室内有凸出热源和加热器的封闭空腔内自然对流换热
大空间自然对流换热和有限空间自然对流换热
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清华大学热工基础课件工程热力学加传热学第十章-对流换热、单相流体
对流换热愈强烈；
2）密度，kg/m3 3）比热容c，J/(kgK)。 c反映单位体积流体热容量
的大小，其数值愈大，通过对流所转移的热量愈多，对 流换热愈强烈；
4）动力粘度，Pas；运动粘度＝/，m2/s。流体
的粘度影响速度分布与流态，因此影响对流换热；
u v 0
dy
x y
2）动量微分方程（动量守恒）
微元体
惯性力
压力差 0
dx
x
x方向: u u u xv u y F x x p x 2 u 2 y 2 u 2
D duFxxp2u 体积力
20
局部表面传热系数的变化趋势：
流动边界层厚度 与热边界层厚度t的比较 ：
两种边界层厚度的相对大小取决于流体运动粘度 与
热扩散率a的相对大小。令
对于层流边界层:Pr≥1 t ；Pr≤1 t
Pr a
对于湍流边界层: t
普朗特数
一般液体:Pr=0.6~4000；气体：Pr=0.6~0.8。 21
cp
t
uxt vyt
2t x2
2t y2
4个微分方程含有4个未知量(u、v、p、t)，方程 组封闭。原则上，方程组对于满足上述假定条件的对 流换热（强迫、自然、层流、湍流换热）都适用。15
（2）对流换热的单值性条件
1) 几何条件
1
10-1 概述
1. 牛顿冷却公式
= A h( tw－tf ) q = h( tw－tf )
h—整个固体表面的平均 表面传热系数;
tw—固体表面的平均温度; tf —流体温度，对于外部绕流，tf 取远离壁面的流体 主流温度；对于内部流动，tf 取流体的平均温度。
方腔内液态金属钠自然对流换热特性数值分析
方腔内液态金属钠自然对流换热特性数值分析曾和义;董化平;郭赟【摘要】对方腔内液态金属钠层流自然对流换热过程进行了数值模拟,着重分析了不同热边界条件下瑞利数对方腔自然对流换热过程的影响,得到了腔体局部换热系数分布特点及规律.结果表明,当瑞利数较大时,如大于103,瑞利数对方腔内液态金属钠自然对流换热过程的影响非常显著.随着瑞利数逐渐减小,无论是腔体侧边换热系数,还是腔体底边换热系数,均与纯导热情况下计算结果间的偏差逐渐减小,表明腔内换热机理逐渐以导热过程为主.%The numerical simulation was performed on liquid sodium laminar natural convection in square cavity. The distribution characteristics of heat transfer coefficient were obtained, and the effect was emphasized on the analysis of the impact of Rayleigh number upon the natural convective heat transfer process in a square cavity under different thermal boundary conditions. The results show that the liquid sodium natural heat transfer process is greatly influenced by the Rayleigh number when Rayleigh number is large enough. While when Rayleigh number is smaller than, say 103, the distributions of natural