繞流管束的強(qiáng)迫對流換熱

繞流管束的對流換熱熱工基礎(chǔ)電/廠/熱/能/動(dòng)/力/裝/置/專/業(yè)/教/學(xué)/資/源/庫鄭州電力高等?？茖W(xué)校繞流管束的對流換熱流體流動(dòng)方向與管的軸線方向相互垂直時(shí)的流動(dòng)稱橫向流動(dòng)。如風(fēng)吹過熱力管道、煙氣橫向沖刷過熱器和省煤器管束的對流換熱，都屬于流體橫掠圓管時(shí)的對流換熱。單管外流體強(qiáng)制對流換熱01管束外流體強(qiáng)制對流換熱02目

錄Content01電/廠/熱/能/動(dòng)/力/裝/置/專/業(yè)/教/學(xué)/資/源/庫單管外流體強(qiáng)制對流換熱繞流管束的對流換熱

當(dāng)流體沿與軸線垂直的方向流過管外時(shí)，流動(dòng)情況如圖所示。圖中圓管迎著流體最前面的點(diǎn)稱為前滯止點(diǎn)。流體接觸管壁后，由于管本身的阻礙，流體被分成兩路沿管外壁繞流而過，在管面上形成邊界層。進(jìn)而會(huì)發(fā)生邊界層的分離。繞流管束的對流換熱從前滯止點(diǎn)φ=0°處開始，邊界層的厚度隨著φ角的增大而逐漸加厚，與流體流過大平壁時(shí)相似。φ從0°至90°，邊界層外流速增大、壓力降低(順壓)，此點(diǎn)與流體流過大平壁時(shí)不同，流體動(dòng)能足以克服流動(dòng)的阻力，流體能貼壁向前流動(dòng)。φ從90°至180°，邊界層外流速減小、壓力增大(逆壓)，某個(gè)φ處，近壁處流體動(dòng)能已全部耗盡，以致在前后壓差的作用下，出現(xiàn)流體的停滯和倒流而形成漩渦現(xiàn)象，即邊界層脫離壁面。繞流管束的對流換熱

流體橫掠管面的流動(dòng)特征對對流換熱有著很大影響。雖然局部換熱系數(shù)是變化的，但在工程計(jì)算中，一般只求管面平均對流換熱系數(shù)。常用的準(zhǔn)則關(guān)系式的形式為02電/廠/熱/能/動(dòng)/力/裝/置/專/業(yè)/教/學(xué)/資/源/庫管束外流體強(qiáng)制對流換熱繞流管束的對流換熱工程上所遇到的多是流體橫掠管束的對流換熱。過熱器、省煤器等都由管束組成，橫向掠過管束時(shí)，流動(dòng)將受到各排管子的連續(xù)干擾，因而遠(yuǎn)比橫掠單管時(shí)復(fù)雜。此時(shí)，考慮管子排數(shù)、管束排列方式、管子間距及管子外徑等幾何因素對換熱的影響。繞流管束的對流換熱

1.管束排列方式的影響叉排順排排列方式順排時(shí)后排管子的前部直接位于前排管子的尾流之中，部分管面沒有受到來流的直接沖刷繞流管束的對流換熱

1.管束排列方式的影響叉排順排排列方式叉排管束來說，各排管子不但均受到前排管子間來流的直接沖刷，而且流體流動(dòng)速度和方向不斷改變，增強(qiáng)了流體的混合和擾動(dòng)。繞流管束的對流換熱結(jié)論：在相同的Re數(shù)及管束排數(shù)下，叉排管束的平均對流換熱系數(shù)一般比順排時(shí)高。而叉排的阻力損失比順排大。繞流管束的對流換熱

1.流體繞流沖刷方式的影響縱向沖刷橫向沖刷沖刷方式斜向沖刷繞流管束的對流換熱橫向沖刷邊界層薄并存在由于邊界層分離而產(chǎn)生的旋渦，增強(qiáng)了流體的擾動(dòng)，換熱強(qiáng)。斜向沖刷如同繞流橢圓管，周長增大，正對來流的沖擊減弱，且漩渦區(qū)域縮小，所以換熱系數(shù)降低。縱向沖刷相當(dāng)于外掠平板的流動(dòng)，邊界層較厚。繞流管束的對流換熱

3.流動(dòng)方向上管子排數(shù)的影響對第一排管子來說，其換熱情況與流體橫掠單管管面時(shí)情況相近，但后面幾排管子的情況就不同了。由于受前排管子的影響，后排管子附近流體的擾動(dòng)逐排增加，使換熱系數(shù)逐排增大，。當(dāng)流體流過幾排管束后，擾動(dòng)基本穩(wěn)定，對流換熱系數(shù)也幾乎不再變化。繞流管束的對流換熱

4.相對節(jié)距的影響無論哪種排列方式，管間距(橫向節(jié)距sl和縱向節(jié)距s2)對流動(dòng)和換熱都有影響。由于流體在管間的流動(dòng)截面交替地增加和減小，使流體在管間交替地減速和加速。管間距的大小影響流體流動(dòng)截面的變化程度和流體加速與減速的程度，必然也會(huì)影響到對流換熱。繞流管束的對流換熱

流體橫掠管束的平均對流換熱系數(shù)可按如下的準(zhǔn)則方程式計(jì)算定性溫度除Prw取壁溫tw外，其余都用管束間的流體平均溫度tf，特征尺度取管外徑d，Ref，max中的流速取流體的最大流速，C