概述 圆管内受迫流动 内部流动 非圆形管内受迫流动 受迫对流换热 外掠平板 外部流动外掠单管 外掠管束(光管;翅片管) 无相变换热 竖壁;竖管 无限空间横管 自然对流换热 水平壁(上表面和下表面) 对流换热 有限空间—夹层空间 混合对流换热(受迫对流与自然对流并存) 垂直壁凝结换热 凝结换热水平单圆管及管束外凝结换热 相变换热 管内凝结换热 大空间沸腾换热 沸腾换热 管内沸腾换热(横管,竖管) 都可以分为层流和湍流两种形式
11 概述 都可以分为层流和湍流两种形式
冖对流换热的数学描述 为便于分析,只限于分析二维对流换热 假设 a)流体为连续性介质 b)流体为不可压缩的牛顿型流体T=-N 即:服从牛顿粘性定律的流体;而油漆、泥 浆等不遵守该定律,称非牛顿型流体 C所有物性参数(p、C、k、μ)为常量 d)无内热源、忽略耗散热 12
12 b) 流体为不可压缩的牛顿型流体 为便于分析，只限于分析二维对流换热 即：服从牛顿粘性定律的流体；而油漆、泥 浆等不遵守该定律，称非牛顿型流体 u y = － c) 所有物性参数（、cp、k、）为常量 d) 无内热源、忽略耗散热 a) 流体为连续性介质 假 设： 对流换热的数学描述
对流换热的数学描述 auau 质量守恒 十 ax ay 动量守幅mDn 中p,,02u,0 + 十 十 d x ax 2 ay a0a0 L 十 atatat k at at 能量守恒 L一+b 十 dt ax ay pc p dr O 4个未知量:速度u、v;温度t;压力p 4个方程:连续性方程、动量方程、能量方程 13
13 对流换热的数学描述 = 0 + y u x u ( ) ( ) ( ) ( ) 2 2 2 2 2 2 2 2 dy x y dp F x y u y u x u dx dp F y u x u u u y x + = − + + + + = − + + + ( ) 2 2 2 2 y t x t c k y t x t u t p + = + + 质量守恒 动量守恒 能量守恒 4个未知量: 速度 u、v；温度 t；压力 p 4个方程: 连续性方程、动量方程、能量方程
对流换热的数学描述 前面4个方程求出温度场之后,可以利用牛顿冷却微分方程: k at △t(a 0 计算当地对流换热系数hx 求解h的方法: (1)分析法(解析解) (2)实验法(近似解) (3)比拟法 (4)数值法 14
14 0 x n k t h t y = = − 前面4个方程求出温度场之后，可以利用牛顿冷却微分方程： 对流换热的数学描述 计算当地对流换热系数 hx ( ) w f t = t − t 求解hx的方法： （1）分析法（解析解） （2）实验法（近似解） （3）比拟法 （4）数值法
温度边界层及其微分方程组 1904年德国科学家普朗特(L. Prandtl提出 著名的边界层概念 边界层概念:当粘性流体流过物体表面时,会形 成速度梯度很大的流动边界层;当壁面与流体间 有温差时,也会产生温度梯度很大的温度边界层 (或称热边界层) L Prandtl 由于粘性作用,流体 流速在靠近壁面处随 离壁面的距离的缩短 而逐渐降低;在贴壁 Thermal 处被滞止,处于无滑 unga boundary 移状态 15
15 温度边界层及其微分方程组 L.Prandtl 1904年德国科学家普朗特(L．Prandtl)提出 著名的边界层概念 边界层概念：当粘性流体流过物体表面时，会形 成速度梯度很大的流动边界层；当壁面与流体间 有温差时，也会产生温度梯度很大的温度边界层 （或称热边界层） 由于粘性作用，流体 流速在靠近壁面处随 离壁面的距离的缩短 而逐渐降低；在贴壁 处被滞止，处于无滑 移状态