29 6.3 内部强制对流传热特点及湍流传热的实验关联式.pptx

第1页：内部强制对流传热特点及湍流的实验关联式

6-3 内部强制对流传热特点及湍流的实验关联式：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：§6-3内部强制对流传热实验关联式一

§6-3内部强制对流传热实验关联式一、管槽内强制流动与传热的特点1.外部流动与内部流动的区别外部流动：流体边界层的发展一般不会受到阻碍内部流动：固体表面上流体在其成长过程中可能受到另一侧固体表面的限制，形成边界层干扰或汇合2.层流到湍流过渡

第3页：流动入口段：速度边界层厚度由零发展到汇合

.流动入口段：速度边界层厚度由零发展到汇合于通道中心4.传热入口段：热边界层厚度由零发展到汇合于通道中心，传热强度由最高而逐渐减弱①x↑,h↓,→②hm>hx层流：

第4页：湍流

湍流：

第5页：两种典型热边界条件

.两种典型热边界条件uniform heat flux / uniform wall temp流体被加热

第6页：流体被冷却思考：实验中如何实现这两种

流体被冷却思考：实验中如何实现这两种BC？

相变/均匀缠绕电热丝

第7页：三大特征量特征长度；截面平均速度

.三大特征量特征长度；

截面平均速度；

截面平均温度

第8页：二、管内湍流传热实验关联式

二、管内湍流传热实验关联式1.Dittus-Bolter公式(1930)①三大特征量特征尺度：内径di定性温度：tf=(tin+tout)/2流速：②适用范围a.Re=104-1.2×105，旺盛湍流b.Pr=0.7-120，包括空气、水、油c.l/d≥ 60，平均传热系数，如果短管，修正通式：

第9页：d.△t= tw-tf气≤50℃水≤20

d.△t= tw-tf气≤50℃水≤20℃油≤10℃中等温差，非tin-tout思考：e.边界条件，给定温度或给定热流边界均可f.不适用于液态金属，Pr~10-2③关于n取值(常温常压下，气体Pr< 1，液体Pr> 1)④Nu→h=(λ/d)Nu→Φ=hA△t超过上述限制范围，如何修正？

120℃60℃tw=50℃air

第10页：应用范围扩大：③大温差

应用范围扩大：③大温差(突破中等温差极限)，Ct对变物性修正θ气体被加热，Ct< 1；

• ①短管l/d<60②弯管(螺旋管)，Cr气体被冷却，Ct= 1θ液体被加热或被冷却思考：气体用温度修正，液体用粘度修正？

第11页：非圆截面当量直径

• ④非圆截面当量直径de(equivalent)润湿周长，流体与固体接触的壁面，不论参与传热与否流动截面积绝热表面

第12页：综合表达式：①ρ

综合表达式：①ρ，0.8次幂，影响最大，其次为λ,cp②u，0.8次幂：1m/s→1.5m/s，h↑40%③d↓，h↑

第13页：MW氢气冷却发电机组300MW氢气－水冷

MW氢气冷却发电机组300MW氢气－水冷却发电机组发电机组冷却技术的发展看冷却介质的影响>1000MW<600MW<500MW<100MW最大发电量水冷水－氢冷氢冷空冷冷却介质

第14页：空气氢气与水的物性对比表

介质空气氢气水密度导热系数动力粘度比热容1.090.0769880.02390.1670.552x10-60.96x10-656.6x10-61005143044174大型火电空冷机组(直接冷却或间接冷却)200MW，300MW，600MW富煤缺水地区：空冷相对于湿冷，可节约3/4耗水量

第15页：Gnielinski公式

. Gnielinski公式(1976)①形式②三大特征量，同D-B③适用范围：Ref=2300-106，Prf=0.6-105(范围更宽),管长修正已在公式中体现④Ct，反映物性影响参数⑤精度高，范围广，目前被国际上普遍接受Filonenko公式，Darcy阻力系数

第16页：说明①湍流，热边界条件的影响可以忽略不计

.说明①湍流，热边界条件的影响可以忽略不计(UHF/UWT)②注意不同关联式的适用范围③偏差>±25%，偏差<±20%④长为l一段光滑管内的平均表面传热系数4.液态金属，Pr很小（UHF；

UWT）