26 5.6 外掠平板层流分析解及比拟理论.pptx

第1页：外掠平板层流分析解及比拟理论

5-6 外掠平板层流分析解及比拟理论：本页为《传热学》课程课件封面，标示课程名称与本讲主题。

第2页：本章教学内容与目录导览

本章教学内容总体学习目标5-1对流换热概述5-2对流换热问题的数学描写5-3边界层分析及边界层方程组5-4流体外掠平板传热层流分析解及比拟理论

第3页：一、外掠等温平板层流对流换热问题的分

一、外掠等温平板层流对流换热问题的分析解(2)雷诺数：(1)努塞尔数Nux：(3)层流流动的判别条件：5.4流体外掠平板传热层流分析解及比拟理论1.解的结果2.特征数与Bi数的区别？

第4页：长度为l的等温平板的平均努塞尔数计算

长度为l的等温平板的平均努塞尔数计算：5.4流体外掠平板传热层流分析解及比拟理论局部努塞尔数：平均努塞尔数：

第5页：二、局部对流换热系数与边界层的关系

二、局部对流换热系数与边界层的关系5.4流体外掠平板传热层流分析解及比拟理论流体外掠平板时流动边界层的形成及局部表面传热系数变化示意图

第6页：层流：温度呈抛物线分布湍流边界层贴壁处的

层流：温度呈抛物线分布湍流边界层贴壁处的温度梯度明显大于层流，湍流换热比层流换热强湍流：温度呈幂函数分布5.4流体外掠平板传热层流分析解及比拟理论

第7页：三、应用边界层概念应注意的问题

三、应用边界层概念应注意的问题(1)上述边界层概念及分析是以沿平板的无界外部流动为例进行介绍的，内部流动的边界层情况不同(2)在平板前缘很短一段距离内，边界层理论不适用(3)若出现边界层脱体，或发生回流情况，边界层的特性也将改变(4)对于高Pr数的油类和低普朗特数的液态金属，边界层的分析也不适用5.4流体外掠平板传热层流分析解及比拟理论

第8页：这里以流体外掠等温平板的湍流换热为例

这里以流体外掠等温平板的湍流换热为例。

湍流边界层动量和能量方程为湍流动量扩散率四、比拟理论简介5.4流体外掠平板传热层流分析解及比拟理论湍流热扩散率引入下列无量纲量：

第9页：则有雷诺认为

则有雷诺认为：由于湍流切应力和湍流热流密度均由脉动所致，因此，可以假定：湍流Pr数当Pr = 1时，则应该有完全相同的解，此时：5.4流体外掠平板传热层流分析解及比拟理论

第10页：而类似地：实验测定平板上湍流边界层阻力系

而类似地：实验测定平板上湍流边界层阻力系数为：这就是有名的雷诺比拟（成立前提：Pr=1）5.4流体外掠平板传热层流分析解及比拟理论

第11页：当Pr1时，需要对该比拟进行修正

当Pr1时，需要对该比拟进行修正，于是有契尔顿－柯尔本比拟（修正雷诺比拟）：5.4流体外掠平板传热层流分析解及比拟理论式中，称St为斯坦顿（Stanton）数，其定义为j因子，在制冷、低温工业的换热器设计中应用较广。

第12页：当平板长度l大于临界长度xc时

当平板长度l大于临界长度xc时，平板上的边界层由层流段和湍流段组成。

其Nu分别为：则平均对流换热系数hm为:如果取，则上式变为：5.4流体外掠平板传热层流分析解及比拟理论