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水沿常壁温的平壁层流流动换热时,热边界层厚度与速度边界层厚度δ之间的关系为(  )。

作者:设备监理师考试

水沿常壁温的平壁层流流动换热时,热边界层厚度与速度边界层厚度δ之间的关系为()。

A 、>δ

B 、<δ

C 、=δ

D 、>>δ

参考答案

【正确答案:B】

水的Pr数通常大于1,根据即可得热边界层厚度小于速度边界层厚度δ。

传热学中,温度边界层与速度边界层的关系?

这二者的关系可以用Pr,普朗特数来描述:Pr是,由流体物性参数组成的一个无量纲参数,表明温度边界层和流动边界层的关系,反映流体物理性质对对流传热过程的影响, 它的表达式为:Pr=ν/α=cpμ/k 式中,μ为动力粘度;cp为等压比热容;k为热导率;α为热扩散系数(α=λ/ρc )单位:m^2/s,v为运动粘度,单位m/s^2[1]。 其中v和α分别表示分子传递过程中动量传递和热量传递的特性。  当几何尺寸和流速一定时,流体粘度大,流动边界层厚度也大;流体导温系数大,温度传递速度快,温度边界层厚度发展得快,使温度边界层厚度增加。因此,普朗特数的大小可直接用来衡量两种边界层厚度的比值。 具体关系:可参考百度百科,普朗特数

为什么说层流对流换热系数主要取决于速度边界层厚度

滞流时流体会在管道边界上形成一个边界层,在这个边界层内,流体速度梯度为0,层内流体只能通过导热与管壁换热,而湍流时边界层厚度几乎为0,流体可直接与管壁对流换热。一般来说,边界层厚度随管长方向逐渐降低,层流时,速度越大,边界层厚度越小。

热边界层概念对分析对流换热有何意义?

又称热边界层,流体流过壁面时,边界附近因加热或冷温度边界层却而形温度边界层成的具有温度梯度的薄层,也就是对流传热热阻所在的区域。在此区域之外,温度梯度和热阻都可忽略。因此,关于对流传热的研究,仅限于温度边界层范围之内。温度边界层的概念,是流动边界层概念在非等温流动情况下的推广。运用温度边界层的特性,简化能量方程,仿照流动边界层的计算方法,可以进行对流传热的计算,确立温度分布,求得传热分系数。编辑本段形成当流体流过与其温度不同的固体表面时,根据流体在壁面处是被加热温度边界层还是被冷却温度边界层,有不同的温度分布(图1)。流体温度的变化,理论上可以延伸到无穷远处,但变化主要发生在壁面附近的薄层中。一般规定,流体与壁面的温度差达到流体主体与壁面的温度差的99%处到壁面的距离,为温度边界层的厚度δt。即温度边界层外边界处的温度应满足下式: (T-Tw)=0.99(Tf-Tw)式中Tf和Tw分别为流体主体和壁面的温度;T为温度边界层外边界处的温度。温度边界层厚度沿流动方向不断增厚。δt越薄则层内温度梯度越大。对流传热时,流体中的温度场分成两个区域:

一是存在着温度梯度的温度边界层,其中热传导起一定作用;另一是温度梯度可以忽略的层外主流区,在温度边界层此区内以对流传热为主,热传导的作用可予忽略。壁面上的温度边界层,可与流动边界层同时开始形成,也可先形成流动边界层,随后才开始形成温度边界层(图2)。两种边界层的厚度之比,与普朗特数Hr有关。当两种边界层同时开始形成时,两者的近似关系为: 式中δt和δ分别为温度边界层和流动边界层的厚度。当Hr=1时,两者的厚度相等。 温度边界层编辑本段计算温度边界层中经热传导所传递的热量为: 式中q为热量通量;λ为温度边界层流温度边界层体的热导率为热流方向y的温度梯度;下标w指壁面处。联立牛顿冷却定律(见对流传热),就可得出传热分系数的计算式为: 若能求得温度分布,得知壁面温度梯度值,即可算出传热分系数。对于平壁上边界层作层流流动时,可算出温度边界层厚度为: 式中x为离平壁端点的距离;Re为雷诺数。此时的温度分布可近似表示为: 式中y为离壁的垂直距离。

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