Pr,Re,Nu计算

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资源描述

普朗特数是流体力学中表征流体流动中动量交换与热交换相对重要性的一个无量纲参数,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。在考虑传热的粘性流动问题中,流动控制方程(如动量方程和能量方程)中包含着有关传输动量、能量的输运系数,即动力粘性系数μ、热导率k和表征热力学性质的参量定压比热Cp。通常将它们组合成无量纲的普朗特数来表示,简记为Pr。它的表达式为:式中,μ为粘度,单位pa*s;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^2/s[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。在传热分析中,热扩散率a(单位是m2/s)是热导率λ与比热容c和密度ρ的乘积之比。a=λ/(ρ·c)其中:热导率λ(单位:W/(m·K))比热容c(单位:J/(Kg·K))密度ρ(单位:Kg/m3)。热扩散率又叫导温系数,它表示物体在加热或冷却中,温度趋于均匀一致的能力;由于在其定义式中,分母是比热容和密度的乘积,相当于物体的蓄热能力,而分子为热导率,故两者之比反映了物质热量扩散的能力。在a高的物质中热能扩散的很快,而a低的物质中热能则扩散的较慢。这个综合物性参数对稳态导热没有影响,但是在非稳态导热过程中,它是一个非常重要的参数。对于普通的岩石来说,~10*10-6m2/s。在300K,空气的热扩散率是0.000024m2/s。对于空气的热扩散率与绝对温度之间的关系。热扩散率的测量采用非稳态法,常用激光脉冲法。仪器的测量原理是:在一个四周绝热的薄圆片试样的正面,辐照一束垂直于试样正面的均匀的激光脉冲,试样被单面加热,测出在一维热流条件下试样背面的温升曲线,计算求得热扩散率值。[雷诺数Re=ρvd/η.v、ρ、η,分别为流体的流速、密度与粘度,d为管道当量径.Re2300为层流状态,Re=2300~4000为过渡状态,Re4000为湍流状态,Re10000为完全湍流状态(实践中Re3000即可判断为湍流)把水力半径相等的圆管直径定义为非圆管的当量直径。在总流的有效截面上,流体与固体壁面的接触长度称为湿周,用字母L表示。总流的有效截面积A和湿周L之比定义为水力半径,用字母R表示..当量直径定义为四倍的水力半径,用de表示。努赛尔数的物理意义为是表示对流换热强烈程度的一个准数,又表示流体层流底层的导热阻力与对流传热阻力的比。计算关系式是:L:为传热面的几何特征长度,垂直于传热面方向的尺度,单位是m;如热管的直径,传热层的厚度等。h:流体的对流传热系数,单位为W/(m^2·K);k:静止流体的导热系数,单位是W/(m·K)。

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