传输原理教案 (第9章) 传热.ppt

《传输原理教案 (第9章) 传热.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第九章对流换热p1859.1对流换热基本概念对流换热是指“相对于固体表面流动的”流体与固体表面之间的热量传输。描述：对流换热是在流体流动进程中发生的热量传递现象。它是依靠流体质点的移动进行热量传递的。与流体的流动情况密切相关。当流体作层流流动时，在垂直于流体流动方向上的热量传递，主要以热传导（也有较弱的自然对流）的方式进行。第二篇：热量传输1对流换热与热对流不同，对流换热既有热对流，也有导热；不是基本传热方式。对流换热实例：暖气管道、风扇对电子器件冷却等……对流换热的特点：(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

2、壁面）和宏观运动；也必须有温差。第九章对流换热第二篇：热量传输总结：对流换热：导热+热对流；壁面+流动2对流换热的分类：●1.从流动起因分：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（Freeconvection）强制对流：由外力（如：泵、风机）作用所产生的流动（Forcedconvection）第九章对流换热第二篇：热量传输3●2.从换热表面的几何因素分：内部流动对流换热：管内或槽内外部流动对流换热：外掠平板、圆管、管束●3.从流动状态分：层流：整个流场呈一簇互相平行的流线。（Laminarflow）湍流：流体质点做复杂无规则

3、的运动。（Turbulentflow）4●4.从流体有无相变分：单相换热：（Singlephaseheattransfer）相变换热：凝结、沸腾、升华、凝固、融化等（Phasechange）：Condensation、Boiling5679.1.1温度边界层流－固界面对流换热：(1)由于速度边界层的存在，导致温度边界层的产生。(2)温度边界层与速度边界层厚度一般不相等。(3)温度边界层同样有层流与紊流之分。层流：热量传输以传导为主紊流：热量传输以对流为主(4)紊流时，温度边界层在壁面法线上有:层流底层区，过渡区，紊流区三个区域。(5)温度边界层

4、特点：A:较薄。B:沿厚度方向温度变化大。8速度边界层和温度边界层关系：1.既有联系，也有区别。2.温度分布受速度分布的影响，但是它们的分布曲线并不相同。速度边界层厚度和温度边界层厚度不相等。9紊流条件下的温度边界层分为三个区域：（1）紊流区（p186特点）（2）过渡区，（3）层流底层区.109.1.2.牛顿冷却公式（Newton，1702）h——是对流换热系数，是一个把众多影响对流换热因素综合而成的系数。第二篇：热量传输第九章对流换热Ts,Tf分别为璧面温度和流体温度，F是换热面积，h是对流换热系数，Q是热流量，q是热流密度。119.1.3.

5、对流换热系数h的计算式固体壁面处（y=0）,该处的热量传输只有导热。导热速率＝对流换热速率(9-3)对流换热系数h的计算式，也叫“换热微分方程”129.1.4影响对流换热系数h的因素p1871流体的物理性质：影响较大的物性如密度、比热cp、导热系数λ、粘度等；2流体的状态：液体、气体、蒸汽及在传热过程中是否有相变。有相变时对流传热系数比无相变化时大的多；3流体的运动状况：层流、过渡流或湍流(Re)；4流体对流的状况：自然对流，强制对流；5传热表面的形状、位置及大小：如管、板、管束、管径、管长、管子排列方式、垂直放置或水平放置等。13注意：1

6、.流体物理性质与温度有关。2.用以确定物性的温度称“定性温度”。3.定性温度的选择方式：可以选择流体的平均温度，可以选择璧面的平均温度，可以选择二者的平均温度：取Tm=0.5(Tf+Ts)149.2对流换热的数学表达p189由能量守恒定律，有如下关系式：对流输入的热量－对流输出的热量+传导输入的热量－传导输出的热量＝微元体内能的累积量15经推导，最后得到热量平衡方程：（9-5）和（9-6）也叫做傅立叶---克希霍夫方程（F-K方程）（9-5）（9-6）实体导数——傅立叶－克希霍夫导热微分方程条件：1)，，，cp均为常数，不可压缩流体。2)

7、无内热源，无粘性耗散。纯固体导热（没有流动）：（8-10）16柱坐标系下的热量平衡方程：P.191,(9-7)式（×）球坐标系下的热量平衡方程：P.191,(9-8)式（×）未知数：T，vx,vy,vz引入三个动量平衡（N-S）方程和连续性方程（引入p）再加上对流换热微分方程：观察（9-5）式热量平衡方程17对流换热微分方程组：F-K方程(9-5)式N-S方程(3-47)~(3-49)式连续性方程(3-44)式换热微分方程(9-3)式未知数：T，vx,vy,vz，p，h理论上可以求解。（见P.191）189.3流体流过平板时,层流对流换热p19

8、29.3.1.平板边界层对流换热微分方程组(层流，稳定)换热微分方程（9-3）F-K方程（9-9）N-S方程（3-94）连续性方程（3-92）边界条件