convective heat transfer coefficients on both the side walls and the bottom wall of the square cavity are almost the same as those of conductive heat transferprocess, respectively. This means that the mechanisms of heat transfer process mainlydepend on heat conduction under cases with lower Rayleigh number.【期刊名称】《原子能科学技术》【年(卷),期】2012(046)003【总页数】5页(P305-309)【关键词】液态金属钠;方腔;自然对流换热;数值模拟【作者】曾和义;董化平;郭赟【作者单位】哈尔滨工程大学核科学与技术学院,黑龙江哈尔滨150001;哈尔滨工程大学核安全与仿真技术国防重点学科实验室,黑龙江哈尔滨150001;中国核动力研究设计院核反应堆系统设计技术重点实验室,四川成都610041;哈尔滨工程大学核科学与技术学院,黑龙江哈尔滨150001;哈尔滨工程大学核安全与仿真技术国防重点学科实验室,黑龙江哈尔滨150001【正文语种】中文【中图分类】TL331以自然循环为机理的非能动安全技术可极大提高核电站的安全性。
特殊条件下矩形封闭空腔内自然对流数值研究
第 ３ ０卷 第 ７期 ２０ ０ ２年 ７月 华 中 科 技 大 学 学 报（ 自然科 学版 ）
Ｖｏ ． ０ Ｎｏ ７ １３ ．
Ｊ ．Ｈｕｚ ｏ ｇＵｎｖ ｆＳｉ ａｈ ｎ ｉ．ｏ ｃ．＆ Ｔ ｃ ． ＮａｕｅＳ ｉ ｃ ｄｔ ｎ ｅ ｈ （ ｔｒ ｃ ｎ ｅＥ ｉｏ ） ｅ ｉ
Ｇｒ ｒ ａ Ｐ ； ＝ Ｌ／ ， 纵 横 比 ； ＝ （Ｔ — Ｔｏ ／ Ｈ 为 ）
壁保 持 ２ 以 下 的 温 差 以 保 证 Ｂ ｕｓｎｓ ０Ｋ ｏ ｓｉｅｑ假 设
成 立 ． 述 该 物 理 模 型 的无 量 纲 化 控 制 方 程 为 ： 描
ａ ｐ ／ Ｘ ＋ａ ｐ ／ （ Ｕ） Ｏ （ Ｖ） ａＹ ＝ ０； （） １
行 离散 ， 用 非 均 分 ＱＵＩＫ 差 分 格 式 ， 用 压 力 使 Ｃ 利 修正 ＳＭＰ Ｅ 算 法 和 交 错 网 格 技 术 进 行 数 值 计 Ｉ Ｌ 算 ． 用 近壁 面 网格 加 密 算 法 并 通 过 计 算 确 定 不 采
同 纵横 比时 的 最 佳 计 算 网格 ． 壁 面 网 格 加 密 算 近
法描述如下 ：
＝
Ｕ（ Ｕ／ Ｘ）＋ Ｖ（ Ｕ／ ｙ）＝一Ｏ Ｏ 十 ａ ａ ａ ａ Ｐ／ Ｘ ａ Ｕ／ Ｘ ＋ａ Ｕ／ Ｙ Ｏ Ｏ ；
ａ Ｖ／ Ｘ ＋ ａ Ｖ／ ＋ Ｇ徊 ； Ｏ ａＹ
（） ２
（） ３
Ｕ（ Ｖ／ Ｘ）＋ Ｖ（ Ｖ／ ｙ）＝一Ｏ Ｏ ＋ ａ ａ ａ ａ Ｐ／ Ｙ
Ｕ （ ／ Ｘ ）＋ Ｖ（ ／ Ｙ） ＝ （ ／ ｒ ａ Ｏ ａ Ｏ １ Ｐ ）・
收 稿 日期 ：２ ０ —６２ ． ０ １０ —５
Ｌ｛ ＋２ ） （ （ ａ ［ 卢＋１ ／ ）
建筑材料中封闭方腔空气层自然对流换热的研究探讨
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本文Ｉ Ｓ ］
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文献［ ９ １
角 度 方腔 的长 宽 比 Ａ 对 封闭 方腔 空气 层 自然 对 流 腔 内 的 自然对 流 问题 ． 体求 解 了原 始变 量 速度 和压 ｒ 具 换 热的影 响 相 对 于国外 学 者在 此领 域 的研究 成 果 ． 国内也 有 力 的不可压 Ｎ ｖ ｒＳｏ ｅ 方 程和 温度方 程 ａｉ — ｔｋ ｓ ｅ
