传热特征数
传热效率计算公式
传热效率计算公式传热效率是指在传热过程中所消耗的能量与所传递的能量之间的比值。
计算传热效率的公式可以通过不同传热方式来确定。
下面将分别介绍对流传热、辐射传热和传导传热的传热效率计算公式。
一、对流传热的传热效率计算公式：对流传热是指通过传热介质（如气体或液体）进行传热的方式。
对流传热效率通常由Nu数（Nusselt数）来表示，可以通过以下公式进行计算：Nu=h*L/λ其中，Nu为Nusselt数，h为对流传热系数（W/(m^2·K)），L为待传热表面的特征长度（m），λ为传热介质的导热系数（W/(m·K)）。
传热效率η可以通过Nusselt数（Nu）和表面积比（A^*）来计算，公式如下：η=Nu*A^*/A其中，A^*为受热表面积，A为总表面积。
二、辐射传热的传热效率计算公式：辐射传热是指通过电磁波辐射进行传热的方式。
辐射传热效率可以通过以下公式计算：η=q/(σ*A*(T1^4-T2^4))其中，q为辐射传热速率（W），σ为斯特藩-玻尔兹曼常数（5.67×10^(-8)W/(m^2·K^4)），A为辐射表面积（m^2），T1和T2为被辐射表面和周围环境的温度（K）。
三、传导传热的传热效率计算公式：传导传热是指通过物质内部原子、分子之间的振动或传递方式进行传热的方式。
传导传热效率可以通过以下公式计算：η=(T1-T2)/(T1-T∞)其中，T1为热源温度（K），T2为待传热物体的温度（K），T∞为周围环境温度（K）。
综上所述，传热效率的计算公式取决于传热方式的不同。
通过对流传热、辐射传热和传导传热的计算公式的运用，可以有效地评估和分析传热系统的传热效率。
传热学-6 单相流体对流传热特征数关联式
柱的外径 d
（3）体胀系数：理想气体
V
1 T
其它流体（查物性参数表）
6-3 自然对流传热
注意：
（1）竖圆柱按上表与竖壁用同一个关联式只限于以
下情况：
d H
35 GrH1 4
（2）对竖平板、竖圆柱和横圆柱对应的 c和 n 查P155表6-6
6-3 自然对流传热
② 均匀热流 Nu B(Gr Pr)m
液体被加热
ct
f
w
0.11
温度修正系数：
液体被冷却
ct
f
w
0.25
气体被加热
ct
Tf Tw
0.55
气体被冷却 ct 1
6-1 管内强迫对流传热
管长的影响：l / d 60 时，入口段影响可以忽 略，l / d 60 时，使用 cl 修正。
弯管的修正：
对于气体
cR
11.77
适用范围： Re f 104 ~ 1.2105, Prf 0.7 ~ 120
定性温度 : t f tf tf 2 为流体的进出口平均温度；
特征尺度: 管子内径d, 非圆管为当量直径de；
流体速度：平均温度下流动截面的平均速度υf 。
4A de P
6-1 管内强迫对流传热
换热时管内速度分布的畸变： 1-等温流； 2-冷却液体或加热气体； 3-加热液体或冷却气体
第六章 单相流体对流传热特征数关联式
1 、重点内容： ① 管内受迫对流换热 ② 纵掠平壁、外掠单管和管束的对流换热 ③ 大空间自然对流换热
2 、掌握内容：各对流换热实验关联式及适用 条件。
6-1 管内强迫对流传热
应用背景:
暖气管道 各类热水及蒸汽管道 换热器
传热学-第6章-单相对流传热的实验关联式
0.25
0.14
10 Ref 1.75 10 ; 0.6 Prf 700; 适用参数范围：
定性温度：进出口截面流体平均温度的算术平均值 tf
L d
50
特征长度：管内径d
说明： (1) 非圆形截面的槽道，采用当量直径de 作为特征尺度; (2) 入口段效应则采用修正系数乘以各关联式; (3) 螺旋管中的二次环流的影响，也采用修正系数乘以 各关联式。 （4）短管修正
入口段长度
层流 紊流
l 0.05 RePr d
l 60 平均表面传热系数不需考虑入口效应 d
