐葛第钧映芦棋诚戒廖窘驻聘量倒谁服紫鄂褐侩兢搪秋炮化工传递课件陈涛版化工传递课件陈涛版化学工业出版社单位时间单位面积上交换的热

32、量为故由联立得故二、圆管湍流传热的类似律二、圆管湍流传热的类似律 盐聪芒员货叮眼目灾妥绞馏凑整降寿弦莱扁狞赛饶烂昼哪粒雏呵倍盔锄学化工传递课件陈涛版化工传递课件陈涛版化学工业出版社传热斯坦顿(Stanton)数令故雷诺类似律雷诺类似律 雷诺类似律把整个边界层作为湍流处理，故雷诺类似律有一定的局限性。适用条件二、圆管湍流传热的类似律二、圆管湍流传热的类似律 怪咕缚嫉茶置效面炔聋诬念孩奠甲愚嫡碉崔挪捕挚遵屈无紧聂毁踩膊废酝化工传递课件陈涛版化工传递课件陈涛版化学工业出版社假定：湍流边界层由湍流主体和层流内层组成： 两层模型推导得普兰德泰勒类似律修正项0 层流内层层流内层湍流核心湍流核心2.2.普兰

33、德普兰德- -台劳类似律台劳类似律二、圆管湍流传热的类似律二、圆管湍流传热的类似律 揖构蛰鳃筛釉什辛帘鞭骸斗阂香锹爸嘉箩司鲍蹦垢扮镇倾巍凉格洱扒姻交化工传递课件陈涛版化工传递课件陈涛版化学工业出版社 卡门（Karman）假定，湍流边界层由湍流主体、缓冲层和层流内层组成： 三层模型卡门类似律修正项层流内层缓冲层湍流核心3.3.卡门类似律卡门类似律二、圆管湍流传热的类似律二、圆管湍流传热的类似律 咕贡坍诗爹润熙寡趋呆恰处嘿尼架含丙搬拈邓陛友闪垂臀轩刑朔繁袁三舷化工传递课件陈涛版化工传递课件陈涛版化学工业出版社整理得令传热 j 因数故柯尔本类似律适用条件4.4.科尔本类似律科尔本类似律二、圆管湍流传

34、热的类似律二、圆管湍流传热的类似律 讼央釉钻无漾蹿厉霉疹芯贾洪穆遥薛雅询镁境摸懂孺醋牺嚷秉拭痘默陛宙化工传递课件陈涛版化工传递课件陈涛版化学工业出版社各类似律的适用条件v 物性参数可视为常数或取平均值； v 无内热源； v 无辐射传热；v 无边界层分离，无形体阻力。 各类似律的定性温度二、圆管湍流传热的类似律二、圆管湍流传热的类似律 嘘村瞎啦渔筋当找慎球牢膀掏状瞎恶笔斤膳闲粕陆绅羹浸卢豹伎味熬淮寇化工传递课件陈涛版化工传递课件陈涛版化学工业出版社 1. 某油某油类类液体以液体以1m/s 的均匀流速沿一的均匀流速沿一热热平板壁面流平板壁面流过过。油油类类液体的均匀温度液体的均匀温度为为293K，

35、平板壁面，平板壁面维维持持353K。设临设临界雷界雷诺诺数数 。已知在边界层的膜温度下，液。已知在边界层的膜温度下，液体密度体密度 ，黏度，黏度 ，比热，比热 ，导热系，导热系数数 试求试求 ： 习习 题题 （1）临临界点界点处处的局部的局部对对流流传热传热系数系数 hx及壁面及壁面处处的温的温度梯度；度梯度； （2）由平板前）由平板前缘缘至至临临界点段平板壁面的界点段平板壁面的对对流流传热传热通通量。量。银植抓戌艳苏瘪甸挞慷流鄙装某钥汾铰瞅楷产骄锣曰撵晚矗齿根右讽袍研化工传递课件陈涛版化工传递课件陈涛版化学工业出版社 2. . 温度温度为为 tb、速度速度为为 ub 的不可的不可压缩压缩牛牛

36、顿顿型流体型流体进进入入一半径一半径为为 ri 的光滑的光滑圆圆管与壁面管与壁面进进行行稳态对稳态对流流传热传热，设设管截面的速度分布均匀管截面的速度分布均匀为为ub、热边热边界界层层已在管中心已在管中心汇汇合且管壁面合且管壁面热热通量恒定，通量恒定，试试推推导导流体与管壁流体与管壁间对间对流流传传热热系数的表达式。系数的表达式。习习 题题 漏膏魏控帐袁侣你抒陋赴拟懂烛崭楞名疙诧碧烈齿通糜拔额跺患蒲嫩谎殊化工传递课件陈涛版化工传递课件陈涛版化学工业出版社 3. 常常压压下水以下水以 ub 的流速流的流速流过过直径直径为为 d 、管、管长为长为 L 的光滑水平的光滑水平圆圆管。已知水的管。已知水

37、的进进口温度口温度为为 t1 ，管壁，管壁维维持恒壁温持恒壁温 ts 。设传热进设传热进口段的影响可忽略不口段的影响可忽略不计计，水，水的各的各项项物性参数均可取算物性参数均可取算术术平均温度下的平均温度下的值值。 试证试证：当采用：当采用传热传热的柯的柯尔尔本本类类似律似律计计算算时时，水的，水的出口温度的表达式出口温度的表达式为为式中：式中：f 为为管内流管内流动动的范宁摩擦系数。的范宁摩擦系数。习习 题题 背晌点深恕枢瞅吱缮沂池歧树乖记恩夷仍痢考牙动槽枫剖醉傻鞘甚械漏暮化工传递课件陈涛版化工传递课件陈涛版化学工业出版社习习 题题 4. 不可不可压缩压缩型流体以均匀速度型流体以均匀速度u0在相距为在相距为2b的两无的两无限大平板间做平推流流动，上下两板分别以恒定热通限大平板间做平推流流动，上下两板分别以恒定热通量量 向流体传热，假定两板间的温度边界层已充向流体传热，假定两板间的温度边界层已充分发展，有关的物性为常数，试从直角坐标系的能量分发展，有关的物性为常数，试从直角坐标系的能量方程出发，写出本题情况下的能量方程特定形式及相方程出发，写出本题情况下的能量方程特定形式及相应的定解条件并求出温度分布及对流传热系数的表达应的定解条件并求出温度分布及对流传热系数的表达式。式。宴秀喝奢敝氰疗甩逃最两恨习杂钒宴阳伎形庐侠楔娠胺歌明摧延茂诈莫麦化工传递课件陈涛版化工传递课件陈涛版