传热学对流原理.pptx

第五章第五章 对流换热对流换热 对对流流换换热热是是指指流流体体与与固固体体壁壁面面直直接接接接触触时时所所发发生生的的热热传传递递过过程程。这这一一章章，我我们们要要进进一一步步探探讨讨对对流流换换热热的的机机理理，分分析析影影响响对对流流换换热热的的各各种种因因素素，并并简简要要介介绍绍用用因因次次分分析析法法确确定定对对流流换换热热系系数数的的方方法法等。等。对流换热分类：对流换热分类：l1.按有无相变分类：按有无相变分类：有相变的有相变的对流换热和对流换热和无相无相变的变的对流换热。对流换热。l2.按流动原因分类：按流动原因分类：强（受）迫强（受）迫对流换热和对流换热和自自然然对流换热。对流换热。l3.按流体流过壁面情况分类：按流体流过壁面情况分类：内部（有界）流内部（有界）流动动对流换热和对流换热和外部（无界）流动外部（无界）流动对流换热。对流换热。5.1速度边界层和热边界层速度边界层和热边界层对对流流换换热热是是导导热热和和热热对对流流同同时时起起作作用用的的过过程程，过过程程中中所所传传热热量量的的基基本本计计算算依依据据是是牛顿冷却定律，即牛顿冷却定律，即（tftw）W或或q（tftw）Wm（5-15-1）q/（tftw）W对对流流换换热热系系数数表表征征着着对对流流换换热热的的强强弱弱。在在数数值值上上，它它等等于于流流体体和和壁壁面面之之间间的的温温度度差差为为1时时，通通过过对对流流换换热热交交换换的的热热流流密密度。单位为度。单位为W/(m)。对对流流换换热热量量以以及及相相应应的的换换热热系系数数的的大大小小，将将更多地取决于流体的运动性质和情况。更多地取决于流体的运动性质和情况。一、速度边界层一、速度边界层 流流体体力力学学指指出出，具具有有粘粘性性且且能能湿湿润润固固体体壁壁面面的的流流体体，流流过过壁壁面面会会产产生生粘粘性性力力。根根据据牛牛顿顿粘粘性性（内内摩摩擦擦）定定律律，流流体体粘粘性性力力与与垂垂直直于于运运动动方方程程速速度度梯梯度度(dv/dy）成正比，即成正比，即:（dv/dy）m（5-25-2）式式中中，称称为为流流体体的的动动力力粘粘度度，单单位位为为Pas或或kg/(ms）。）。l当当粘粘性性流流体体以以主主流流速速度度v vf f流流过过固固体体壁壁面面时时，由由于于流流体体的的粘粘性性产产生生的的壁壁面面的的摩摩擦擦力力，使使紧紧贴贴壁壁面面处处流流体体的的速速度度降降为为零零，离离壁壁面面愈愈远远的的流流体体速速度度愈愈接接近近于于来来流流速速度度vf，沿沿壁壁面面法法线线方方向向上上出出现现速速度度梯梯度度。流流体体力力学学中中，把把具具有有明明显显速速度度梯梯度度的的那那一一层层流流体体薄薄层层叫叫做做速速度度边边界界层层，图图5-1表表明明了了速度边界层在平板上的形成和发展过程。速度边界层在平板上的形成和发展过程。层流边界层层流边界层过渡区过渡区紊流边界层紊流边界层层流底层层流底层紊流核心区紊流核心区主流区主流区速度边界层厚度速度边界层厚度临界距离临界距离层流底层层流底层缓冲层缓冲层湍流湍流过渡流过渡流层流层流根据流体力学知识，根据流体力学知识，层流边界层厚度层流边界层厚度在在层层流流边边界界层层内内的的速速度度分分布布线线为为抛抛物物线线型型；在在紊紊流流边边界界层层内内，层层流流底底层层部部分分的的速速度度分分布布较较陡陡，接接近近于于直直线线，而而在在底底层层以以外外的的区区域域，由由于于流流体体微微团团的的紊紊流流运运动动，动动量传递被强化了，速度变化趋于平缓。量传递被强化了，速度变化趋于平缓。