（3）热边界条件——均匀壁温和均匀热流两种 湍流：除液态金属外，两种条件的差别可不计 层流：两种边界条件下的换热系数差别明显。
（4）特征速度——取截面的平均流速，并通过流量获得
二、 影响管内对流换热的几个因素
二、管内强迫对流传热特征数关联式
换热计算时,先计算Re判断流态，再选用公式 1. 紊流——迪图斯-贝尔特（Dittus-Boelter）关联式：
Nuf 0.023Re Pr
0.8 f
n f
0.4 n 0.3
(tw tf ) (tw tf )
适用的参数范围： 104 Ref 1.2 105 ; 0.7 Prf 120;
y 0
t h t y tw
y 0
根据物理量场相似的定义
t h t y y0 tw
Ch Cl t h t y C tw
ChCl 1 C
二、 相似原理
相似原理主要包含以下内容：
物理现象相似的定义； 物理现象相似的性质； 相似特征数之间的关系； 物理现象相似的条件 。 （1）物理现象相似的定义 物理现象的相似以几何相似为前提。两个同类图形对应 尺度成同一比例,则这两个同类图形几何相似。几何相似的两 个图形中对应的空间点之间的距离必然成同一比例。 物理现象相似——同类物理现象之间所有同名物理量场都相 似，即同名的物理量在所有对应时间、对应地点的数值成比例。
传热单元数法(又称热效率-传热单元数法
Nu= f ( Re, Gr ) =
对流传热系数 无相变 强制对流 管内 圆 形 直 管 非 弯 圆 管 形 直 管 管外 管束 外的 垂直 流动 管 间 流 动 自然对流 有相变 蒸 气 冷 凝 液 体 沸 腾
继续
流 动 方 向
直列
正三角形错列
正方形错列
返回
流 动 方 向
流体在错列管束外流过 Nu = 0.33 Re0.6 Pr 0.33 流体在直列管束外流过
若冷流体为最小值流体: 若冷流体为最小值流体 可见: 若能得出热效率ε 的值, 便可求出T2或 可见 若能得出热效率ε 的值 便可求出 或t2 .
传热单元数NTU 二. 传热单元数 换热器的有效长度可以表示为: 可称为单元长度) 换热器的有效长度可以表示为 L=H倍数 (H可称为单元长度 倍数 可称为单元长度 在四条假设基础上: 在四条假设基础上
对流传热系数 无相变 强制对流 管内 圆 形 直 管 非 弯 圆 管 形 直 管 管外 管束 外的 垂直 流动 管 间 流 动 自然对流 有相变 蒸 气 冷 凝 液 体 沸 腾
继续
膜状冷凝
滴状冷凝
有利于减薄液膜厚度的因素: 有利于减薄液膜厚度的因素 1. 液膜两侧的温差⊿t 液膜层流时 若⊿t减小 冷凝速率减小 液膜两侧的温差⊿ 液膜层流时, 减小, 减小 冷凝速率减小, 液膜减薄; 液膜减薄 2.流体物性 密度 粘度 导热系数 冷凝潜热影响冷凝传热系数 密度, 粘度, 导热系数, 冷凝潜热影响冷凝传热系数; 流体物性 3.蒸气的流速和方向 与液流同向 α↑; 反向 α↓; 反向但速度 反向, 蒸气的流速和方向 与液流同向, 很大, 液膜被吹离壁面, 急剧增大; 很大 液膜被吹离壁面 α急剧增大 蒸气中不凝气体的含量高, 4.蒸气中不凝气体的含量高 α↓; 蒸气中不凝气体的含量高 返回 5.冷凝壁面的影响 冷凝壁面的影响
传热单元数法(又称热效率-传热单元数法
有相变
强制对流
自然对流
管内
管外
圆非弯 形圆管 直形 管直
管
管束 管 外的 间 垂直 流 流动 动
蒸液 气体 冷沸 凝腾
4-5-2对流传热过程的因次分析 一. 流体无相变时的强制对流过程
l －传热设备的特征尺寸
采用的因次分析方法：白金汉法 无因次准数的数目 i=n-m=7-4=3
Nu: 努赛尔特准数 Re: 雷诺准数 Pr: 普兰特准数 Gr: 格拉斯霍夫准数
4-4-4 传热单元数法(又称热效率-传热单元数法,即 -NTU法) 一、传热效率 1. 定义: 实际传热速率和理论上可能的
最大传热速率之比.
