《热工基础》课件——绕流管束的强迫对流换热.pptVIP

绕流管束的对流换热热工基础绕流管束的对流换热流体流动方向与管的轴线方向相互垂直时的流动称横向流动。如风吹过热力管道、烟气横向冲刷过热器和省煤器管束的对流换热，都属于流体横掠圆管时的对流换热。单管外流体强制对流换热01管束外流体强制对流换热02目录Content01单管外流体强制对流换热绕流管束的对流换热当流体沿与轴线垂直的方向流过管外时，流动情况如图所示。图中圆管迎着流体最前面的点称为前滞止点。流体接触管壁后，由于管本身的阻碍，流体被分成两路沿管外壁绕流而过，在管面上形成边界层。进而会发生边界层的分离。绕流管束的对流换热从前滞止点φ=0°处开始，边界层的厚度随着φ角的增大而逐渐加厚，与流体流过大平壁时相似。φ从0°至90°，边界层外流速增大、压力降低(顺压)，此点与流体流过大平壁时不同，流体动能足以克服流动的阻力，流体能贴壁向前流动。φ从90°至180°，边界层外流速减小、压力增大(逆压)，某个φ处，近壁处流体动能已全部耗尽，以致在前后压差的作用下，出现流体的停滞和倒流而形成漩涡现象，即边界层脱离壁面。绕流管束的对流换热流体横掠管面的流动特征对对流换热有着很大影响。虽然局部换热系数是变化的，但在工程计算中，一般只求管面平均对流换热系数。常用的准则关系式的形式为02管束外流体强制对流换热绕流管束的对流换热工程上所遇到的多是流体横掠管束的对流换热。过热器、省煤器等都由管束组成，横向掠过管束时，流动将受到各排管子的连续干扰，因而远比横掠单管时复杂。此时，考虑管子排数、管束排列方式、管子间距及管子外径等几何因素对换热的影响。绕流管束的对流换热1.管束排列方式的影响叉排顺排排列方式顺排时后排管子的前部直接位于前排管子的尾流之中，部分管面没有受到来流的直接冲刷绕流管束的对流换热1.管束排列方式的影响叉排顺排排列方式叉排管束来说，各排管子不但均受到前排管子间来流的直接冲刷，而且流体流动速度和方向不断改变，增强了流体的混合和扰动。绕流管束的对流换热结论：在相同的Re数及管束排数下，叉排管束的平均对流换热系数一般比顺排时高。而叉排的阻力损失比顺排大。绕流管束的对流换热1.流体绕流冲刷方式的影响纵向冲刷横向冲刷冲刷方式斜向冲刷绕流管束的对流换热横向冲刷边界层薄并存在由于边界层分离而产生的旋涡，增强了流体的扰动，换热强。斜向冲刷如同绕流椭圆管，周长增大，正对来流的冲击减弱，且漩涡区域缩小，所以换热系数降低。纵向冲刷相当于外掠平板的流动，边界层较厚。绕流管束的对流换热3.流动方向上管子排数的影响对第一排管子来说，其换热情况与流体横掠单管管面时情况相近，但后面几排管子的情况就不同了。由于受前排管子的影响，后排管子附近流体的扰动逐排增加，使换热系数逐排增大，。当流体流过几排管束后，扰动基本稳定，对流换热系数也几乎不再变化。绕流管束的对流换热4.相对节距的影响无论哪种排列方式，管间距(横向节距sl和纵向节距s2)对流动和换热都有影响。由于流体在管间的流动截面交替地增加和减小，使流体在管间交替地减速和加速。管间距的大小影响流体流动截面的变化程度和流体加速与减速的程度，必然也会影响到对流换热。绕流管束的对流换热流体横掠管束的平均对流换热系数可按如下的准则方程式计算定性温度除Prw取壁温tw外，其余都用管束间的流体平均温度tf，特征尺度取管外径d，Ref，max中的流速取流体的最大流速，Cz为管束排数修正系数，Cψ为流体斜向冲刷管束时的修正系数。谢谢观看！