传热学5-1.ppt

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1、对流换热ConvectiveHeatTransfer研究目的第一部分（基础部分）：介绍影响对流换热的因素，确定对流换热表面传热系数h的几种方法及这些方法的介绍，理解物理机制第二部分（应用部分）：具体介绍目前工程计算中较常用的几种类型情况下确定h的计算公式主要内容计算在各种不同条件下的表面传热系数h传热学HeatTransfer第五章对流传热的理论基础传热学HeatTransfer§5-1对流换热概述一、回顾热对流（thermalconvection）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。

2、对流换热（convectiveheattransfer）流体流过不同温度的固体壁面时的热量传递过程传热学HeatTransfer基本计算式—(Newton’sLawofCooling)传热学HeatTransfer仅能发生在流动的流体中必然有导热现象发生对流传热的特点温差存在由于流体的粘性，紧贴壁面处变化剧烈传热学HeatTransfer表面传热系数h，是表征对流换热过程强弱的物理量。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convectiveheattransfercoef

3、ficient传热学HeatTransfer二、影响对流换热的因素流动起因(Thecauseofmotion)强制对流Forcedconvection由外部动力源驱动流体流动传热学HeatTransfer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。传热学HeatTransfer混合对流Mixedconvection外部动力源和浮升力共同驱动流体流动。传热学HeatTransfer2.流体流动状态（Theflowregimes

4、）层流（Laminarflow）湍流（Turbulentflow）雷诺实验传热学HeatTransfer粘性流体的流动存在着两种不同的流型，即层流和湍流，这两种流动型态由英国物理学家雷诺（Reynolds）在1883年通过他的实验（即著名的雷诺实验）大量观察了各种不同直径玻璃管中的水流，总结说明了这两种流动状态。传热学HeatTransfer换热表面几何因素（Thegeometricfactors）形状（shape）相对位置（relativeposition）表面粗糙情况（surfaceroughness）尺度（sc

5、ale）内流（internalflow）外流（externalflow）传热学HeatTransfer换热过程有无相变（phasechange）Boiling,condensation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？传热学HeatTransferr汽化（凝结）潜热表面张力g传热学HeatTransfer三、对流换热的分类(classification)传热学HeatTransfer四、研究方法获

6、得h的方法分析解法实验法比拟法数值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数的计算式，是目前的主要途径。通过研究热量传递与动量传递的共性，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，应用越来越多。传热学HeatTransferyt∞u∞twqwx由傅里叶定律牛顿冷却公式如何从获得的温度场来计算h传热学HeatTransfer注意上式与导热问题IIIBC的差别导热问题中，h已知，此处h为未知值导热问题中，λ为固体导热系数，此处λ为流体导热系数导

7、热问题中，t为固体温度，此处t为流体温度导热问题中，为固体侧的温度梯度，此处为流体侧的温度梯度传热学HeatTransfer§5-2对流换热问题的数学描写(mathematicalformulation)特别是壁面附近的温度分布温度场流场传热学HeatTransfer对流换热微分方程组EnergyEq.EnergyconservationlawContinuityEq.MomentumEq.MomentumconservationlawMassconservationlaw温度场流场传热学HeatTransfer简化

8、假设一、能量微分方程导出依据Fourier导热定律能量守恒定律，用于开口系统2D、不可压缩的牛顿流体、常物性、无内热源、忽略粘性耗散传热学HeatTransfer推导建立坐标系，取分析对象（微元体）传热学HeatTransfer外界导入微元体的净热流量微元流体热力学能增量流入微元体的热流量流出微元体的热流量微元流体做的净功＝＋＋＋传热学Heat