极地气候下水平圆管自然对流换热分析

电伴热是极地工程装备的一种保温和防冻方式，自然对流是影响电伴热系统换热的关键因素。论文针对极地装备的圆管构件，基于传热学理论设计和建立极地气候环境模拟实验室，用于测量极地环境下的水平圆管自然对流换热，其温度范围为-51.7～0.7°C，加热功率范围为0.5～21.1 W。采用恒热流加热方式，分析加热功率和环境温度对自然对流换热系数的影响，并基于试验数据提出了瑞利数Ra在3 790～111 000范围时它与努塞尔数Nu的函数表达式。数值计算结果表明，水平圆管自然对流换热系数随着加热功率的升高和环境温度的降低而增大，与试验数据整体误差在±20%以内。