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下面是一些簡單的基本概念:
相似的概念來源于幾何學,兩個幾何相似的圖形,其對應部分的比值必等于同一個常數(shù)。把幾何相似的概念推廣,可以適用于物理現(xiàn)象的相似。所謂物理現(xiàn)象相似,是指現(xiàn)象的物理本質(zhì)相同,可以用同一數(shù)理方程來描述,各對應的物理量(如速度、溫度、物性參數(shù)等)和幾何條件必定成同一比例,不僅在空間位哭上對應,而且在時間上也是相對應的。換言之?,F(xiàn)象相似則其單值條件相似。
定性沮度和定形尺寸
在整理和使用特征數(shù)方程式時,應注意選擇相似特征數(shù)中的定性溫度和定形尺寸。相似特征數(shù)中包含的各物性參數(shù)都和溫度有關(guān),因此特征數(shù)的數(shù)值隨所選擇的溫度而不同。例如深井爐有時選用流體平均溫度,有時選用邊界層流體的平均溫度:用壁面溫度等。因此通常就把確定特征數(shù)中物性參數(shù)的溫度,稱為定性溫度。所以在使用特征數(shù)方程式時,要注意它時定性溫度是怎樣確定的。定形尺寸是指相似特征數(shù)中包含的決定過程特征的幾何尺寸。例如在管內(nèi)流動,定形尺寸取管子內(nèi)徑d;沿平板流動,則取平板的長度L;在非圓形植道內(nèi)流動時,則取當量直徑流過管孫面時,取管子的外徑,等等。
對流換熱的實驗公式
對流換熱的實驗公式—特征數(shù)方程式,根據(jù)換熱過程的特點而不同。本節(jié)只能介紹幾類常見實驗特征數(shù)式。
管內(nèi)強制對流換熱
管內(nèi)流體的強制流動處于紊流狀態(tài),流體與管壁間的對流換熱,可采用應用廣泛而較可靠的特征數(shù)式,迪圖斯(Dittus)一玻爾特(Boelter)方程:式中,特征數(shù)下角碼f表示以流體的平均溫度為定性溫度。這個式子的適用范圍是:
(1)光滑的長管,而且只適用于l/d>50,至于l/d<50的短管,則按公式(3-21)計算后乘以校正系數(shù)E,,其數(shù)值見表3-2;
(2)適用的雷諾數(shù)范圍為Rep=10'^-1。2X105,普蘭特數(shù)范圍為Pr,=0。7--1201
(3)流體與管壁的溫差不大,一般不超過50*c,對于溫差大的情況,式((3-21)的右側(cè)要乘以校正系數(shù)式中二和、分別代表在流體溫度與壁面溫度下流體的
(4)管道為直管,對于彎管要在式(3-21)的右側(cè)乘以校正系數(shù)£一氣體的、一‘+1。77昔,式中R為管子的曲率半徑,d為管子直徑(M)表3-2校正系數(shù)媽值。