精品-优秀PPT课件--传热学-第5章 对流换热的理论基础.ppt

文档介绍：传热学
第 5 章对流换热的理论基础
内容要求:
对流换热概说;
对流传热问题的数学描述;
边界层对流传热问题的数学描写;
流体外掠平板传热层流分析解及比拟理论。
第 5 章对流传热的理论基础
2. 对流换热(Convection heat transfer):
流体流过另一个物体表面时,
对流和导热联合起作用的
热量传递现象。
1. 对流(Convection):
是指流体各部分之间发生相对位移时,冷热
流体相互掺混所引起的热量传递现象。
平壁表面的
传热机理
对流传热概说
对流传热的基本概念和计算公式
3. 牛顿冷却公式(Newton’s law of cooling)
式中:
tw —固体表面的平均温度。
tf —流体温度。
外部绕流(外掠平板,圆管)
tf 为流体的主流温度。
内部流动(各种形状槽道内的流动)
tf 为流体的平均温度。
d
管内流动
tf
h —固体表面的平均表面换热系数。
4. 局部表面传热系数与平均表面传热系数
局部对流换热时局部热流密度:
整个换热物体表面的总对流换热量:
平均表面传热系数:
tw-tf=Const
对流换热的核心问题
归纳起来,主要有以下五方面:
流动的成因(自然对流, 强制对流)
流动的流动状态(层流, 紊流)
换热时物体有无相变(沸腾, 凝结)
流体的物性(导热系数, 粘度, 密度, 比热容等)
换热表面的几何因素
对流换热是流体的导热和热对流两种基本方式
共同作用的结果。因此凡是影响流体导热和对流
的因素都将对对流换热产生影响。
对流传热的影响因素
1. 流动的起因——强迫对流,自然对流。
流动的起因不同,流体内的速度分布,温度
分布不同,对流换热的规律也不同。
强迫对流
空气h:
自然对流
自然对流:由于流体内部的密度差产生的流动。
强迫对流:流体在泵,风机或其他外部动力作
用下产生的流动。
2. 流动的流动状态——层流流动,湍流流动。
层流(Laminar flow):
流速缓慢;
沿轴线或平行于壁面作规则分层流动;
热量传递:主要靠导热(垂直于流动方向)
湍流(Turbulent flow):
流体内部存在强烈脉动和旋涡运动;
各部分流体之间迅速混合;
热量传递:主要靠对流。
湍流边界层层流底层:导热
湍流核心区:对流
导热
对流
3. 流体有无相变
Fluid motion induced by vapour bubbles generated at the bottom of a pan of boiling water
Condensation of water vapour on the outer surface of a cold water pipe
有相变——沸腾换热,凝结换热。
流体发生相变时的换热规律及强度和单相流
体不同。