化工原理第四章第三节讲稿_第1页
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2021/7/5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三、热边界层第三节对流传热一、对流传热的分析流体沿固体壁面的流动湍流主体2021/7/5滞流内层流体分层运动，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。缓冲层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。对流传热是集对流和热传导于一体的综合现象。对流传热的热阻主要集中在滞流内层。减薄滞流内层的厚度是强化对流传热的主要途径。2021/7/5二、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：对流传热速率=对流传热推动力=系数·

推动力对流传热阻力推动力：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：adS2021/7/51dQ

=

T

-Tww=a

(T

-T

)dS——牛顿冷却定律在换热器中，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：Q

=aSDt2、对流传热系数Q2021/7/5对流传热系数a定义式：a

=SDt表示单位温度差下，单位传热面积的对流传热速率。单位W/m2.k。反映了对流传热的快慢，对流传热系数大，则传热快。三、热边界层与换热微分方程式2021/7/5热边界层（温度边界层）：壁面附近因换热而使流体温度发生了变化的区域。规定

Tw

-T

=

0.99(Tw

-T¥

)

处为热边界层的界限，热边界层的厚度常用dT

表示。温度边界层内的温度分布与流动边界层内流体的流动情况有关：在靠近壁的层流内层中流动为层流，热量传递通过导热进行。温度分布曲线的斜率大（温度梯度大）。在缓冲层内，由于对流传热的作用，温度梯度变小。在湍流核心，质点湍动强烈，对流很快，温度梯度更小。

2021/7/5

¶n

n=0如果用

¶T

表示贴壁处流体的温度梯度，

¶n

n=0则dQ

=-ldS

¶T

与牛顿冷却定律dQ

=adSDT联立：

2021/7/5a

=

-

l

¶T

DT

¶n

n=0——理论上计算对流传热系数的基础表明：对一定的流体，当流体与壁面的温度差一定时，对流传热系数之取决于紧靠壁面流体的温度梯度。热边界层的厚薄，影响层内温度分布，因而影响温度梯度。当边界层内、外的温

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