知识点：流体横掠管束时的换热特点PPT

1、 在实际工程中常遇到的往往不是流体横向掠过单管，而在实际工程中常遇到的往往不是流体横向掠过单管，而是流过许多管子组成的管束。所以，要研究流体横掠管束时是流过许多管子组成的管束。所以，要研究流体横掠管束时的换热就显得尤为重要。的换热就显得尤为重要。 流体在管束中的流动与横掠单管的流动不同。管束中并流体在管束中的流动与横掠单管的流动不同。管束中并排着的管子将影响四周邻近管子的绕流运动，而这种影响的排着的管子将影响四周邻近管子的绕流运动，而这种影响的大小与管子外径、管子的排列方式，管间的距离，管排次序大小与管子外径、管子的排列方式，管间的距离，管排次序等因素有关。除此以外流体的流动状态和冲刷角度也影

2、响着等因素有关。除此以外流体的流动状态和冲刷角度也影响着换热。换热。 工程中常用的管束排列方式，一般可以分为顺排和叉排工程中常用的管束排列方式，一般可以分为顺排和叉排两种，如图两种，如图1 1所示。流体流过顺排和叉排管束时，其流动状所示。流体流过顺排和叉排管束时，其流动状况大不一样。顺排时，除了第一排外，管子的前后都处在涡况大不一样。顺排时，除了第一排外，管子的前后都处在涡流区中，受不到流体的直接冲刷，叉排时，各排管子受到的流区中，受不到流体的直接冲刷，叉排时，各排管子受到的 知识点：流体横掠管束时的换热特点知识点：流体横掠管束时的换热特点冲刷比较接近。由图冲刷比较接近。由图1 1可以看出，叉

3、排时流体在管间弯曲、交可以看出，叉排时流体在管间弯曲、交替扩张和收缩的通道中流动要比顺排时在管间直通道中流动替扩张和收缩的通道中流动要比顺排时在管间直通道中流动时的扰动剧烈得多。因此换热过程叉排也比顺排强烈。时的扰动剧烈得多。因此换热过程叉排也比顺排强烈。 （a a）顺排）顺排 （b b）叉排）叉排 图图1 1 管束的排列方式及流体在管束间的流动管束的排列方式及流体在管束间的流动 知识点：流体横掠管束时的换热特点知识点：流体横掠管束时的换热特点125S2S2dS1S13451234S2S2dS1S1 （a a）顺排）顺排 （b b）叉排）叉排 知识点：流体横掠管束时的换热特点知识点：流体横掠管

4、束时的换热特点图图2 2 管束中各排换热情况管束中各排换热情况 /2.01.81.61.41.21.00.80.60.40.2 /2.01.81.61.41.21.00.80.60.40.200030060900120015001800顺排180000900Re=1103113-73-722顺排Re=11031800009000600030090012001500180011223-73-7 图图2 2表示出了顺排与叉排管束中的各管周围表示出了顺排与叉排管束中的各管周围/的变的变化情况。图中曲线标号化情况。图中曲线标号1 1、2 2、3-73-7等表示管排次序。第等表示管排次序。第3 3排以排

5、以后各排的换热状况逐步趋于稳定。后各排的换热状况逐步趋于稳定。 从图中可以看出，顺排管束的第一排管，其局部换热系从图中可以看出，顺排管束的第一排管，其局部换热系数数的变化与单管时的变化情况几乎一样。叉排也是如此的变化与单管时的变化情况几乎一样。叉排也是如此但变化来得更加突然。第二排及以后各排，曲线的形状发生但变化来得更加突然。第二排及以后各排，曲线的形状发生了变化了变化( (见图见图2 2中曲线中曲线2)2)，顺排时最大的，顺排时最大的位置约在位置约在50500 0处，处，而不像第一排那样在而不像第一排那样在0 00 0处。这是因为前排管的阻挡，而使处。这是因为前排管的阻挡，而使=0=00 0

6、处没有受到直接冲刷的缘故。至于叉排的情况就不同了，处没有受到直接冲刷的缘故。至于叉排的情况就不同了，因为叉排中，各排管正面都受到冲刷，所以的变化都与单管因为叉排中，各排管正面都受到冲刷，所以的变化都与单管时近似，最大值出现在时近似，最大值出现在=0=00 0处，见图处，见图2 2（b b）。）。 流体流过管束时，从第二排管起，以后各排管周围流体流体流过管束时，从第二排管起，以后各排管周围流体知识点：流体横掠管束时的换热特点知识点：流体横掠管束时的换热特点的流动状况还与的流动状况还与ReRe有关。当有关。当ReRe1 110103 3时，前排管的后部出时，前排管的后部出现的涡流不大，由于流体粘滞

7、力的作用，这种涡流会很快消现的涡流不大，由于流体粘滞力的作用，这种涡流会很快消失，对下一排管的边界层影响不大，故管面边界层层流占优失，对下一排管的边界层影响不大，故管面边界层层流占优势，可作为层流看待。随着势，可作为层流看待。随着ReRe的增加，管表面的紊流旋涡增的增加，管表面的紊流旋涡增强，当强，当Re=5Re=510102 22 210105 5时，管的前部表面处于紊流旋涡影时，管的前部表面处于紊流旋涡影响下的层流边界层，后部表面则为紊流旋涡，当响下的层流边界层，后部表面则为紊流旋涡，当ReRe222210105 5后，管表面紊流边界层占优势。后，管表面紊流边界层占优势。 管束中管子间的距离，行距用管束中管子间的距离，行距用S S1 1表示，排距用表示，排距用S S2 2表示表示( (见见图图1)1)。有时也可用管间相对距离。有时也可用管间相对距离S S1 1/S/S2 2来表示。这些参数的大来表示。这些参数的大小对流体运动的性质和流过管面的状况将造成很大影响。实小对流体运动的性质和流过管面的状况将造成很大影响。实验证明，就平均对流换热系数来说，管束的排数大于或等于验证明，就平均对流换热系数来说，管束的排数大于或等