2. Qma:x 用最大可能的流体温度变化量来计算
WCP称为流体的热容量流率, 下标min表示两流体中热容量流率 较小者, 并将此流体称为最小值流体. 3. 热效率表达式:
二. 自然对流传热过程
直接写出三个准数 1 2 3 准数式为： 1 =（2 ，3 ）
1
l
பைடு நூலகம்
Nu
3
c p
Pr
3
l 3 2 gt 2
Gr
1
l
Nu
2
lu
Re
3
cp
Pr
Nu f ( Re, Gr )
Nu f ( Re, Pr)
(NTU)h
T2 dT T1 T t
(NTU)c
t2 dt t1 T t
均无因次, 称为传 热单元数.
即: L=Hh(NTU)h L=Hc(NTU)c
(NTU )h
传热单元数名词解释
传热单元数名词解释
传热单元数（NTU）是换热器热计算中的一个无量纲参数，表示冷热流体间换热过程的难易程度，也是衡量换热器传热能力的参数。
传热单元数(NTU)的计算公式为：NTU = \frac{kA}{({qm_cp})_{min}}。
其中，k为平均传热系数，A为传热面积，qm_cp为最小质量流量和等压比热容的乘积。
在设计换热器时，换热要求越高，所需传热面积越大，传热单元数也越大。
对于操作中的换热器，传热单元数越大，表明其性能越好。
以上内容仅供参考，如需更多信息，建议查阅相关文献或咨询相关学者。
传热学nu,re,pr,gr表达式含义
传热学是研究热量如何通过传导、对流和辐射进行传递的学科。
在传热学中，有一些常用的表达式，如Nu数、Re数、Pr数和Gr数，它们分别表示不同的传热特性。
本文将对这些表达式的含义进行详细的介绍。
一、 Nu数的含义Nu数是Nusselt数的缩写，它表示流体中的对流传热能力。
Nu数的计算公式为：Nu = hL/k其中，h是对流传热系数，L是特征长度，k是流体的导热系数。
Nu 数是对流传热与导热的比值，它越大表示对流传热能力越强，反之则表示导热能力较强。
Nu数的大小与流体的性质、流动状态和流体与固体界面的情况有关。
二、 Re数的含义Re数是Reynolds数的缩写，它表示流体的流动状态。
Re数的计算公式为：Re = ρVD/μ其中，ρ是流体密度，V是流体流速，D是特征长度，μ是流体的动力黏度。
Re数反映了流体的惯性力与黏性力之间的比值，它的大小决定了流体的流动状态，当Re数较小时，流体呈现层流状态，当Re数较大时，流体呈现湍流状态。
Re数对流体的流动特性以及传热和传质过程都有重要影响。
三、 Pr数的含义Pr数是Prandtl数的缩写，它表示流体的热传导能力与动力黏度之间的比值。
Pr数的计算公式为：Pr = μCp/κ其中，μ是动力黏度，Cp是定压比热，κ是流体的导热系数。
Pr数越大，流体的热传导能力越强，而动力黏度的影响越小，反之则动力黏度的影响越大。
Pr数的大小对对流传热和边界层的发展都有重要影响。
四、 Gr数的含义Gr数是Grashof数的缩写，它表示自然对流传热的能力。
Gr数的计算公式为：Gr = gβΔTL^3/ν^2其中，g是重力加速度，β是体积膨胀系数，ΔT是温度差，L是特征长度，ν是运动黏度。
Gr数的大小决定了自然对流传热的强弱，当Gr数较大时，自然对流传热能力越强，当Gr数较小时，传热能力较弱。
总结在传热学中，Nu数、Re数、Pr数和Gr数是常用的表达式，它们分别代表了对流传热能力、流体流动状态、热传导能力与动力黏度之间的比值以及自然对流传热的能力。
东南大学传热学名词解释分析题整理笔记.