l二、热边界层二、热边界层l热热边边界界层层又又称称温温度度边边界界层层，它它和和速速度度边边界界层层的的概概念念相相类类似似。实实验验表表明明，当当流流体体流流过过与与其其温温度度不不同同的的固固体体壁壁面面时时，在在紧紧贴贴壁壁面面的的那那一一层层流流体体中中，沿沿壁壁面面法法线线方方向向温温度度发发生生显显著著变变化化，流流体体的的温温度度由由壁壁面面温温度度变变化化到到主主流流温温度度。传传热热学学中中，把把温温度度发发生生剧剧烈烈变变化化，具具有有明明显显温温度度梯梯度度的这一流体薄层称为的这一流体薄层称为热边界层热边界层。l图图5-2为为流流体体流流过过平平板板时时热热边边界界层层的的形形成成和发展过程。和发展过程。l假假定定恒恒物物性性流流体体进进入入平平板板时时的的温温度度各各处处均均匀匀一一致致，为为tf，平平板板表表面面温温度度也也各各处处均均匀匀一一致致，为为t tw w，且且tftw。由由图图可可见见；热热边边界界层层内内，垂垂直直壁壁面面法法线线方方向向上上温温度度分分布布情情况况，是是紧紧贴贴壁壁面面的的流流体体温温度度等等于于壁壁面面温温度度t tw w，随随着着离离壁壁面面距距离离的的增增加加，温温度度逐逐渐渐升升高高，直直到到某某处处等等于于流流体体主主流流温温度度t tf f，以以后后基基本本不不变变。通通常常，把把无无量量纲纲过过余余温温度度比比(ttw）/（tftw）的的壁壁面面处处到到(ttw）/（tftw）0.99处处的的那那一一流流体体层层视视为为热热边边界界层层，其其沿沿壁壁面面法法线线方方向向的的距离定义为距离定义为热边界层的厚度热边界层的厚度，用符号，用符号t t表示。表示。l显显然然，流流体体温温度度的的分分布布与与流流体体的的流流动动有有关关，深深受受速速度度边边界界层层的的影影响响。流流体体呈呈层层流流状状态态时时，流流体体微微团团沿沿相相互互平平行行的的流流线线进进行行，没没有有横横向向流流动动，不不发发生生物物质质交交换换，壁壁面面法法线线方方向向上上的的热热量量传传递递，基基本本上上靠靠分分子子的的导导热热进进行行，层层内内温温度度变变化化较较大大，温温度度分分布布呈呈抛抛物物线线型型。对对于于紊紊流流边边界界层层，其其中中层层流流底底层层的的热热量量传传递递也也是是靠靠导导热热，而而在在紊紊流流核核心心层层的的热热交交换换，除除靠靠分分子子的的导导热热外外，主主要要靠靠流流体体涡涡流流扰扰动动的的对对流流混混合合，从从而而使使得得层层流流底底层层的的温温度度梯梯度度最最大大，而而在在紊紊流流核核心心层层温温度度变变化化平平缓缓比比较较均均匀匀一一致致。三、换热微分方程式三、换热微分方程式温温度度差差主主要要集集中中在在热热边边界界层层内内，通通过过紧紧贴贴壁壁面面的的层层流流边边界界层层和和层层流流底底层层的的热热量量只只能能以以导导热热方方式式进进行行,由由付付立立叶定律计算叶定律计算:(a)(a)所所有有的的传传热热量量都都必必须须通通过过这这薄薄层层流流体体，局局部部换换热热系系数数为为x，据牛顿冷却定律：据牛顿冷却定律：（b)b)（.）式式(5-3)描述了对流换热系数与流体温度场的关系，称为描述了对流换热系数与流体温度场的关系，称为对流换热过程微分方程式对流换热过程微分方程式。l由由式式可可知知：在在流流体体性性质质和和传传热热温温差差一一定定的的情情况况下下，对对流流换换热热系系数数的的大大小小取取决决于于边边界界层层内内的的温温度度梯梯度度。一一切切能能提提高高温温度度梯梯度度的的因因素素都都能能强强化化换换热热过过程程，反反之之，将将削削弱弱换换热热过过程程。