文档介绍：1第十章第十章对流换热对流换热 2 §10-1 对流换热概述 1 对流换热的定义和性质对流换热是指流体流经固体时流体与固体表面之间的热量传递现象。。●对流换热实例:暖气管道●对流换热与热对流不同,既有热对流,也有导热;不是基本传热方式 3 (1) 导热与热对流同时存在的复杂热传递过程(2) 必须有直接接触(流体与壁面)和宏观运动; 也必须有温差(3) 由于流体的粘性和受壁面摩擦阻力的影响,紧贴壁面处会形成速度梯度很大的边界层 2 对流换热的特点 4 3. 3. 牛顿冷却公式牛顿冷却公式?? = A h = A h ( ( t t w w- -t t f f ) )q q = = h h( ( t t w w- -t t f f ) ) h h——整个固体表面的平均整个固体表面的平均表面传热系数表面传热系数; ; t t w w——固体表面的平均温度固体表面的平均温度; ; t t f f——流体温度,对于外部绕流, 流体温度,对于外部绕流, t t f f取远离壁面的流体取远离壁面的流体主流温度;对于内部流动, 主流温度;对于内部流动, t t f f 取流体的平均温度取流体的平均温度。。 5 对等壁温, 对等壁温, xA q dA ????? w f xx A h t t dA ? ???? w f w f x t t t t ? ???常数?? w f xA t t h dA ? ??对照式对照式??= A h = A h ( ( t t w w- -t t f f ) )可得固体表面温度均匀可得固体表面温度均匀条件下的条件下的平均表面传热系数平均表面传热系数 h h与局部表面传热系数与局部表面传热系数 h h x x之间的关系。之间的关系。如何确定表面传热系数的大小是对流换热计算的如何确定表面传热系数的大小是对流换热计算的核心问题,也是本章讨论的主要内容。核心问题,也是本章讨论的主要内容。 1 xA h h dA A ??对于局部对流换热, 对于局部对流换热, ?? w f x x x q h t t ? ? 6 4 对流换热的影响因素对流换热是流体的导热和对流两种基本传热方式共同作用的结果。其影响因素主要有以下五个方面: (1) 流动起因; (2) 流动状态; (3) 流体有无相变; (4) 换热表面的几何因素; (5) 流体的热物理性质(1) 流动起因自然对流:流体因各部分温度不同而引起的密度差异所产生的流动(室内暖气片周围空气流动) 强迫对流:由外力(如:泵、风机、水压头)作用所产生的流动自然强制 hh? 7 (2) 流动状态层流湍流 hh?(3) 流体有无相变单相相变 hh?层流:整个流场呈一簇互相平行的流线湍流:流体质点做复杂无规则的运动单相换热: 相变换热:凝结、沸腾、升华、凝固、融化等。吸收或放出气化潜热,对流换热强度和规律与单相流体不同 8 (4) (4) 流体的物理性质流体的物理性质 1 1 ) )热导率热导率??, , W/(m W/(m ?? K) K) , ,??愈大,流体导热热阻愈小, 愈大,流体导热热阻愈小, 对流换热愈强烈; 对流换热愈强烈; 2 2 ) )密度密度??, , kg/m kg/m 3 3 3 3 ) ) 比热容比热容 c c, , J/(kg J/(kg ?? K) K) 。。??c c 反映单位体积流体热容量反映单位体积流体热容量的大小,其数值愈大,通过对流所转移的热量愈多,对的大小,其数值愈大,通过对流所转移的热量愈多,对流换热愈强烈; 流换热愈强烈; 4 4 ) ) 动力粘度动力粘度??, , Pa Pa??s s; ; 运动粘度运动粘度??= =??/ /??, ,m m 2 2 /s /s 。流体。流体的粘度影响速度分布与流态,因此影响对流换热; 的粘度影响速度分布与流态,因此影响对流换热; ??? h?) ( 多能量单位体积流体能携带更、??? hc?) ( 热对流有碍流体流动、不利于??? h?) ( 间导热热阻小流体内部和流体与壁面 9 5 5 ) )体胀系数体胀系数?? V V, ,K K - -1 1。。对于理想气体, 对于理想气体, pv=RT pv=RT ,代入上式,可得,代入上式,可得?? V V =1/ =1/ T T。。定性温度定性温度体胀系数影响重力场中的流体因密度差而产生的浮体胀系数影响重力场中的流体因密度差而产生的浮升力的大小,因此影响自然对流换热。升力的大小,因此影响自然对流换热。对于同一种不可压缩牛顿流体,其物性参数的