传热学传热学HeattransferHeattransfer张靖周能源与动力学院Chapter5SinglePhaseFluidConvectiveHeatTransfer第五章单相流体对流换热Lecture9FocusofThisLecture本讲要点�管内/外掠流动的差异�管内充分发展段的特征�变物性对流动换热的影响�特征数关联式运用策略一、管内流动传热的特征与外掠流动相比，流动和换热特征有何差别？引起差异的内在物理机制？研讨问题1分类树5-3管内强迫对流换热5-3管内强迫对流换热（1）流动特征-Review流体力学：常物性流体(未涉及传热)�流动进口段�流动充分发展段层流充分发展段：圆管截面上速度分布为抛物线形截面上平均流速—mmuRruru;12)(22⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛−=0;0=∂∂=xuv研究性学习☺若流体以相同的速度流过平板、两平板构成的夹层通道。试分析：相对于流体外掠平板，在夹层通道进口段的速度边界层厚度增长，快/慢/相同？∞∞uT,（2）传热特征�热进口段�热充分发展段]45,10[:PrRe07.0Pr;Re05.0∈≈≈dLdLdLtwqtwTt湍流层流：�流动充分发展段：速度型不变0;0=∂∂=xuv要点之一�热充分发展段：温度型不变？0;0=∂∂=xTv壁面与流体存在传热要点之二壁面与流体截面平均温度作为传热温差思考：管内对流换热系数定义与外掠情形的差异？)(fwTThA−=Φ截面平均温度�局部对流换热系数∫=ApfmpuTdAcATuc0ρρ∫=AmfuTdAAuT01常物性流体Tf(x)�热充分发展段：一个重要的无因次温度定义0=∂Θ∂x)()(),()()()()(),(xTxTrxTxTxTxTxTrxTfwwwfw−−=−−=Θ常物性流体在热充分发展段：h=const要点之三Tf(x)常物性流体在热充分发展段：h=const(a)层流(b)湍流二、流体截面平均温度沿程变化�问题的提出壁面与流体截面平均温度作为传热温差�热充分发展段流体截面平均温度变化在管中取一微元段dx该微元段的热平衡式：根据热平衡分析流体获得热流量dΦTf(x)Tf(x+dx)温度变化了dTfdΦfpmfwxwTcRuxRTThxRqdd2)(d2d2πρππ=⋅−=⋅=ΦfpmfwxwTcRuxRTThxRqdd2)(d2d2πρππ=⋅−=⋅=ΦRucTThRucqxTmpfwxmpwfρρ)(22dd−==恒热流边界恒壁温边界�当qw=const时：const2==RucqdxdTmpwfρlRucqTTmpwinfoutfρ2,,+=出口平均温度2,,outfinffTTT+=全管长的平均温度xRucqTxTmpwinffρ2)(,+=xTTf,inTf,outTf,x充分发展段Tw,x进口段�当Tw=const时：RucTThxTmpfwxfρ)(2dd−=RucTThdxTTdmpfwxfwρ)(2)(−=−−dxhRucTTTTdxxmpTTfwfwxin∫∫−=−−ΔΔ02)(ρTwxT充分发展段进口段Tf,inTf,outTf,x⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛−=ΔΔRucxhTTm...