对对于于不不存存在在相相变变(如如无无沸沸腾腾、冷冷凝凝现现象象)的的单单相相流流体体对对流流换换热热过过程程，各各种种因因素素往往往往通通过过影影响响边边界界层层厚厚度而影响。度而影响。l如如果果层层流流底底层层的的厚厚度度减减小小，则则相相应应的的温温度度边边界界层层的的厚厚度度也也要要减减小小，从从而而使使得得温温度度梯梯度度上上升升，也也增增高高。因因此此，通通过过改改善善流流动动状状况况，使使层层流流底底层层厚厚度度减减薄薄，是是强强化化对对流流换换热热的的主主要要途途径径之之一。一。l下下面面我我们们就就着着重重围围绕绕这这一一线线索索来来分分析析各各种种因因素素对对的影响。的影响。5.2 5.2 影响对流换热的因素影响对流换热的因素 影影响响对对流流换换热热的的因因素素很很多多，研研究究表表明明，对对流流换换热热的的强强弱弱与与流流体体的的流流动动原原因因、流流态态、流流体体的的性性质质、壁壁面面的的几几何何特特征征以以及及流流体体相相对对于于壁壁面面的的位位置置、流流体体有有无无相相变等有关。现分述如下：变等有关。现分述如下：l一、流体流动的原因一、流体流动的原因l根根据据引引起起流流体体流流动动的的原原因因，可可将将对对流流换换热热分分为为受受(强强）迫迫流流动动对对流流换换热热和和自自然然对对流换热流换热两大类。两大类。l如如果果流流体体的的流流动动是是由由泵泵、风风机机或或其其他他压压差差作作用用所所造造成成，称称受受（强强）迫迫流流动动。油油气气输输送送管管线线，伴伴热热管管线线中中流流体体与与壁壁面面的的换换热热、大大中中型型内内燃燃机机中中流流过过散散热热器器中中的的水、风等都属于此类。水、风等都属于此类。l当当流流体体在在管管内内受受迫迫流流动动时时，边边界界层层的的形形成和发展如图成和发展如图5-45-4所示。所示。如如果果流流体体的的流流动动是是由由于于流流体体冷冷热热部部分分的的密密度度不不同同引引起起的的浮浮升升力力造造成成的的，则则称称为为自自然然对对流流。暖暖气气片片的的散散热热，蒸蒸汽汽或或其其他他热热流流体体输输送送管管道道的的热热量量损失，都与这类换热有关。损失，都与这类换热有关。一般来讲：强迫对流一般来讲：强迫对流 换热优于自然对流。换热优于自然对流。二、流体流动的流态二、流体流动的流态 在在分分析析对对流流换换热热时时，还还应应分分清清流流体体的的流流态态。流流体体力力学学告告诉诉我我们们，流流体体受受迫迫在在流流道道内内流流动动时时可可以以有有两两种种不不同同性性质质的的流流态态。流流体体分分层层地地平平行行于于流流道道的的壁壁面面流流动动，呈呈现现层层流流状状态态。但但当当流流动动状状态态到到超超过过某某一一临临界界值值时时，流流体体的的流流动动出出现现了了旋旋涡涡，而而且且在在不不断断地地发发展展和和扩扩散散，引引起起不不规规则则的的脉脉动动，使使流流动动呈呈现现紊流紊流状态。状态。流流体体的的流流动动究究竟竟是是层层流流还还是是紊紊流流，可可用用无因次的无因次的雷诺数雷诺数的大小来判断。的大小来判断。R RevL/v/（5-4)5-4)式式中中为为流流体体的的密密度度，v v为为流流速速，为为流流体体的的动动力力粘粘度度，为为流流体体的的运运动动粘粘度，度，L L为流道截面的定型尺寸。为流道截面的定型尺寸。研研究究表表明明，流流体体在在圆圆管管内内受受迫迫流流动动时时，当当Re2200时时为为层层流流，Re104为为旺旺盛盛紊紊流，流，2200Re104为过渡区。为过渡区。Re2200称为称为管流下临界雷诺数管流下临界雷诺数。l流流态态不不同同，对对流流换换热热过过程程中中热热对对流流的的作作用用也也不不同同。紊紊流流时时的的对对流流换换热热强强度度高高，换热系数换热系数大大。