无限大空间竖壁自然对流换热,当壁面温度为定值或壁面热流密度为常数,板足够长时,正确的说法是()。
A 、随着边界层的扩展进入紊流状态后,局部表面传热系数逐渐增大
B 、随着边界层的扩展,从层流发展到旺盛紊流,局部表面传热系数达到定值
C 、随着边界层的扩展,局部表面传热系数逐渐减小
D 、随着边界层的扩展,平均局部表面传热系数逐渐减小
【正确答案:B】
无限大空间竖壁自然对流换热,当壁面温度为定值或壁面热流密度为常数,随着边界层的扩展,从层流发展到旺盛紊流,局部表面传热系数将保持不变。
大空间竖壁自然对流换热,浮升力是自然对流的动力,反映浮升力与粘性力相对大小的Gr数对自然对流起决定作用。Gr数越大,自然对流换热越强。而大空间竖壁强迫对流换热,是惯性力与粘性力的作用下发生的,这就决定了自然对流边界层内的速度分布与强迫对流不同:自然对流的最大速度位于边界层内部,并随着Pr的增大无量纲速度的最大值减小,并且位置向壁面移动。而强迫对流的最大速度是在主流区,即在边界层以外的区域。强迫对流的边界层内有较大的速度梯度,但速度较小。
这个属于竖直平板或圆柱的自然对流问题。自然对流也有层流和湍流之分,以贴近一块竖壁的自然对流为例,在壁的下部,流动刚开始形成,它是有规则的层流,若壁面足够高,则上部流动会转变为湍流;不同的流动状态对换热具有决定性的影响,层流时,换热热阻完全取决于薄层的厚度,从换热壁面下端开始,随着高度的增加,层流薄层的厚度也逐渐增加,于此相对应,局部表面换热系数h(即图中的横坐标a)也随着高度的增加而减小,这就是图中曲线先减小的那一段;如果壁面足够高,流体的流动讲逐渐转变为湍流,进入湍流时换热系数将逐渐提高,逐渐达到一个稳态值,即图中a由小逐渐变大最终趋于稳定的那段曲线。已经查明,旺盛湍流时的局部表面换热系数几乎是一个常量。