传热总结

相似原理指导下的实验研究仍然是解决复杂对流换热问题的可靠方法。 6.1 相似原理主要包含以下内容： （1）物理现象相似的定义 （2）物理现象相似的性质 （3）相似特征数之间的关系 （4） 物理现象相似的条件 注意：同类物理现象的定义

l t t t

u u ( ) u

y y y

τ τ τ ρν ρν ρ ν ν

? ? ? = + = + = + ? ? ?

6. 2 相似原理指导下的实验研究方法

相似原理回答了进行对流换热实验研究所必须解决的 3 个主要问题：如何安 排试验；怎样整理实验数据；实验结果的适用性。 1）实验安排

2）实验数据的测量与整理

注意：由于单相流体强迫对流换热特征数关联式是在一定的 Re、Pr 变化范 围内通过实验获得的，并且关系式中的常数大小还与特征长度、定性温度的选择 有关，所以每一个对流换热特征数关联式只适用于一定的Re、Pr 范围及确定的 特征长度与定性温度。

本 章 小 结

重点掌握如下内容：

1）对流换热的分类、特点及影响因素；

2）灵活运用牛顿冷却公式计算对流换热问题

3）边界层理论的主要内容及其对求解对流换热问题的指导意义 4）对流换热边界层微分方程组的内容和形式；

5）对流换热解的函数形式—特征数关联式，特征数Nu、Re 、 Pr 的物理意义； 6）动量传递与热量传递比拟法的基本原理和契尔顿－科尔本比拟式； 7）相似理论的主要内容及其对求解对流换热问题的指导意义。

本章作业：13、14、18、19、26、29、33。 第六章单相流体对流换热及准则关联式

本章主要讨论：管内受迫对流换热，自然对流，混合对流等换热特点并推荐 准则关联式。

第一节 管内受迫对流换热

1.1 一般分析

基本概念：进口段与充分发展段；管内流体平均速度的求解；管内流体平均 温度

1.2 管内受迫对流换热的计算 紊流与层流的准则关联式

注意：定性温度与定型尺寸的选择 第二节 外掠圆管对流换热 2.1 外掠单管

准则关联式，定性温度与定型尺寸 2.2 外掠管束

准则关联式，定性温度与定型尺寸 第三节 自然对流换热

分类： 无限空间自然对流换热：例如，热力管道表面散热 有限空间自然对流换热 ： 例如，空气夹层 3.1 无限空间自然对流换热

定性分析自然对流换热边界层及局部表面传热系数的变化

", 通过边界层微分方程组或积分方程组，可获得层流时的理论解。 ", 由实验关联式得表面传热系数（常用计算方法） 格拉晓夫准则：

3 2

Gr g tl α

ν

Δ =

3.2 有限空间自然对流换热 分为三种情况

当量表面传热系数的定义 定性温度为： 1 2 1( )

m

2 w w t = t + t ；定型尺寸为 ：夹层厚度 δ 。

3.3 混合对流换热 了解

本 章 小 结

对每一类换热问题都应注意理解流动及换热的机理；掌握典型条件下换热系 数的数量级大小，理解影响因素及强化换热的基本途径；掌握流态的判别；准则 关联式的选用时要特别注意关联式的条件和使用范围。

本章作业：17、20、21、23、32、42、43、53。 第七章凝结与沸腾换热

本章内容：在饱和温度下由气态转变为液态的过程为凝结；在饱和温度下，由液 态转变为气态的过程为沸腾；二者均为伴随相变化的对流换热，讨论相变换热机 理及基本的换热准则并联式。 第一节 凝 结 换 热 1-1 概述

蒸汽同低于饱和温度的冷壁接触，有两种凝结方式：膜状凝结和珠状凝结。 珠状凝结具有较高的表面传热系数，但一般工业设备中均为膜状凝结。 本节仅讨论纯蒸气的膜状凝结 1-2 膜状凝结换热

一、层流膜状凝结理论解

", 层流膜状凝结理论解是1916 年努谢尔特最先导得的，努氏根据连续液 膜层流运动及导热机理，建立了液膜运动方程式和能量方程式，然后求 解液膜内的速度场和温度场，从而得出换热系数的理论解。 ", 努氏对液膜的速度场和温度场所作的若干个假定。 ", 推导过程：以液膜为研究对象，取一微元体，

列动量微分方程式――求出速度场――由速度场积分可求出质流量 M(δ )

根据热平衡关系式，求出任一位置的液膜厚度δ 。 列能量微分方程式――求出温度场

根据凝结换热量等于该段膜层的导热量： ( ) ( ) s w

x s w

t t

h t t dx λ dx

δ

? ? =

积分求出垂直壁面层流液膜的平均表面传热系数：

1 2 3 4

( )

0.943 s w

g r l t t

h ρ λ

μ ?

= ? ? ? ?

同理，可得水平圆管外壁的平均凝结壁面传热系数。 注意：定性温度与定型尺寸的选取。 二、 层流膜状凝结换热准则关系式 凝结液膜雷诺数 Rec 及凝结准则Co Re e m e m ;

c

d u d u ρ

ν μ

= =

1 3 2 3 2

Co h g λ ρ

μ

? ? = ? ? ? ?

三． 紊流膜状凝结 紊流换热准则关联式

则整个壁面的平均凝结换热系数应按加权平均计算 1-3 影响膜状凝结的因素及增强换热的措施

?

", 影响因素

1 蒸气速度 2 蒸气含不凝气体 3 表面粗糙度 4 蒸气含油 5 过热蒸气

", 增强凝结换热措施

1 改变表面几何特征 2 有效排出不凝气体 3 加速凝液排除

第二节 沸 腾 换 热