由上可以推知，提高速度可使由上可以推知，提高速度可使Re增加，增加，层流厚度减薄，这是提高传热系数的有层流厚度减薄，这是提高传热系数的有效途径。效途径。三、流体的物性三、流体的物性影影响响对对流流换换热热过过程程的的流流体体物物性性参参数数主主要要有有：导导热热系系数数，比热，比热cp、密度、密度、粘度、粘度等。等。导热系数大的流体，层流层的导热热阻小，换热强。导热系数大的流体，层流层的导热热阻小，换热强。比比热热和和密密度度大大的的流流体体，单单位位体体积积的的比比热热容容cp大大，即即单单位位体体积积流流体体的的载载热热能能力力强强，对对流流作作用用时时转转移移热热量的能力强，增强了流体与壁面之间的热交换。量的能力强，增强了流体与壁面之间的热交换。至至于于粘粘度度，一一般般地地说说，大大，粘粘滞滞力力大大，边边界界层层增增厚厚，对对流流换换热热系系数数降降低低。这这从从雷雷诺诺数数ReRe也也可可以以看看出出，当当其其他他条条件件大大致致相相同同时时，粘粘性性大大的的流流体体，ReRe数数值值小小，影影响响流流体体的的流流态态，进进而而影影响响换换热热系系数数。在在自自然然对对流流的的情情况况下下，还还需需要要考考虑虑流流体体体体积积膨膨胀胀系系数数的的影影响响，因因为为流流体体的的温温差差所所产产生生的的浮浮升升力力与与它它有有关关。根根据据阿阿基基米米德德浮浮力力原原理理，可可得得单单位位质质量量流流体体在在温温差差ttt tw wt tf f时的浮升力为：时的浮升力为：f（wf）gf(1t）fgfgt （-）l四四、换换热热面面的的几几何何形形状状、尺尺寸寸和和相相对对位位置置 参参与与对对流流换换热热过过程程的的固固体体壁壁面面的的形形状状、大大小小和和位位置置，都都会会影影响响流流体体的的流流动动状状况况，以以及及壁壁面面上上所所形形成成的的边边界界层层，前前面面已已叙叙及及了了流流体体流流过过平平板板和和管管内内强强迫迫流流动动时时的的情情况况，下下面面讨讨论论流流体体在在管管外外受受迫迫横横向向流流过过圆圆管管的的情况。情况。l如如图图所所示示，流流体体接接触触管管道道后后，便便从从两两侧侧流流过过，并并在在管管壁壁上上形形成成边边界界层层。正正对对着着来来流流方方向向的的圆圆管管最最前前点点，即即处处，流流速速为为零零，边边界界层层厚厚度度为为零零。此此后后，在在圆圆管管壁壁上上形形成成层层流流边边界界层层，并并随随着着角角的的增增大大而而增增厚厚。当当厚厚度度增增加加到到一一定定程程度度时时，便便过过渡渡到到紊紊流流边边界界层层。在在圆圆管管壁壁8 8附附近近处处，流体脱离壁面并在圆管的后半部形成旋涡。流体脱离壁面并在圆管的后半部形成旋涡。l至至于于位位置置的的影影响响，可可观观察察热热面面朝朝上上和和热热面面朝朝下下的的平平壁壁，向向空空气气自自然然对对流流散散热热的的情情况况。热热面面朝朝上上时时，气气流流发发热热上上升升，容容易易展展开开流流动动，气气流流扰扰动动激激烈烈；热热面面朝朝下下时时，抑抑制制了了流流动动，使使流流动动比比较较平平静静，换换热系数热系数比朝上时要小些。比朝上时要小些。图图5-75-7换热面相对位置的影响换热面相对位置的影响l五、相态变化五、相态变化l相相变变主主要要是是指指在在换换热热过过程程中中，参参与与换换热热的的液液体体因因受受热热而而沸沸腾腾，或或气气体体因因放放热热而而发发生生凝凝结结的的现现象象。发发生生相相变变时时，流流体体的的温温度度基基本本保保持持相相应应压压力力下下的的饱饱和和温温度度。