４ 墙材革新与建筑节能 ２ １． ８ ０２ ６
０
２２ 数 值模 拟方面 的研 究 ．
２２１ 国 内外 的 研 究现 状 ．．
建 筑 节 能
Ｂｕ ｌ ｉｇ Ｅｎ ｒ ｙ Ｓａ ｉｇ ｉ ｎ ｅ ｇ ｖｎ ｄ
究． 其研 究成 果具有 很好 的指 导意义 。
２２２ 数 值 研 究 方 法 的 比较 ．．
（ 乙烯 一 四氟 乙烯 共 聚物 ） ． 些 材 料 与 空 气 层 结 等 这
闭方 腔空气 层 夏季 的隔热 性能 非 常突 出 ． 架空 板下 的 合 广 泛 应用 在 建 筑 当 中 ．如 世 博 日本 馆及 德 国 的安 空 气 间层使 屋 顶 内外 的热 量交 换很 难 进行 ． 高 了屋 联 球场 等 提
、
有 限容 积 法 是 一种 将 计 算 域 划 分 成 一 系列 有 限
Ｓｈ ｉｔ 导 出了 Ｎ ＝（ ｒＡ ） ｃｍｄ 推 ｕ ｆＧ ， ｒ 的关 系 式 。 一次 建立 个 控 制体 积单 元 ．每 个控 制体 积 都有 一个 节 点代 表 ． 第
了 Ｎ 、 ｒＡ 三者 的关 系【 Ｌ ｕ 对 Ｂ ｕ ｓ ｅｑ流 然后 将守 恒 型方 程用 有 限体 积法 导 出离 散方 程 ． ｕＧ 、 ｒ ３ ｅＱ ６ 】 ： ｏｓｎｓ ｉ 最后
低温余热回收方式及其适用性
低温余热回收方式及其适用性刘涛;宣永梅【摘要】分析了30～50℃、50～200℃、200～300℃三个温度范围的余热来源,以及不同温度梯度的余热资源的合理利用形式.根据“温度对口,梯级利用”的原则,分析了低温余热资源分别在热泵、余热制冷技术、低温有机朗肯循环中的应用及优缺点.【期刊名称】《广州化工》【年(卷),期】2013(041)005【总页数】3页(P183-185)【关键词】低温余热;温度梯度;利用方式【作者】刘涛;宣永梅【作者单位】西安工程大学环境与化学工程学院,陕西西安710048【正文语种】中文【中图分类】TK11+5据统计，我国工业余热的回收率仅34.9%［1］，而低温余热资源由于回收难度大、初投资高、可用能低等因素导致回收效率更低。
因此，如何将这些不同品味的余热源加以回收合理的填补工业生产过程中消耗的能源已经成为国内外研究的热点。
比如徐文豪等［2］将低温余热用于管线伴热，麋华等［3］发明了一种蒸汽双效溴化锂吸收式制冷机组吸收低温余热制冷，天津大学将共沸点混合工质螺杆式双循环膨胀机用于回收低温热源［4－5］。
国外以色列奥玛特公司通过螺杆膨胀机利用90℃左右的载热流体发电，取得一定的成果。
美国、日本和俄罗斯等也建成一些低温余热发电站［6］。
本文将低温余热按照温度分为三个梯度，按照“温度对口，梯级利用”原则来合理利用低温余热资源。
1 低温余热资源的特点通常根据温度梯度将余热资源划分成为低温余热资源、中温余热资源和高温余热资源。
在工业领域中，一般低温余热指的是200℃以下的工艺生产过程产生的余热气、冷凝水、热水;300℃以下的气体以及400～450℃以下的锅炉、工业加热炉的排烟气等热量。
石化企业将一般将温度低于120℃或130℃ 的剩余工艺热量统称为低温余热［7－8］。
余热的来源十分的广泛，按照来源可以分为:烟气余热，冷却介质余热，废水废气余热，化学反应余热，高温产品与炉渣余热，以及可燃废气、废料余热［9－10］。
含导热块封闭方腔自然对流格子玻尔兹曼模拟研究
图7为不同C风风率下燃尽率的变化曲线。
从图中可以看到,随着C风风率的减小燃尽率不断降低。
这是因为随着C风风率的减小,炉内回流区减小,拱上气流下冲深度减小,部分煤粉停留时间变短,而煤粉的着火距离变长,从而使得燃尽率降低。
另一方面由于C风风率的减小,使得空气分级程度增加,因而燃尽率降低。
4结论本文利用数值模拟的方法,研究了某低N O x燃烧新系统W 火焰锅炉的C风风率对燃烧特性及N O排放特性的影响。