第一章1. 热传导物体各部分之间不发生相对位移，依靠分子、原子及自由电子等微观粒子的热运动而产生的热能传递。
2. 热流量单位时间内通过某一给定面积的热量。
3. 热对流指由于流体的宏观运动而引起的流体各部分之间发生相对位移，冷、热流体相互掺混所导致的热量传递过程。
4. 导热系数表征材料导热性能优劣的参数，数值上等于在单位温度梯度作用下物体内热流密度矢量的模。
取决于物质的种类和热力状态（温度和压力等）5. 对流换热流体流过固体表面时，对流和导热的联合作用，使流体与固体壁面之间产生热量传递的过程。
6. 辐射物体通过电磁波来传递能量的方式。
7. 热辐射物体因热的原因而发出辐射能的现象。
8. 辐射传热物体不断向空间发出热辐射，又不断吸收其他物体的热辐射，辐射与吸收过程的综合结果就造成了以辐射方式进行的物体间的热量传递。
9. 传热过程热量由壁面一侧的流体通过壁面传到另一侧流体中去的过程。
10. 传热系数表征传热过程强烈尺度的标尺，数值上等于冷热流体间温差1℃、传热面积 1 ㎡时的热流量的值。
11. 传热过程热阻面积热阻（见P14）第二章1. 温度场各个时刻物体中各点温度所组成的集合。
2. 稳态温度场物体中各点温度不随时间变化的温度场。
3. 非稳态温度场物体中各点温度随时间变化的温度场。
4. 均匀温度场物体中各点温度相同的温度场。
5. 一维温度场物体中各点温度只在一个坐标方向变化的温度场。
6. 二维温度场物体中各点温度只在二个坐标方向变化的温度场。
7. 等温面温度场中同一瞬间相同温度各点连成的面。
8. 等温线在任何一个二维截面上等温面表现为等温线。
9. 导热基本定律在导热过程中，单位时间内通过给定截面的导热量，正比于垂直该截面方向上的温度变化率和截面面积，而热量传递的方向则与温度升高的方向相反。
（傅里叶定律）10. 热流线一组与等温线处处垂直的曲线，通过平面上任一点的热流线与该点的热流密度矢量相切。
11. 热流通道相邻两条热流线之间所传递的热流量处处相等，相当于构成一个热流通道。
工程热力学与传热学：10-5 单相流体强迫对流换热特征数关联式
1
Nu 0.664Re 2 Pr 3
适用条件（10-28）（10-31）
常热流平板层流换热
Nux
0.453
Re
x
1 2
1
Pr 3
1
1
Nu 0.680Re 2 Pr 3
适用条件（10-32）（10-33）
2. 外掠平板湍流换热：
等壁温平板湍流换热
Nux
0.0296Rex 45
1
Pr 3
4
1
Nu (0.037 Re 5 871) Pr 3
Nu f
1
( f / 8)(Re f 1000
1
12.7( f / 8) 2 (Pr f
) Pr 23
1)
[1
(
d l
)
2
3
]ct
适用条件（10-60）（10-61）（10-62）
10-5-2 外掠壁面强迫对流换热
1. 外掠平板2
Re
x
1 2
1
Pr 3
1
特征数关联式：表10-1
考虑进口段影响时等壁温管内层流换热：
Nu f
1.86(Re f
Prf
d
)
1 3
(
f
)0.14
l
w
适用条件（10-57）
定性温度：管道进出口流体的平均温度 tf。
2. 湍流换热： 一般光滑管，流体与管壁温度相差不大：
Nu f 0.023Re f 0.8 Prf n
适用条件（10-58） 实验偏差大，适于一般工程计算。
例题
3. 20℃，14kPa的空气，以150ｍ/s的速度流 过长为1ｍ的平板，平板温度保持150℃。 试问平板单位面积的平均热流量是多少？
化工原理第四章对流传热
【解】在确定各物理量时，先确定定性温度。
一般情况下，用进出设备流体的温度的平均值
（算术平均值），即：
t t进＋t出 ＝20＋40＝30℃
2
2
查数据手册，30℃时水的物性数据为：
Cp=4183J/(K.kg) ρ=996kg/m3 μ=8.01×10－4Pa.s λ=0.618W/(m.K)
