(33)--6.3.2内部强制对流传热计算.pdf

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1、6.3.2 6.3.2 内部强制对流传热计算内部强制对流传热计算1 管内湍流强制对流传热实验关联式u迪图斯迪图斯-贝尔特（贝尔特（Dittus-Boelter）公式）公式 （应用时间最长最普遍）（应用时间最长最普遍）加热流体时加热流体时 冷却流体时冷却流体时 定性温度采用流体平均温度定性温度采用流体平均温度特征长度为管内径特征长度为管内径 ，特征流速为截面流体平均流速特征流速为截面流体平均流速u u。实验验证范围：实验验证范围：1 管内湍流强制对流传热实验关联式u迪图斯迪图斯-贝尔特（贝尔特（Dittus-Boelter）公式）公式 适用于流体与壁面具有中等以下温度差的场合。适用于流体与壁面具

2、有中等以下温度差的场合。中等以下温度差：中等以下温度差：对于气体，对于气体，对于水，对于水，对于对于 大的油类，大的油类，（1）变物性影响的修正速度分布随换热情况变化曲线速度分布随换热情况变化曲线l体现在Pr的指数变化加热n=0.4，冷却n=0.3（1）变物性影响的修正l中等以上温差时的修正：对气体被加热时，对气体被加热时，被冷却时，被冷却时，对液体对液体液液体被加热时体被加热时液体被冷却时液体被冷却时n无论加热还是冷却无论加热还是冷却0.4（2）入口段影响的修正l对于对于l/d60l/d60的的“短管短管”对流传热应考虑入对流传热应考虑入口段效应对传热的影响。入口段边界层薄，口段效应对传热的

3、影响。入口段边界层薄，局部表面传热系数比充分发展段的高。局部表面传热系数比充分发展段的高。l对于通常工业设备中常见的对于通常工业设备中常见的尖角入口管尖角入口管道道，有以下入口效应修正系数：，有以下入口效应修正系数：（3）非圆形截面槽道非圆形截面槽道 用用当量直径当量直径作为特征尺度应用到上述准则作为特征尺度应用到上述准则方程中去。方程中去。式中：式中：为槽道的流动截面积；为槽道的流动截面积；P P 为湿周长。为湿周长。（4）螺旋管的影响修正螺旋管螺旋管强化了换热。强化了换热。对此有螺旋管修正系数：对此有螺旋管修正系数：对于气体对于气体对于液体对于液体螺旋管中的流动螺旋管中的流动u格尼林斯基（

4、格尼林斯基（Gnielinski）公式）公式：计算准确度最高的关联式。计算准确度最高的关联式。对于液体对于液体对于气体对于气体f为湍流时的Darcy阻力系数：1 管内湍流强制对流传热实验关联式1 管内湍流强制对流传热实验关联式uGnielinski公式公式：与与Dittus-Boelter公式相比，在应用中有几点注意：公式相比，在应用中有几点注意：（1）不受）不受 的限制的限制（2 2）不受中等以下温差的限制）不受中等以下温差的限制（3 3）可以应用于过渡区和旺盛湍流区。）可以应用于过渡区和旺盛湍流区。（4 4）两公式都适用于水力光滑区。）两公式都适用于水力光滑区。Gnielinski Gni

5、elinski公式公式 可用于粗糙管的初步计算。可用于粗糙管的初步计算。实验验证范围：1 管内湍流强制对流传热实验关联式u适用于液态金属的管内湍流实验关联式适用于液态金属的管内湍流实验关联式液态金属：适用于光滑圆管的湍流充分发展段的实验关联式：适用于光滑圆管的湍流充分发展段的实验关联式：均匀热流边界均匀热流边界实验验证范围：实验验证范围：均匀壁温边界均匀壁温边界实验验证范围：实验验证范围：特征长度为特征长度为内径内径，定性温度为，定性温度为流体平均温度流体平均温度。2 管内层流强制对流传热实验关联式u不同截面形状管槽内层流充分发展段换热的不同截面形状管槽内层流充分发展段换热的NuNu数数u层流

6、时，热边界条件的影响不能忽略，恒热流边界比层流时，热边界条件的影响不能忽略，恒热流边界比恒壁温边界换热更强，恒壁温边界换热更强，Nu值更大。值更大。u层流充分发展段层流充分发展段Nu为常数与为常数与Re无关，与流速无关。无关，与流速无关。u对于非圆形管道，不能用当量直径采用圆形截面关联对于非圆形管道，不能用当量直径采用圆形截面关联式，需要采用相应截面专用计算公式。式，需要采用相应截面专用计算公式。2 管内层流强制对流传热实验关联式u齐德齐德-泰特（泰特（Sieder-TateSieder-Tate）公式）公式定性温度定性温度为流体平均温度为流体平均温度 ,按壁温按壁温 确定，确定，特征长度特征

7、长度为为管内径管内径d d，特征流速特征流速为管内流体平均流速为管内流体平均流速u u。实验验证范围为：实验验证范围为：管子处于均匀壁温。管子处于均匀壁温。例题：水流过长水流过长 、壁温均匀的直管时，从、壁温均匀的直管时，从 被加热到被加热到 ，管子的内径，管子的内径 ，水在管，水在管内的流速为内的流速为 ，求表面传热系数。，求表面传热系数。分析：确定对流换热类型为管内强制对流换热问题。再选择适用的实验关联式。解：（1）定性温度依据定性温度查得水的物性例题：（2）计算Re，判断流态，选择关联式因此壁温未知，不能确定是否满足中等以下温度差？先假设可以用，再校核。（3）计算Nu数和h例题：（4）校核是否是中等以下温度差已知流体温度，需要求壁面温度，先求对流传热量，因此，满足中等以下温度差要求谢谢同学！谢谢同学！