流體通過(guò)間壁的熱交換

1、熱流體冷流體thtcth,wtc,w 流體通過(guò)間壁的熱交換流體與固體壁面之間傳熱：流體與固體壁面之間傳熱;流體中質(zhì)點(diǎn)發(fā)生相對(duì)位移而引起熱交換。4.3 對(duì)流傳熱對(duì)流傳熱說(shuō)明：說(shuō)明：流體的運(yùn)動(dòng)對(duì)傳熱發(fā)生重要影響。 （1）機(jī)理）機(jī)理 流體質(zhì)點(diǎn)碰撞、混合，傳遞熱量， 包括對(duì)流傳熱和熱傳導(dǎo) 對(duì)流傳熱與流體流動(dòng)狀況密切相關(guān)對(duì)流傳熱與流體流動(dòng)狀況密切相關(guān) 湍動(dòng)程度越高，對(duì)流的傳熱速率越大。工程上，對(duì)流傳熱指流體和固體壁面間的傳熱過(guò)程工程上，對(duì)流傳熱指流體和固體壁面間的傳熱過(guò)程（2）分類）分類 自然對(duì)流：自然對(duì)流：溫差引起密度差，造成流體流動(dòng)。 強(qiáng)制對(duì)流強(qiáng)制對(duì)流：流體靠外加動(dòng)力流動(dòng)，造成對(duì)流。4.3.1 熱邊

2、界層的概念熱邊界層的概念 （1）熱邊界層）熱邊界層 近壁處，流體溫度顯著變化的區(qū)域。 tttt-t(t-tW)/ (t-t)=0.99t-ttW 流體被平壁冷卻溫度邊界層u0tytttt(tW-t)/ (tW-t)=0.99tW t 流體被平壁加熱溫度邊界層0tytu熱邊界層的形成過(guò)程（2）熱邊界層的厚度）熱邊界層的厚度)(99. 0ttttww（3）熱邊界層的特點(diǎn)）熱邊界層的特點(diǎn) 層內(nèi)（近壁處）：層內(nèi)（近壁處）：集中全部的溫差和熱阻 0dydt層外（流體主體）：層外（流體主體）：等溫區(qū)，無(wú)溫差和熱阻 0dydt（4）熱邊界層發(fā)展過(guò)程）熱邊界層發(fā)展過(guò)程dt21max,圓管內(nèi)（5）熱邊界層與流動(dòng)

3、邊界層關(guān)系）熱邊界層與流動(dòng)邊界層關(guān)系 ttt(tW-t)/ (tW-t)=0.99tW t 流體被平壁加熱溫度邊界層0tytudu/dydu/dyuuuu/u=0.99uuuuu/u=0.99層流內(nèi)層湍流邊界層層流邊界層平板上的流動(dòng)邊界層區(qū)別區(qū)別：本質(zhì)不同，厚度不一定相等。聯(lián)系聯(lián)系：研究問(wèn)題方法相似，兩者密切相關(guān)。流動(dòng)邊界層對(duì)熱邊界層的影響流動(dòng)邊界層對(duì)熱邊界層的影響：湍流區(qū)：湍流區(qū)：質(zhì)點(diǎn)相互混合交換熱量， 溫差小。緩沖層：緩沖層：質(zhì)點(diǎn)混合、分子運(yùn)動(dòng)共同作用，溫度變化平緩。層流內(nèi)層：層流內(nèi)層：導(dǎo)熱為主，熱阻大、溫差大。 說(shuō)明：說(shuō)明：流動(dòng)邊界層對(duì)傳熱邊界層影響顯著， 改善流動(dòng)狀況，特別是減薄層流內(nèi)

4、層厚度， 可使傳熱速率大大提高。4.3.2 對(duì)流傳熱速率方程和表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)對(duì)流傳熱速率方程和表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)（1）牛頓冷卻定律）牛頓冷卻定律thAhAt1thq或：KmWh2/：表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，：流體與壁溫之差t熱流體冷流體thtcth,wtc,w 流體通過(guò)間壁的熱交換th1th2tc1tc2說(shuō)明說(shuō)明： 實(shí)驗(yàn)定律； 對(duì)壁兩側(cè)流體(冷、熱)均適用。牛頓冷卻定律熱流體：熱流體： 冷流體冷流體： )(,whhhhttAh)(,cwcccttAhAhttccwc1, h h是計(jì)算關(guān)鍵，一般由實(shí)驗(yàn)測(cè)定。是計(jì)算關(guān)鍵，一般由實(shí)驗(yàn)測(cè)定。Ahtthwhh1,（2）對(duì)流傳熱過(guò)程的簡(jiǎn)化模型）對(duì)流傳熱過(guò)程的簡(jiǎn)化模型 真實(shí)模型真實(shí)模型 流體主體過(guò)渡層 層流內(nèi)層 對(duì)流 對(duì)流,導(dǎo)熱 導(dǎo)熱 研究方法研究方法：計(jì)算各層的熱流量。ThmTcmL1ThwL212TCW簡(jiǎn)化模型簡(jiǎn)化模型 有效膜（虛擬膜）：有效膜（虛擬膜）：集中