文档介绍：第四章 传热
一、对流传热的分析
二、壁面和流体的对流传热速率
第三节 对流传热
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对流传热过程分析
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t2
G1,T1
G2,t1
T2
对流传热,指流体与固体壁面直接接触时的传热,
是流体的对流与导热两者共同作用的结果。其传
热速率与流动状况有密切关系。
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由于对流传热的多样性,有必要将问题分类加以研究。
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一、对流传热的分析
流体沿固体
壁面的流动
层流内层
缓冲层
湍流主体
流体分层运动,相邻层间没有流体的宏观运动。在垂直于流动方向上不存在热对流,该方向上的热传递仅为流体的热传导。该层中温度差较大,即温度梯度较大。
热对流和热传导作用大致相同,在该层内温度发生较缓慢的变化。
温度梯度很小,各处的温度基本相同。
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层流底层温度梯度大,热传导方式对流传热的热阻主要集中在层流内层。
减薄滞流内层的厚度是强化对流传热的主要途径。
dt
A2
A1
tW
t
TW
T
传热壁
冷流体
热流体
湍流核心温度梯度小,对流方式
过渡区域热传导和对流方式
对流传热是集对流和热传导于一体的综合现象。
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Date
二、壁面和流体间的对流传热速率
1、对流传热速率表达式
据传递过程速率的普遍关系,壁面和流体间的对流传热速率:
推动力:壁面和流体间的温度差
阻力:影响因素很多,但与壁面的表面积成反比。
对流传热速率方程可以表示为:
——牛顿冷却定律
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Date
式中t──总有效膜厚度;
e──湍流区虚拟膜厚度;
──层流底层膜厚度。
下面来推导牛顿冷却定律
建立膜模型:
仿照导热
流体被冷却:
T
TW
t
tW
t
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(1). 牛顿冷却定律是一种推论,假设Q∝t。
(2). 复杂问题简单化表示。
推动力:
阻力:
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在换热器中,局部对流传热系数α随管长而变化,但在工程计算中,常使用平均对流传热系数,此时牛顿冷却定律可以表示为:
2、对流传热系数
对流传热系数α定义式:
表示单位温度差下,单位传热面积的对流传热速率。
单位W/.℃。
反映了对流传热的快慢,对流传热系数大,则传热快。
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3 影响对流传热系数的因素
(2).流体对流状况
自然对流:由于流体内部密度差而引起流体的流动。
强制对流:由于外力和压差而引起的流动。强> 自
(3).流体的物性
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(1).流体的种类
液体、气体、蒸气
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