【注意事项】
（1）定性温度取流体进出温度的算术平均值tm； （2）特征尺寸为管内径d；
（3）流体被加热时，n＝0.4；
流体被冷却时，n＝0.3。
（4）若l/d＜60 ，进行校正：
'
1
d
0.7
l
3/24/2020
（2）圆形直管内的湍流（高粘度流体）
0.027 ( du )0.8 ( c p )0.33 ( )0.14
（1）什么是定性温度 【定义】确定物性参数 数值的温度称为定性温 度。
Re du
T1
t2
Pr c p
T2
t1
3/24/2020
（2）定性温度的取法 ①流体进、出口温度的平均值
②膜温
tm
t1
t2 2
t tm tw 2
th T1
热Φ 流 体
th,w
t2
Φ
冷 流 tc,w 体
式中 tw——壁面上的温度；
bt
Q bt A(tw t) 当流体被冷却时：
Q
bt'
A(T
Tw )
bt’
3/24/2020
4、牛顿冷却定律
令：
bt
Q
bt
A(t w
t)
流体被加热： Q A(tw t)
传热知识
示为(mCp)max。
(a)传热实际情况
(b)冷流体Cpcmc相对小的理论极 (c)热流体Cpcmc相对小的理论极
限情况
限情况
将换热器实际热流量Q与其无限大传热面积时的最大可能传热量 Qmax之比，称为换热器的传热效率ε。
板式换热器的结构极为紧凑，在传热量相等的条件下，所占空间仅为
管壳式换热器的1/2～1/3。并且不象管壳式那样需要预留出很大得空间 用来拉出管束检修。而板式换热器只需要松开夹紧螺杆，即可在原空间 范围内100%地接触倒换热板的表面，且拆装很方便。 四、随机应变
由于换热板容易拆卸，通过调节换热板的数目或者变更流程就可以得 到最合适的传热效果和容量。只要利用换热器中间架，换热板部件就可 有多种独特的机能。这样就为用户提供了随时可变更处理量和改变传热 系数K值或者增加新机能的可能。 五、有利于低温热源的利用
；
--平均传热温差，℃。 传热的基本方式 根据热量传递机理的不同，传热基本方式有三种，即热传导、对流 和辐射。 ·热传导： 热传导又称导热。是指热量从物体的高温部分向同一物体的低温部 分、或者从一个高温物体向一个与它直接接触的低温物体传热的过程。 ·对流传热： 对流传热是依靠流体的宏观位移，将热量由一处带到另一处的传递 现象。在化工生产中的对流传热，往往是指流体与固体壁面直接接触时 的热量传递。 ·辐射传热： 又称为热辐射，是指因热的原因而产生的电磁波在空间的传递。物 体将热能变为辐射能，以电磁波的形式在空中传播，当遇到另一物体 时，又被全部或部分地吸收而变为热能。 作为换热设备，我们主要关心的热传导和对流传热。
传热学(期末复习专用)总结
膜状凝结
x
hx x
5.0 Re x
1 2 x 1 3
12 c f 0.664Re x
Nux 0.332 Re Pr Nu
cf 2 Re x
hl
0.664 Re Pr1 2Fra bibliotek1 3
Nu x
t Pr1 3 5x Re1/2
斯坦顿（Stanton）数
3 l 2
1 4
rg l hV 1.13 l l (ts tw )
3 l 2
1 4
l
s
w
1 4
水平管 球表面
2 rg3 l l hH 0.729 d ( t t ) s w l
2 rg3 l l hS 0.826 d ( t t ) s w l
1 2 1 3 1 3
St
Nu Re Pr
x xc时， 层流， Nux 0.332 Re Pr
4 5
x xc时， 湍流， Nux 0.0296 Re Pr
第六章 相似原理及量纲分析