这这时时，流流体体与与壁壁面面间间的的换换热热量量等等于于流流体体吸吸收收或或放放出出的的潜潜热热，同同时时由由于于存存在在两两相相流流动动与与单单相相情情况况不不一一样样，所所以以，一一般般说说来来对对同同一一种种流流体体，有有相相变变时时比比无无相相变变时时的的换换热热强强度要大得多。度要大得多。l综综上上所所述述，可可以以看看出出，对对流流换换热热过过程程比比较较复复杂杂，影影响响对对流流换换热热的的因因素素很很多多，只只有有对对上上述述情情况况分分门门别别类类进进行行分分析析和和试试验验，才才能能了了解解对对流流换换热热系系数数的的变变化化规规律律，获获得得反反映映各各种种情情况况的的计计算算公公式。式。5.3 5.3 量纲分析在对流换热中的应用量纲分析在对流换热中的应用 目目前前，工工程程上上实实用用的的计计算算对对流流换换热热系系数数的的各各种种公公式式，主主要要是是通通过过实实验验研研究究获获得得的的。本本节节将将简简介介采采用用量量纲纲分分析析法法求解求解的准则方程式的大致方法和步骤。的准则方程式的大致方法和步骤。一、基本概念一、基本概念1.1.单位单位:把用来度量被测物理量的度量标准。把用来度量被测物理量的度量标准。2.2.量量纲纲或或因因次次:用用来来说说明明同同一一类类物物理理量量属属性性的的名名称。称。3.3.基基本本量量纲纲:人人们们常常用用几几个个彼彼此此独独立立的的常常用用的的物物理理量量作作为为基基本本量量，它它们们的的量量纲纲作作为为基基本本量量纲纲。传传热热学学中中涉涉及及到到的的主主要要是是长长度度、质质量量、时时间间和和温温度度等等基基本本量量纲纲，分分别别用用代代号号L L、M M、和和T T表示。表示。4.4.导导出出量量纲纲:根根据据物物理理量量间间的的特特定定关关系系由由基基本本量量纲导出的其它物理量的量纲。纲导出的其它物理量的量纲。5.5.量量纲纲通通式式：在在传传热热学学中中，各各物物理理量量的的量量纲纲均均可可用用如下的量纲通式来概括：如下的量纲通式来概括：6.6.量量纲纲的的和和谐谐性性（齐齐次次性性）原原理理：一一个个概概念念清清楚楚，表表达达正正确确的的方方程程式式，等等号号两两边边同同名名量量纲纲的的指指数数一一定相等。定相等。7.7.准准则则或或准准则则数数：由由几几个个不不同同物物理理量量组组合合而而成成的的无无量纲量。量纲量。8.8.待定准则待定准则：包含未知量：包含未知量(或待定量或待定量)的准则。的准则。9.9.已定准则已定准则：不包含未知量：不包含未知量(或待定量或待定量)的准则。的准则。10.10.准则方程准则方程:由准则数组成的方程。由准则数组成的方程。l二、准则方程式二、准则方程式l从从上上节节可可以以知知道道，在在大大多多数数情情况况下下，影影响响无无相相变变对对流流换换热热过过程程的的换换热热系系数数的的物物理理因因素素可可归归结结为为流流体体流流态态、物物性性、换换热热壁壁面面状状况况和和几几何何条条件件、流流动动原原因因四四个个方方面面。研研究究表表明明，对对于于管管内内受受迫迫流流动动，如如果果假假定定物物性性是是常常数数，不不随随温温度度而而变变，研研究究的的是是平平均均对对流流换换热热系系数数。影影响响换换热热系系数数的的因因素素有有流流速速V，管管径径D，流流体体密密度度，动动力力粘粘度度，比热，比热cp和导热系数和导热系数。