西安交通大学传热学课件5

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1、传热学HeatTransfer对流传热ConvectiveHeatTransfer1/73传热学HeatTransfer主要内容对流传热的理论基础影响因素及分类数学描写边界层无量纲准则数对流传热实验关联式相似原理实验关联式2/73传热学HeatTransfer第五章对流传热的理论基础3/73传热学HeatTransfer主要教学内容─定义、影响因素、分类、研究方法─数学描写─边界层及其数学描写─外掠等温平板对流传热分析解─比拟理论4/73传热学HeatTransfer§5-1对流传热概述一、回顾1.热对流（thermalconvect

2、ion）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过程。TwqwTTwf5/73传热学HeatTransfer2.对流传热（convectiveheattransfer）流体流过与其温度不同的固体壁面时发生的热量传递过程。3.基本计算式—(Newton’sLawofCooling)2qΦAht(t)Wmttwfwf2qΦAht(t)Wmttfwfw6/73传热学HeatTransfer4.表面传热系数hhΦ((ATT))w——当流体与壁面温度相差1度时、每单位接触面积上、单位

3、时间内所传递的热量，是表征对流传热过程强弱的物理量convectiveheattransfercoefficient流动方式：强制>自然对流介质：水>空气相变：有相变>无相变水蒸气凝结>有机蒸汽凝结7/73传热学HeatTransfer5.对流传热的特点(1)导热与热对流同时存在的复杂热传递过程(2)前提条件：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，紧贴壁面处会形成速度梯度和温度梯度很大的边界层qTw8/73传热学HeatTransfer二、影响对流传热的因素1.流动起因（Thecauseofmoti

4、on）由外部动力源驱动流体流动①强制对流Forcedconvection9/73传热学HeatTransfer②自然对流Naturalconvection由于温差的存在，使得流体内部产生密度差；在体积力（重力）场的作用下产生浮升力，从而驱动流体流动。10/73传热学HeatTransfer③混合对流Mixedconvection外部动力源和浮升力共同驱动流体流动。11/73传热学HeatTransfer2.流体流动状态（Theflowregimes）层流（Laminarflow）湍流（Turbulentflow）udRe12/7

5、3传热学HeatTransfer粘性流体的流动存在着两种不同的流型，即层流和湍流。雷诺实验：1883年由英国物理学家Reynolds实验总结发现。13/73传热学HeatTransfer3.换热表面几何因素（Thegeometricfactors）形状（shape）尺度（scale）内流（internalflow）相对位置（relativeposition）外流（externalflow）表面粗糙情况（surfaceroughness）14/73传热学HeatTransfer4.换热过程有无相变（phasechange）Boili

6、ng,condensation15/73传热学HeatTransfer5.流体的热物性（thermophysicalproperties）在电影泰坦尼克号中Jack冻死了，但Rose没有，为什么？16/73传热学HeatTransfer导热系数流体的密度比定压热容cp动力粘度表面张力g汽化（凝结）潜热r17/73传热学HeatTransfer三、对流传热的分类(classification)18/73传热学HeatTransfer四、研究方法1.获得h的方法分析解法采用数学分析求解的方法，有指导意义通过大量实验获得表面传热系

7、数的计算实验法式，是目前的主要途径。通过研究热量传递与动量传递的共性，比拟法建立起表面传热系数与阻力系数之间的相互关系，限制多、范围很小。与导热问题数值思想类似，发展迅速，数值解法应用越来越多。19/73传热学HeatTransfer2.对流传热问题数值解及分析解的求解思路1）目标温度分布换热量（表面传热系数h）2）求解思路控制方程初始条件定解条件温度分布边界条件物理问题简化假定数学描写求解结果换热量20/73传热学HeatTransfer五、如何从获得的温度场来计算h无论是分析解法还是数值法首先获得的都是温

8、度场t，如何由t→h？由傅里叶定律yt∞u∞tqwyy0牛顿冷却公式twqxwqhttcwtqwqch＝－ttywy021/73传热学HeatTransferthtyy0