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《傳熱學第56章對流換熱》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在教育資源-天天文庫。
1、第五章對流換熱ConvectionHeatTransfer§5-1對流換熱概述1、對流換熱的定義和性質對流換熱——流體流經固體時，流體與固體表面之間的熱量傳遞現象●對流換熱實例：1)暖氣管道；2)電子器件冷卻；3)電風扇●對流換熱與熱對流不同，既有熱對流，也有導熱；不是基本傳熱方式8/9/2021-2-第5章對流換熱——§5-1對流換熱概述對流——由于宏觀運動，冷、熱流體各部分相互摻混所導致的熱量傳遞過程(1)導熱與熱對流同時存在的復雜熱傳遞過程(2)必須有直接接觸（流體與壁面）和宏觀運動；也必須有溫差(3)由于流體的粘性和受壁面摩擦阻力的影響，緊貼壁
2、面處會形成速度梯度很大的邊界層2、對流換熱的特點3、對流換熱的基本計算式牛頓冷卻公式:8/9/2021-3-第5章對流換熱——§5-1對流換熱概述4、表面?zhèn)鳠嵯禂担▽α鲹Q熱系數）——當流體與壁面溫度相差1度時、每單位壁面面積上、單位時間內所傳遞的熱量如何確定h及增強換熱的措施是對流換熱的核心問題。8/9/2021-4-第5章對流換熱——§5-1對流換熱概述5、對流換熱的影響因素對流換熱是流體的導熱和對流兩種基本傳熱方式共同作用的結果。影響對流換熱的因素就是影響流動的因素及影響流體中熱量傳遞的因素，歸納起來主要有以下五個方面：(1)流動起因;(2)流動狀
3、態(tài);(3)流體有無相變;(4)換熱表面的幾何因素;(5)流體的熱物理性質6、對流換熱的分類：(1)流動起因自然對流：流體因各部分溫度不同而引起的密度差異所產生的流動強制對流：由外力（如：泵、風機、水壓頭）作用所產生的流動8/9/2021-5-第5章對流換熱——§5-1對流換熱概述(2)流動狀態(tài)層流：整個流場呈一簇互相平行的流線（Laminarflow）湍流：流體質點做復雜無規(guī)則的運動（紊流）（Turbulentflow）(3)流體有無相變單相換熱（Singlephaseheattransfer）：相變換熱(Phasechange)：凝結(Condens
4、ation)、沸騰(Boiling)、升華(sublimation)、凝固(coagulation)、融化(thaw)8/9/2021-6-第5章對流換熱——§5-1對流換熱概述(4)換熱表面的幾何因素：內部流動對流換熱：管內或槽內外部流動對流換熱：外掠平板、圓管、管束顯熱的變化潛熱的變化換熱表面的形狀、大小、換熱表面與流體運動方向的相對位置、換熱表面的狀況(光滑&粗糙)(5)流體的熱物理性質：熱導率:密度：比熱容:動力粘度：8/9/2021-7-第5章對流換熱——§5-1對流換熱概述（單位體積流體能攜帶更多能量）、Thcr綜合以上可見h是眾多因素的函
5、數：對流換熱分類樹8/9/2021-8-第5章對流換熱——§5-1對流換熱概述8/9/2021-9-第5章對流換熱——§5-1對流換熱概述研究對流換熱的方法：解析法；實驗法；比擬法；數值法7、對流換熱的研究方法（1）分析法(analyticalmethod)：對描述某一類對流換熱的問題的偏微分方程及相應的定解條件進行解析求解，獲得對應的速度場和溫度場的方法。只能對個別簡單的對流換熱問題進行求解（2）實驗法(experimentalmethod)：通過實驗獲得表面對流換熱系數的方式。目前工程設計的主要依據，在相似原理指導下進行試驗（3）比擬法(analo
6、gymethod)：通過研究動量傳遞及熱量傳遞的共性或類似特性，建立其表面對流換熱系數與阻力系數間的相互關系。在傳熱學發(fā)展的早期曾廣泛用來獲得湍流換熱的計算式（4）數值法(numericalmethod)：計算傳熱學在近30年內得到迅速發(fā)展，將日益顯示出其重要作用8、如何從解得溫度場計算對流換熱系數根據傅里葉定律：8/9/2021-10-第5章對流換熱——§5-1對流換熱概述當粘性流體在壁面上流動時，由于表面粗糙和粘性的作用，流體的流速在靠近壁面處隨離壁面的距離的縮短而逐漸降低，形成流動邊界層。在這一極薄的貼壁流體層中，熱量只能以導熱方式傳遞在貼壁處流
7、速滯止，處于無滑移狀態(tài)（即：y=0,u=0），形成一極薄的不運動的貼壁流體層。根據傅里葉定律：根據牛頓冷卻公式：由傅里葉定律與牛頓冷卻公式：對流換熱過程微分方程式8/9/2021-11-第5章對流換熱——§5-1對流換熱概述h?取決于流體熱導系數、溫度差和貼壁流體的溫度梯度溫度梯度或溫度場取決于流體熱物性、流動狀況（層流或紊流）、流速的大小及其分布、表面粗糙度等?溫度場取決于流場質量守恒方程、動量守恒方程、能量守恒方程對流換熱過程微分方程式:8/9/2021-12-第5章對流換熱——§5-1對流換熱概述第一類邊界條件：壁面溫度已知，需求貼壁流體溫度梯度
8、第二類邊界條件：壁面熱流密度已知，需求得壁面溫度第三類邊界條件：h是已知的。這里h是待求的，λ