得到的主要结论有:4.1随着C风风率的减小,对煤粉气流的托举作用减弱,拱上气流下冲深度减小,炉内燃烧剧烈程度减弱使得温度水平降低。
4.2随着C风风率的减小,空气分级程度增加,主燃烧区的氧含量降低,还原性气氛增强;且炉内温度水平降低,均有利于降低N O排放量。
4.3C风风率对煤粉燃尽率有较大的影响;随着C风风率的降低,炉内回流区减小,部分煤粉停留时间变短,而煤粉的着火距离变长,使得煤粉燃尽率不断降低。
参考文献[1]任枫.FW型W火焰锅炉高效低NO x燃烧技术研究[D].哈尔滨:哈尔滨工业大学,2010.[2]赵斯楠,方庆艳,马仑,陈刚.燃烧初期化学当量比对锅炉NOx 生成与排放特性的影响[J].燃烧科学与技术,2017,23(03):236-241.[3]Ma L,Fang Q,Tan P,et al.Effect of the separated overfire air location on the combustion optimization and NOx reduction of a600MWe FW down-fired utility boiler with a novel combustion system[J].Applied Energy,2016,180:104-115.[4]马仑,方庆艳,张成,陈刚,吕当振,段学农.600MW W型火焰锅炉拱上二次风低NO x燃烧特性的数值模拟及优化[J].燃烧科学与技术,2016,22(01):64-70.[5]周安鹂.W火焰锅炉无烟煤掺烧煤泥的试验与数值模拟[D].武汉:华中科技大学,2019.[6]吕当振,马仑,段学农,方庆艳.600MW亚临界W型火焰锅炉低氮燃烧特性数值模拟[J].热能动力工程,2015,30(04):598-604+ 654-655.作者简介:周安鹂(1993,4-),女,籍贯:湖北襄阳,硕士,助教,研究方向:电力生产技术、节能减排技术、电气自动化。
传热学第五章对流换热
§5-1 §5-2 §5-3 §5-4 §5-5 §5-6 §5-7 §5-8
对流换热
Convective heat transfer
对流换热概说 对流换热的数学描写 对流换热边界层微分方程组 对流换热边界层积分方程组 相似理论与量纲分析 管内受迫流动 横向外掠圆管的对流换热 自然对流换热及实验关联式
λ ∂t 换热微分方程（描写h的本质，hx = − ∆t ( ∂y ) y =0 dA） 连续性方程（描写流体流动状态，即质量守恒） 动量微分方程（描写流动状态，即动量守恒） 能量微分方程（描写流体中温度场分布）
对流换热微分方程组 先作假设： （1）仅考虑二维问题； （2）流体为不可压缩的牛顿流体，稳定流动； （3）常物性，无内热源； （4）忽略由粘性摩擦而产生的耗散热。 以二维坐标系中的微元体为分析对象，根据热力学第一定 律，对于这样一个开口系统，有：
同理：（） dτ qm hout − qm hin ≈ ρcp (
y
H y + dy − H y =
∂t ∂v ⋅ v + ⋅ t )dxdydτ ∂y ∂y
（qm h)out − (qm h)in ∴ ∂t ∂t ∂u ∂v = ρ c p (u + v )dxdy + ρ c p t ( + )dxdy ∂x ∂y ∂x ∂y ∂t ∂t = ρ c p (u + v )dxdy (d ) ∂x ∂y
1.流动边界层（Velocity boundary layer ）
如果流体为没有粘性流体，流体流过平板时，流速在截 面上一直保持不变。 如果流体为粘性流体，情况会如何呢？我们用一测速仪 来测量壁面附近的速度分布。测量发现在法向方向上， 即y方向上，壁面上速度为零，随着y方向的增加，流速 急剧增加，到达一薄层后，流速接近或等于来流速度， 德国科学家普朗特L.Prandtl研究了这一现象，并且在 1904年第一次提出了边界层的概念。