§4.3对流传热(给热).ppt

1、3、对流传热（给热）,空气散热器,导航栏 一、对流传热过程分析 GO 二、对流传热基本方程GO 三、的准数关联式GO,一、对流传热过程分析,：传热边界层厚度 b：层流内层 f：虚拟厚度 上图表示一个垂直放置的列管式热交换器 中一根管的节点剖面示意图。 传热边界层13,对流传热温度分布动画5,这种传热方式经常碰到：即热量从热流体 通过固体传热壁面传给冷流体，这种传热 过程称为给热。,它分三个阶段 1、热量自热流体传到固体壁面的一侧 2、从壁面的一侧传到另一侧 3、从壁面的一侧传到冷流体,在靠近壁面有一层流内层存在，厚度为b，穿 过b的热量只能靠传导。这是由于流体质点运动方向与传热方向垂直又不混合

2、,流体的导热系数又小，尽管b很薄，但对传热的阻力却很大，故传过一定的热量温度梯度较大。通过实验测定：b内的温度变化往往占一侧流体温度变化的90%以上。 对传热速率往往具有决定性的影响。,在层流内层以外的过渡区。流体质点的运动开始 出现混合，但仍有温度梯度存在。热量由层流内层经过渡区传到湍流主体内。在湍流主体内，流体质点充分混合，温度趋于一致。 由上所述，对流传热是层流内层的导热和层流内层以外的对流传热的总称。,对流传热,受热传导的控制 受流动规律的支配,所以对流传热为一复杂的过程。,为了便于处理起见，我们把对流传热看作为 相当于通过厚度为的传热边界层的导热 过程（将温度梯度有显著变化的区域称为

3、传 热边界层）。而在传热边界层中包括了真实 的层流内层的厚度b和与层流内层外的热 阻相当的虚拟厚度f 。 即=b+f 即把层流内层之外的热阻折合成的厚度f 。 必须指出：f是不存在的，它完全是为了 处理问题的方便而假设的。,二、对流传热基本方程,把流体对流传热过程看作是通过传热边界层的导热，可以把对流传热用理论上较为成熟的导热原理来处理。,1、当壁面向冷流体给热时,（1）,式中：tw 壁面温度 t 冷流体的温度 传热边界层的厚度 实际上传热边界层的厚度不能测定， 包括虚拟的厚度f 。,令=/为给热系数（也叫传热分系数）， 则（1）变为,2、热流体对壁面传热时,(2),(3),（2）、（3）为对

4、流传热基本方程，又叫牛顿 冷却定律。,的单位,的物理意义：单位时间内，单位传热面积上， 温差为1k时，所能传递的热量。所以是对流 给热强度的标志。（，传热效果好）,三、的准数关联式,牛顿冷却定律似乎简单，实际上并未 减少计算上的困难，而是将难以测定的 传热边界层厚度包含在给热系数中了。,实验证明：影响的因素很多，概括起来可用下列未定方程来表示。,影响因素之多，以致要建立一个普遍适用的计算式是十分困难的。目前常用因次分析的方法。因次分析大意：1、通过实验测得数据，2、将有关影响因素综合为数群, 3、再将某些数群关联成准数方程。,对于流体在圆形直管内无相变，强制对 流时的的关联式为,(4),雷诺准数，或流体运动准数,称为努塞尔特准数，或给热准数,普兰特准数，或物性准数,当流体被加热时：m = 0.4 当流体被冷却 时： m = 0.3,（4）式可变为,（5）的应用范围：, Re104，若 Re104，则需校正。, （不同书有不同的数值） 对于空气和水，Pr准数可直接查表, 管长与管径之比,