文档介绍：第五章对流传热原理
第一节概述
一、基本概念(P73)
1、对流
①只能发生在流体中,必然同时伴随有导热现象。
②是热量传递的基本方式之一,但工程中很少单独存在。
流动流体与所接触的物体表面之间由于存在温度差而引起的热量传递称为(表面)对流传热。
第五章对流传热原理
第一节概述
2、对流传热(P73)
①同时受热量传递规律和流体流动规律的支配。
②既有流体分子间的微观导热,又有流体宏观位移的热对流;
是导热和流动着的流体微团携带热量的综合作用。
③是传热的基本过程之一,在工程中应用十分广泛。
※例如:空气与人体、屋面及墙壁的对流传热;
锅炉中烟气、空气与尾部受热面(过热器、省煤器和 空气预热器)的对流传热;
内燃机气缸内燃气与气缸壁及活塞的对流传热;
造水机中的沸腾和冷凝器中水蒸汽的凝结等。
第五章对流传热原理
第一节概述
①单相对流传热
(1)按照流体有无相变:
②相变对流传热
凝结
沸腾
3、分类(P73)
(2)按照流体的流动起因:
①强迫对流传热:
②自然对流传热:
外力
浮升力
流体在泵、风机及其他压差作用下流过传热面时的对流传热
由于流体自身温度场不均匀造成密度场不均匀从而产生的浮
升力是流体运动的动力
第五章对流传热原理
第一节概述
①层流对流传热:
(3)按照单相流体的流动状态:
②湍流对流传热:
3、分类(P73)
(4)按照流体与壁面的相对位置:
强迫对流传热
①内部流动(或有界流动)对流传热如管槽内
②外部流动(或无界流动)对流传热如绕流物体壁面
流体微团沿着主流方向作有规则的分层流动
除层流底层以外,流体各部分之间发生微团
掺混、横向脉动。
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二、基本公式
其中
,
指
式中,传热面积A和温差△t都易确定,诸多复杂的影响因素都集中在表面对流传热系数h身上。因此,研究对流传热,计算Φ和 q 的关键就在于分析h的影响因素,揭示对流传热的机理,找出计算h的具体表达式,确定h值。
1、牛顿冷却公式(P73)
第五章对流传热原理
第一节概述
在对流传热过程中,当流体流过物体壁面时,由于粘性和温差,
紧靠壁面附近的一薄层区域中流体速度和温度变化剧烈,称为
边界层(详见本章第二节)。
※边界层是对流传热主要热阻所在,是分析讨论的主要对象。
※工程上常采取各种措施,减薄或破坏边界层,以提高传热强度
2、对流传热热阻(P74)
第五章对流传热原理
第一节概述
表面对流传热系数是一个表征对流传热强弱的非物性参数,由牛顿冷却公式可得
三、对流传热系数h及其影响因素(P74-75)
※各类对流传热的对流传热系数h相差很大,
可见,h也即流体与壁面温度相差1℃(或1K)时的对流传热热流密度。
表5-1列出了几种对流传热过程h值的大致范围。
第五章对流传热原理
第一节概述
第五章对流传热原理
第一节概述
1、流动起因:
强迫对流由外力引起,而自然对流则由自身浮升力引起。一般说来,强迫对流的流速大大超过自然对流的流速,因此,同一流体的强迫对流传热系数大于自然对流传热系数,如表5-1所示。
影响对流传热系数h的因素较多,归纳起来可以分为以下五个方面。(P74-75)
h强迫对流>h自然对流
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2、流动状态:
层流时流体微团沿主流方向作有规则的分层流动,流层之间主要靠导热来传递热量,而湍流时除了层流底层完全是导热,其他流层之间还同时存在横向脉动的对流,互相掺混,致使传热强度大大增强。因此,对于同一流体、同一种传热面,湍流对流传热系数大于层流对流传热系数。
h湍流>h层流