湍动流体传热系数与流速的关系研究
第13卷 第1期
2011
年1月
大连民族学院学报Journal of Dalian Nati onalities University
Vol . 13, No . 1January 2011
文章编号:1009-315X (2011) 01-0095-01
湍动流体传热系数与流速的关系研究
付蕊, 卞云霞, 郭燕燕, 马嘉宝, 刘美丽, 赵爽
(大连民族学院生命科学学院学生, 辽宁大连116605)
中图分类号:O614 文献标志码:A
在自然界、科学技术、工业生产以及日常生活中普遍存在的流体传热的应用十分广泛, 在流体传热中当流体作湍流流动时, 由于湍流主体中流体质点充分混合且层流内层较薄, 对流传热系数α较大。本实验在一定的实验条件下, 对空气-水蒸气套管换热器在不同流速下的逆流的湍流传热参数进行测定、比较和分析, 旨在为今后的相关研究提供参考。
滑管和强化管传热系数和流速的关系拟合方程分
α=0. 7487ln μ+2. 2657和ln α=0. 7285别为:ln
μ+2. 6813。经验式为α=0. 023λ/d (du ρ/μ) 0. 8ln (Cp μ/λ) 0. 4, 可得双对数的系数项为0. 8。
1 1. 1 图1 对流传热系数随流速变化线性拟合
空气—水蒸气套管换热器设备。1. 2 实验方法
实验为流体(水蒸气与冷空气) 在光滑管和强化管(管内固定有金属螺旋线圈, 流体一面由于螺旋线圈的作用而发生旋转, 一面还周期性的受到线圈的螺旋金属丝的扰动, 因而可以使传热强
) 中作逆流湍流流动时传热数据的测定。在一化。
定的冷空气进口流速下, 分别测定空气进出口和换热器内管壁面温度。然后改变流速, 重复测定。
[1]
根据所测数据, 查得相关物性值(空气平均密度ρ、空气平均比热Cp 、空气平均黏度μ、空气平均普朗特常数Pr 、空气平均导热系数λ) 。计算传热
[2]
系数并绘制特性曲线图, 与经验式进行对比, 研究湍动流体传热规律
[3]
3 结果与讨论
在实验室条件下, 光滑管和强化管内湍动流体的传热系数α分别与流体流速μ的0. 7285和0. 7487次方成正比, 说明增大流体的流速有利于逆流流体间的传热。但在相同的流体流速范围内, 光滑管和强化管的拟合方程并不一致, 强化管的逆流传热系数大于光滑管的逆流传热系数, 达到了强化传热的目的。本实验忽略了流体流动过程中的阻力因素, 但在今后评价强化方式的真正效果和经济效益时, 则必须考虑阻力因素, 只有强化比较高且阻力系数较小的强化方式, 才是最佳的强化方法。参考文献:
[1]卡尔L ・约斯. 气体数据手册[M].7版. 陶鹏万, 黄建
。
彬, 朱大方, 译. 北京:化学工业出版社, 2003.
[2]谢洪虎, 江楠. 管壳式换热器壳程流体流动与换热的
2 结果与分析
光滑管和强化管内湍动流体的传热系数α均
随流体流速μ的增大而增大, 相同流速下强化管的
μ为1~4时, 光传热系数大于光滑管如图1。在ln
数值模拟[J ].化学工程, 2009, 37(9) :9-12.
[3]戴干策, 陈敏恒. 化工流体力学[M].2版. 北京:化学
工业出版社, 2005.
(责任编辑 刘敏)
收稿日期:2010-03-16; 最后修回日期:2010-10-27
基金项目:大连民族学院2009年化工原理精品实验资助项目(2009-29) 。
作者简介:齐济(1964-) , 女, 辽宁辽中人, 副教授, 主要从事化工原理理论与实践教学研究。