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第五章对流换热
Convection Heat Transfer
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第五章对流换热
§5-1 对流换热概述
1 对流换热的定义和性质
对流换热是指流体流经固体时流体与固体表面之间的
热量传递现象。
●对流换热实例:1) 暖气管道; 2) 电子器件冷却;3)电风扇
●对流换热与热对流不同,既有热对流,也有导热;不
是基本传热方式
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(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(流体与壁面)和宏观运动; 也必须有温差.
(3) 由于流体的粘性和受壁面摩擦阻力的影响,紧贴壁面处会形成速度梯度很大的边界层
2 对流换热的特点
3 对流换热的基本计算式
牛顿冷却式:
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4 对流换热系数
——当流体与壁面温度相差1度时、每单位壁面面积上、单位时间内所传递的热量
如何确定α及增强换热的措施是对流换热的核心问题
研究对流换热的方法:
(1)分析法
(2)实验法
(3)类比法
(4)数值法
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5 对流换热的影响因素
对流换热是流体的导热和对流两种基本传热方式共同作用的结果。其影响因素主要有以下五个方面:(1)流动起因; (2)流动状态; (3)流体有无相变; (4)换热表面的几何因素; (5)流体的热物理性质
6 对流换热的分类:
(1) 流动起因
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
强制对流:由外力(如:泵、风机、水压头)作用所产生
的流动
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(2) 流动状态
(3) 流体有无相变
层流:整个流场呈一簇互相平行的流线
湍流:流体质点做复杂无规则的运动
(紊流)
(Laminar flow)
(Turbulent flow)
单相换热:
相变换热:凝结、沸腾、升华、凝固、融化等
(Single phase heat transfer)
(Phase change)
(Condensation)
(Boiling)
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(4) 换热表面的几何因素:
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
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(5) 流体的热物理性质:
导热系数
密度
比热容
动力粘度
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综上所述,对流换热系数是众多因素的函数:
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7 对流换热过程微分方程式
当粘性流体在壁面上流动时,由于粘性的作用,流体的流速在靠近壁面处随离壁面的距离的缩短而逐渐降低;在贴壁处被滞止,处于无滑移状态(即:y=0, v=0)
在这极薄的贴壁流体层中,热量只能以导热方式传递
根据傅里叶定律:
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