东南大学传热学对流换热总结.ppt

对流换热计算对流换热计算对流换热计算的主要步骤对流换热计算的主要步骤n n确定换热类型；n n计算定性温度；n n根据定性温度查取物性参数；n n计算已定准则；n n根据已定准则选取实验关联式；n n核实题目条件与关联式条件是否吻合；n n作相应的修正。例题例题1.1.水流过长水流过长 、壁温均匀的直管时，从、壁温均匀的直管时，从 被加热到被加热到 。管子的内径管子的内径 ，水在管内的流速为，水在管内的流速为 ，求表面传热系数和，求表面传热系数和管内壁温度。管内壁温度。解：该换热属于管内强制对流换热。解：该换热属于管内强制对流换热。定性温度定性温度查取物性参数查取物性参数计算已定准则计算已定准则选取实验关联式选取实验关联式计算表面传热系数计算表面传热系数计算管子内壁温度，根据热平衡原理有计算管子内壁温度，根据热平衡原理有检查所用公式的适用条件与题目是否相符检查所用公式的适用条件与题目是否相符例题例题 在一次对流换热实验中，在一次对流换热实验中，1010的水以的水以1.6m/s1.6m/s的速度流入内的速度流入内径为径为28mm28mm、外径为、外径为31mm31mm、长为、长为1.7m1.7m的管子。管子外表面均的管子。管子外表面均匀地缠绕着电阻带作为加热器，其外还包有绝热层。设加匀地缠绕着电阻带作为加热器，其外还包有绝热层。设加热器总功率为热器总功率为42.05kW42.05kW，通过绝热层的散热损失为，通过绝热层的散热损失为2 2，管，管材的导热系数为材的导热系数为18W/mK18W/mK。试确定：。试确定：（1 1）管子出口处的平均水温；）管子出口处的平均水温；（2 2）管子外表面的平均温度。）管子外表面的平均温度。10 水28311.6m/s解：热稳定时，加热器产生的热量等于通过绝热层散失的热解：热稳定时，加热器产生的热量等于通过绝热层散失的热量加上水在管内吸收的热量，所以水在管内吸收的热量为量加上水在管内吸收的热量，所以水在管内吸收的热量为 要求管外壁温度，必须首先知道管内壁温度。而管内壁温要求管外壁温度，必须首先知道管内壁温度。而管内壁温度的大小与管内流体与管内壁的换热有关，因此应先计算度的大小与管内流体与管内壁的换热有关，因此应先计算流体与管内壁的对流换热表面传热系数，此时的换热属于流体与管内壁的对流换热表面传热系数，此时的换热属于管内流体强制对流换热。管内流体强制对流换热。n n定性温度：定性温度：n n查取物性参数：查取物性参数：n n计算已定准则计算已定准则n n选取公式选取公式n n计算表面传热系数计算表面传热系数n n根据热平衡计算内壁温度根据热平衡计算内壁温度 从管内壁到管外壁进行的热量传递过程为通过圆筒壁的导从管内壁到管外壁进行的热量传递过程为通过圆筒壁的导热，所以可以根据圆筒壁导热量计算公式计算管外壁温度热，所以可以根据圆筒壁导热量计算公式计算管外壁温度例题例题 一个优秀的马拉松长跑运动员可以在一个优秀的马拉松长跑运动员可以在2.5h2.5h内跑完全程（内跑完全程（41842.8 m41842.8 m）。为了估计他在跑步过程中消耗的热量，可以）。为了估计他在跑步过程中消耗的热量，可以作这样的简化：把人体看成是高作这样的简化：把人体看成是高1.75m1.75m、直径为、直径为0.35m0.35m的圆的圆柱体，皮肤温度作为柱体表面温度，取柱体，皮肤温度作为柱体表面温度，取3131；空气是静止；空气是静止的，温度为的，温度为1515。不计柱体两端的散热，试据此估计一个。不计柱体两端的散热，试据此估计一个马拉松长跑运动员跑完全程的散热量（不计出汗散热的部马拉松长跑运动员跑完全程的散热量（不计出汗散热的部分）。分）。解：该问题属于外掠圆柱体的对流换热。解：该问题属于外掠圆柱体的对流换热。定性温度：定性温度：查取物性参数查取物性参数计算已定准则计算已定准则选取公式选取公式计算表面传热系数计算表面传热系数计算散热量计算散热量例题例题n n室内有一散热管道，布置如图。试计算该管道的散热量。室内有一散热管道，布置如图。试计算该管道的散热量。假设管道表面温度为假设管道表面温度为5050，室内空气温度为，室内空气温度为1010，管道的，管道的直径为直径为10cm10cm。10cm4m2m解：该问题属于自然对流换热。解：该问题属于自然对流换热。定性温度定性温度查取物性参数查取物性参数计算已定准则计算已定准则竖直管部分竖直管部分计算公式计算公式计算表面传热系数计算表面传热系数散热量散热量水平部分水平部分计算公式计算公式表面传热系数表面传热系数散热量散热量总散热量总散热量例题例题n n38 38 的机油流经一个直径为的机油流经一个直径为1.25cm1.25cm、长、长3m3m的管子。的管子。管壁温度保持管壁温度保持65 65 ，油的流速为，油的流速为30cm/s30cm/s。试计算。试计算对机油的总加热量及出口油温。对机油的总加热量及出口油温。机油解：该问题属于管内强制对流换热，假设出口温度为解：该问题属于管内强制对流换热，假设出口温度为6262定性温度定性温度查取物性参数查取物性参数计算已定准则计算已定准则计算公式计算公式计算表面传热系数计算表面传热系数计算出口温度计算出口温度n n由上述平衡方程求出出口温度，并与假设的出口温度比较，由上述平衡方程求出出口温度，并与假设的出口温度比较，如两者相等，说明上面的计算有效；如不相等，则重新假如两者相等，说明上面的计算有效；如不相等，则重新假设出口温度，再进行重新计算，直到两者相等为止。设出口温度，再进行重新计算，直到两者相等为止。n n求得出口温度后，可由牛顿冷却公式计算出总加热量。求得出口温度后，可由牛顿冷却公式计算出总加热量。n n经多次试算可求得出口温度为经多次试算可求得出口温度为n n总加热量为总加热量为例题例题