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文檔簡介

第四章

傳熱一、對流傳熱的分析二、壁面和流體的對流傳熱速率三、熱邊界層第三節(jié)

對流傳熱2023/1/11一、對流傳熱的分析

流體沿固體壁面的流動

滯流內(nèi)層緩沖層湍流主體流體分層運動，相鄰層間沒有流體的宏觀運動。在垂直于流動方向上不存在熱對流，該方向上的熱傳遞僅為流體的熱傳導(dǎo)。該層中溫度差較大，即溫度梯度較大。熱對流和熱傳導(dǎo)作用大致相同，在該層內(nèi)溫度發(fā)生較緩慢的變化。

溫度梯度很小，各處的溫度基本相同。

2023/1/11對流傳熱是集對流和熱傳導(dǎo)于一體的綜合現(xiàn)象。對流傳熱的熱阻主要集中在滯流內(nèi)層。減薄滯流內(nèi)層的厚度是強化對流傳熱的主要途徑。

2023/1/11二、壁面和流體間的對流傳熱速率

1、對流傳熱速率表達式

據(jù)傳遞過程速率的普遍關(guān)系，壁面和流體間的對流傳熱速率：推動力：壁面和流體間的溫度差阻力：影響因素很多，但與壁面的表面積成反比。

對流傳熱速率方程可以表示為：

——牛頓冷卻定律

2023/1/11在換熱器中，局部對流傳熱系數(shù)α隨管長而變化，但在工程計算中，常使用平均對流傳熱系數(shù)，此時牛頓冷卻定律可以表示為：2、對流傳熱系數(shù)對流傳熱系數(shù)a定義式：

表示單位溫度差下，單位傳熱面積的對流傳熱速率。單位W/m2.k。

反映了對流傳熱的快慢，對流傳熱系數(shù)大，則傳熱快。

2023/1/11三、熱邊界層與換熱微分方程式

熱邊界層（溫度邊界層）：壁面附近因換熱而使流體溫度發(fā)生了變化的區(qū)域。規(guī)定

處為熱邊界層的界限，熱邊界層的厚度常用

表示。

溫度邊界層內(nèi)的溫度分布與流動邊界層內(nèi)流體的流動情況有關(guān)：在靠近壁的層流內(nèi)層中流動為層流，熱量傳遞通過導(dǎo)熱進行。溫度分布曲線的斜率大（溫度梯度大）。2023/1/11在緩沖層內(nèi)，由于對流傳熱的作用，溫度梯度變小。在湍流核心，質(zhì)點湍動強烈，對流很快，溫度梯度更小。

如果用

表示貼壁處流體的溫度梯度，

則

與牛頓冷卻定律

聯(lián)立：

2023/1/11——理論上計算對流傳熱系數(shù)的基礎(chǔ)表明：對一定的流體，當(dāng)流體與壁面的溫度差一定時，對流傳熱系數(shù)之取決于緊靠壁面流體的溫度梯度。熱邊界層的厚薄，影響層內(nèi)溫度分布，因而影響溫度梯度。當(dāng)邊界層內(nèi)、外的溫度差一定時，熱邊界層越薄，溫度梯度越大，

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