粘性耗散及变物性对多孔介质中对流换热的影响研究

巡山小妖精
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2020年07月30日 18:39
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第卷第




程热




,
粘性耗
散及变物

对多

介质

流换






姜< br>培学

广

任泽

清华

学热
工程系





本文
通过理

析数值模

与实验研


综合研究

粘性耗





对多



中对流


的影响


用理



热流边

条件



好地< br>数



等热
流边界
条件

多孔介


的对流换热在

际可




数条件





对多孔


中对流换热
的影

不大油的



换热






热流密



对流换热越



关键






物性
多孔

质对流换热




一一

图分
类号文
献标






从多孔介
质中


颗粒
和流

间是




差的


对多孔

质中受


流换

的 理




型可分



部热



型和局
部非热

衡模
型< br>近年
来随


多孔
,
介质中对流换热

认识的




越来越多

研究< br>采

了局
部非热

衡模




多由
于多
孔介质中单位



传 热面积



性耗

大大


孔 介质



动与换热机






耗散














,

,

,


合对流换热
的影响

出热
弥散
效应






弥散
效应及粘
性耗散对

化传热但

着弥
散参


增加粘性耗散

影响也
将增


粘性耗散< br>会

弱传

不过



为止


孔介

中粘性

散对换热
的影
响< br>的


还不



指出在流

较高


弥散
导热系
数计




系数



小这

否 是


在高



粘性






使换


弱的








部非





通过

论分
析数值模


实验研


综合



性耗

热弥

颗粒
直径
,,

,

,,

,

,
、、

油的


性等对
多孔介质

对流换
热的影

规律












本文所



对象与

验研




实验





坐标系 统
如图






道中


介质均


且各向










西

动流体< br>和固


架处于





衡状
态流






等热

加热
面热
流密



流道
的下


绝热








温度均
匀分布








在加热

的前

和后


别< br>有

段充


孔介质

绝热段假




轴向导热

,


的压< br>力


可以
忽略




粘性耗散


孔介




换热

控制


及边
界条



述< br>可







耗散




质是

统中粘性力
所做








为了





质对




,,
。< br>修








家自

科学

金资助项



简介


学男



台人

稿



一一一一
教授博




事传热< br>与
传质研究

© 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http:


期姜培


,

性耗散







介< br>质



换热
的影响




热中



骨架与流


接触面


使



所做

功< br>大为





粘性


的影
响增








粘性耗散就等

将粘性





多孔
介质中


隙所



机械 功
,

、、




虑热
弥散粘 性耗









骨架



导热

孔隙


变 物



素时









量方
程表



口< br>户








模< br>型
及坐
标系统
下二一




三< br>竺

全立




,






州卜


,
一一
二二
厂一




叫嵘






了了












东一


























热流边界条件






,









,









温度
和固

颗粒















动力粘度






方向上
的间
隙流

勺乃



分别







热导热系



惯性常数







与颗粒
间的

积对



二< br>流

热系








,

,


【」



热弥散

热系数











,


,





较低






,

弥散
导热
系数


算< br>式








一< br>・




,

献得



弥散
导热
系数








,

寿


爵万

,


,
,


廿< br>卜



其他有










见文




较详
细的




不做重

,

,,








在文献





讨论
粘性耗

对换热



中我


现在
流速






散导热系

计 算







是一



并且










值由

多孔


中 单



内个常





颗粒


触面



使
粘 性耗散
大大





是引
起热

散导热系数


,,
,

,



中系





因呢



出了
考虑或

考虑粘


时水在



颗粒
构成

多孔介< br>质
中对

换热








实验结








在所研





条 件下



的影
响非


,
可< br>以
忽略
当热弥散

热系数采
用式
时的
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程热物

学报
,

计算时数值



算结
果与
实验



较好 地


而当


散导热系




算结
果远

大于
实验


但< br>是
粘性耗散




样很



方程




当流




颗粒

径减
小或

度增
大时

会引起




耗散










纲的< br>数对
粘性

散作
用的
,
是一
个实

上很难



条件





是文
中所

用的
一”

时意味着
本文采
用具
有实
际意



量纲
参数考察实


实现

参数条
件下


散对
多孔



换热
的影响,

,

,


,

,,

,




()
它、

哎园
()




粘性

散< br>不


粘性耗散

考虑


考虑


性耗散





粘性耗
散及颗粒



流换热系数

数值






验数据





锈钢





流< br>换
热系数

影响


锡青








寿








出了
当颗



较小流

较高

粘性耗散对水

铜颗粒多








流换热
的影响
当实验段
的尺



。< br>图
,
,,,









力分别










实现

条件

使

这种条
件下由

水在多孔介
质中对
流换







外由



,






,

,,
粘性
耗散

水在

满青

颗粒





,
孔介质
槽道



流换热系


颗粒



减小而增





满玻璃珠

多孔


槽道中


流换
热系


颗粒





而增
强这与




验与
















对号
润滑



孔介


的< br>对流






值计






油的


系数很
大以
颗粒



定性




诺数


算但


献可能远小

根据< br>文
献热弥散
导热
系数应




值 故

文依然


式计


弥散
导 热系数








系数< br>图



考虑与不考虑粘

耗散

影响时号



在玻璃多













流换热< br>系数


值计





前述




寸条

















粘性
耗散


正 如
文献

所指出

粘性耗壁面


流换< br>热系数有


的影响



散使

面上


流换热


总之
在实





参数条
件下
粘性
耗散






为了



研究

性耗


影响
,

,
,,
,

,
,


,

,



,
,

,

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培学等









对多孔



对流




研究
,



的影响



,



再次说

在流
体< br>的

热系

远小




架导
热系

对流
换热系数

颗粒


减小而



,
,
、}
,
,








考虑粘性耗 散




考虑

性耗

考虑粘性耗




性耗散
及颗



对润





图润


在玻璃颗粒多
玻璃
中换热
的影响
巴”
孔介质中的温


寿



寿










一一< br>,




在考

与不考虑
粘性< br>耗
散作
用时




在玻璃





某截面




分布



考虑

不考虑粘
性耗散

用时
流体





的差
别 不大


在粘性耗




下在水
平多孔
槽道

下部流


温度


部分



,
,,
流体




高这



粘性



生的
热量使槽道





被加热

下表

的边
界条

绝热粘性耗散在对流换热中所起





内部热源< br>。

,
而槽







对换热






物性
温度

变化很





,













上表




密度对< br>局
部对流

热系数
的影响
显然
,


变物

的影响





度越 高
对流








由于


粘性系数

温度

升高而
急剧
减小其结

使
对流增



,







‘。。。









升高
油< br>的
导热系

及密
度下
降不多


热 略
有增


而物性

温度




,,
合结

使



热流密< br>度


高而增








进行
多孔
介质中
对流
换热




究时


弥散粘性耗散等
必须
考 虑到




过程

影响

,< br>图润






对换热的影响
,
寿








常 物












在实





参数条件下粘
性耗散对

面上
对流
换热





在粘





下水平


槽道

下部流






部分流








变物性对换热

影响


热流密
度越高对





,



,

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程热
物理



参考
文献
、么

【』
【』


一一
、认






升< br>』








肠< br>」








』< br>一






【】

【 」









,
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,



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