§4.3对流传热(给热).ppt

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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、α的准数关联式GO一、对流传热过程分析δ：传热边界层厚度δb：层流内层δf：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δb，穿过δb的热量只能靠传导。这是由于流体质点运动

2、方向与传热方向垂直又不混合,流体的导热系数λ又小，尽管δb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：δb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

3、当于通过厚度为δ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δb和与层流内层外的热阻相当的虚拟厚度δf。即δ=δb+δf即把层流内层之外的热阻折合成的厚度δf。必须指出：δf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δ—传热边界层的厚度实际上传热边界层的厚度δ不能测定，∵δ包括虚拟的厚度δf

4、。令α=λ/δ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）为对流传热基本方程，又叫牛顿冷却定律。α的单位α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α是对流给热强度的标志。（α↑，传热效果好）三、α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δ包含在给热系数中了。实验证明：影响α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α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

5、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α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：①Re≥104，若Re≤104，则需校正。②（不同书有不同的数值）对于空气和水，Pr准数可直接查表③管长与管径之比（5）除上述四项应用范围外，还有定性温度，决定流体物性数据的温度称为定性温度。定性尺寸：管径。流体在圆管内流动时，ｄ取管内径。

6、④粘度