l管管内内受受迫迫对对流流换换热热时时对对流流换换热热系系数数的的一般数学表达式为：一般数学表达式为：(a)(a)（b)b)2列出各物理量的量纲列出各物理量的量纲单位单位量纲量纲W/m2.M-3T-1DmLVm/sL-1kg/m3ML-3CpJ/kg.L2-2T-1kg/m.sML-1-1W/(m.)LM-3T-13代入量纲代入量纲 f=1-ed=1-c-f=1-c+e-1=e-cb=3-d-2e-3f=3-e+c-2e-3+3e=c a=-c+3c+e-c-2e-1+e=c-1l三三个个准准则则数数分分别别称称为为努努谢谢尔尔特特准准则则，雷雷诺诺准准则则和和普普朗朗特特准准则则，相相应应地地用用符符号号NuNu、ReRe和和PrPr表示，代入式表示，代入式(d)(d)中，得中，得 写成一般形式的无量纲关系式，则为写成一般形式的无量纲关系式，则为uf（Re,Pr)上上两两式式称称之之为为准准则则方方程程式式，式式中中的的系系数数和指数，或方程的具体形式由实验确定。和指数，或方程的具体形式由实验确定。l至至于于自自然然对对流流换换热热，无无论论是是理理论论分分析析还还是是实实验验分分析析，都都发发现现正正是是由由于于壁壁面面和和流流体体之之间间存存在在的的温温度度差差，使使流流体体密密度度不不均均匀匀所所产产生生的的浮浮升升力力，导导致致了了自自然然对对流流运运动动的的发发生生和和发发展展。自自然然对对流流换换热热系系数数与其影响因素的一般关系式为与其影响因素的一般关系式为f（gt，L，cp，）式式中中，gtgt体体现现了了浮浮升升力力的的影影响响；L L反反映映了了物物体体几几何何特特点点的的影影响响；，c cp p和和则表示物性的影响。则表示物性的影响。l同同前前一一样样，利利用用量量纲纲分分析析，对对上上式式进进行行无无量量纲化整理后，可以得到纲化整理后，可以得到 urmPrnNuf（r，r）（-）式式中中，GrGr称称为为葛葛拉拉晓晓夫夫准准则则数数，它它体体现现了浮升力对换热的影响。了浮升力对换热的影响。GrgLt/gt/式式中中的的为为流流体体的的体体积积膨膨胀胀系系数数，对对于于理想气体理想气体/，为气体的绝对温度。，为气体的绝对温度。l三、准则数的定义及其物理意义三、准则数的定义及其物理意义努努谢谢尔尔特特准准则则NuL/，包包含含对对流流换换热热系系数数，是是个个待待定定准准则则，NuNu数数愈愈大大，也也愈愈大大，换换热热愈愈强强烈烈。它它是是一一个个表表征征对对流流换换热热程程度度强强弱的准则弱的准则。（与毕渥数的区别是什么？）。（与毕渥数的区别是什么？）雷雷诺诺准准则则ReVD/VD/，反反映映了了流流体体流流动动时时，惯惯性性力力与与粘粘性性力力的的对对比比关关系系。ReRe数数大大说说明明惯惯性性力力大大，流流态态呈呈紊紊流流，反反之之，ReRe数数小小，说说明明粘粘性性力力大大，流流态态呈呈层层流流，它它是是表表征强迫对流流态特征的准则数。征强迫对流流态特征的准则数。l葛拉晓夫准则葛拉晓夫准则 GrgLt/gt/反反映映了了浮浮升升力力对对换换热热的的影影响响。表表示示了了流流体体浮浮升升力力与与流流体体粘粘性性力力的的对对比比关关系系。GrGr数数大大，表表明明浮浮升升力力较较大大，流流体体自自由由流流动动较较剧剧烈烈，自自然对流换热较强。然对流换热较强。l普朗特准则普朗特准则l它它由由流流体体的的物物性性量量组组成成，表表示示了了流流体体动动量量扩扩散散能能力力与与流流体体热热量量扩扩散散能能力力的的对对比比关关系系。是是一一个个表表征征流流体体物物性性对对换换热热影影响响的的准准则则。PrPr数数大大，必必定定是是导导温温能能力力弱弱而而粘粘度度大大的的流流体体，如如各各种种油油类类；PrPr数数小小，必必定定是是导导温温能能力力强强而而粘粘度度小小的的流流体体，如液态金属等。如液态金属等。l四、定性温度、定型尺寸和特征速度四、定性温度、定型尺寸和特征速度l准准则则方方程程的的具具体体形形式式，往往往往是是在在不不同同的的实实验验工工况况下下测测定定一一系系列列NuNu、ReRe、GrGr和和PrPr准准则则的的对对应应值值，经经整整理理而而成成的的经经验验公公式式，在在整整理理过过程程中中和和使使用用这这些些经经验验公公式式时时，必须注意下面几个问题。必须注意下面几个问题。l1 1定性温度定性温度选选取取一一个个有有代代表表性性的的温温度度来来确确定定物物性性参参数数，并将物性参数当作常数来处理。并将物性参数当作常数来处理。最最常常见见的的定定性性温温度度的的取取法法有有以以下下三三种种:即即取取流流体体的的平平均均温温度度tf;固固体体壁壁面面的的平平均均温温度度tw;或或流流体体温温度度与与壁壁面面温温度度的的平平均均温温度度（热热边界层平均温度边界层平均温度tm）tm(tftw）/。标标志志定定性性温温度度的的取取法法，通通常常在在准准则则数数或或物物理理量量的的右右下下角角标标出出角角码码f f、w w或或m m，以以示示区区别别，如如NuNuf f就就表表示示定定性性温温度度取取流流体体的的平平均均温温度度。l2 2定型尺寸定型尺寸如如前前所所述述，在在准准则则数数中中还还出出现现代代表表换换热热表表面面几几何何特点的尺寸，这个特征尺寸称为特点的尺寸，这个特征尺寸称为定型尺寸定型尺寸。通通常常选选取取对对流流动动和和换换热热情情况况有有决决定定性性影影响响的的尺尺寸寸作作为为定定型型尺尺寸寸。例例如如，管管内内的的换换热热过过程程，定定型型尺尺寸寸选选内内径径D D；管管外外受受迫迫换换热热时时，定定型型尺尺寸寸选选外外径径D D；纵纵掠掠平平板板，选选流流动动方方向向的的板板长长L L，非非圆圆型型管管道道内内流流动动，则则用用当当量量直直径径dede作作为为定定型型尺尺寸寸。当量直径的计算式为当量直径的计算式为dedef/f/（5-9)5-9)式式中中，f f为为非非园园形形管管道道的的横横截截面面积积m m；U U为为非非园园形形管管道道截截面面与与流流体体接接触触的的周周长长，称称湿湿润润周周长长，m。l3 3 特征速度特征速度特特征征速速度度主主要要是是指指在在受受迫迫对对流流换换热热中中，雷雷诺准则数诺准则数ReReV V/中中所所含含的的流流速速V V，它它是是对对流流动动有有显显著著影影响响的的流流体体速速度度，常常用用取取法法有有取取来来流流速速度度、流流体体主主流流平平均均流流速速V V和和流流道道中中最最大大流流速速V Vmaxmax三三种种，前前者者多多用用于于流流体体在在管管内内受受迫迫流流动动，沿沿平平板板流流动动，外外绕绕单单管管流流动动等等，后后者者主主要是用于流体外绕管束流动。要是用于流体外绕管束流动。五、实验数据的整理方法五、实验数据的整理方法利用实验模型来模拟原型中的实际对流换热过程是解决复利用实验模型来模拟原型中的实际对流换热过程是解决复杂对流换热问题的重要方法杂对流换热问题的重要方法u模型实验应遵循的原则模型实验应遵循的原则模型与原型中的对流换热过程必须相似；模型与原型中的对流换热过程必须相似；实验时改变条件，测量与现象有关的、相似准则数中所包实验时改变条件，测量与现象有关的、相似准则数中所包含的全部物理量，因而可以得到几组有关的相似准则数；含的全部物理量，因而可以得到几组有关的相似准则数；利用这几组有关的相似准则数，经过综合得到准则数间的利用这几组有关的相似准则数，经过综合得到准则数间的函数关联式。函数关联式。u实验数据的整理方法实验数据的整理方法式中，式中，c、n、m 等需由实验数据确定等需由实验数据确定实验数据很多时，最好的方法是用最小二乘法由计算机确实验数据很多时，最好的方法是用最小二乘法由计算机确定各常量定各常量