同类现象:用相同形式且具有相同内容的微分方程式所描述的现象。 相似的概念:对于两个同类的物理现象，如果在相应的时刻及相应的 地点与现象有关的物理量一一对应成比例，则称此两现象彼此相似。 判别两现象相似的条件： ①只有同类现象才能谈相似。 ②单值性条件相似：初始条件、边界条件、几何条件、物理条件。 ③同名的已定特征数相等。 获得相似准则数的方法：相似分析法和量纲分析法。 相似分析法：在已知物理现象数学描述的基础上，建立两现象之间 的一些列比例系数，尺寸相似倍数，并导出这些相似系数之间的关 系，从而获得无量纲量。 量纲分析法：在已知相关物理量的前提下，采用量纲分析获得无量 纲量。
传热学知识点
常用的相似准则数：①努谢尔特：Nu=aL/λ分子是实际壁面处的温度变化率，分母是原为l的流体层导热机理引起的温度变化率反应实际传热量与导热分子扩散热量传递的比较。
Nu大小表明对流换热强度。
②雷诺准则Re=WL/V Re大小反映了流体惯性力和粘性力相对大小。
Re是判断流态的。
③格拉小夫准则Gr=gβ△tL³/V² Gr的大小表明浮升力和粘性力的的相对大小，Gr表明自然流动状态兑换热的影响。
④普朗特准则： Pr=V/a Pr表明动量扩散率与热量扩散率的相对大小。
辐射换热时的角系数：①相对性②完整性③可加性热交换器通常分为三类：间壁式、混合式和回热式，按传热表面的结构形式分为管式和板式间壁式热交换器按两种流体相互间的流动方向热交换器分为分为顺流，逆流，交叉流。
导温系数α也称为热扩散系数或热扩散率，它象征着物体在被加热或冷却是其内部各点温度趋于均匀一致的能力。
Α大的物体被加热时，各处温度能较快的趋于一致。
传热学考研总结1傅里叶定律：单位时间内通过单位截面积所传递的热量，正比例于当地垂直于截面方向上的温度变化率2集总参数法：忽略物体内部导热热阻的简化分析方法3临界热通量：又称为临界热流密度，是大容器饱和沸腾中的热流密度的峰值4效能：表示换热器的实际换热效果与最大可能的换热效果之比5对流换热是怎样的过程，热量如何传递的？对流换热：指流体各部分之间发生宏观运动产生的热量传递与流体内部分子导热引起的热量传递联合作用的结果。
对流仅能发生在流体中，而且必然伴随有导热现象。
对流两大类：自然对流（不依靠泵或风机等外力作用，由于流体内部密度差引起的流动）与强制对流（依靠泵或风机等外力作用引起的流体宏观流动）。
影响换热系数因素：流体的物性，换热表面的形状与布置，流速，流动起因（自然、强制），流动状态（层流、湍流），有无相变。
6何谓凝结换热和沸腾换热，影响凝结换热和沸腾换热的因素？蒸汽与低于饱和温度的壁面接触时，将汽化潜热传递给壁面的过程称为凝结过程。
材料的导热能力与吸热能力之比称为bi特征数
材料的导热能力与吸热能力之比称为bi特征数
bi特征数是指材料的导热能力与吸热能力之比。
和温度场的理论，bi特征数的概念已经成为了用来考量材料表面温度的一项重要参照指标。
bi特征数可以用来划分材料的热特性，能够精确地描述材料在不同温度背景下不同表现。
bi特征数实际上是使用了传热方程的有限元数值分析技术来求解，也就是采用节点作为基准，将不同物理量的参数拟合成完整的二维网格模型，来模拟传热方程的行为。
通过对导热系数及吸热强度的比较，bi特征数能够清晰地计算出不同温度背景下材料表面及其表面能量流动的两个指标，从而实现对不同材料的热特性的准确描述与监控。
bi特征数是工程师和技术人员进行传热研究中不可或缺的一项参照标准，在电子领域，建筑行业，航空航天等领域有广泛应用。
正确的分析材料的bi特征数和相关热特性的确会产生不可忽视的影响力，有益于提高材料质量和制造出优质的产品。
传热单元数法(又称热效率-传热单元数法
园缺挡板时,壳方流体:
Nu
0.36
Re 0.55
Pr
1 3
返回
对流传热系数
无相变
有相变
强制对流
自然对流 Nu f ( Re, Pr)
管内
圆非弯 形圆管 直形 管直
管外 Nu l Re lu
管束 管
外的 间Pr c p
垂直 流
流动 动
管
强制湍流 低粘度：
Nu 0.023Re0.8 Pr n
二. 自然对流传热过程
直接写出三个准数 1 2 3 准数式为： 1 =（2 ，3 ）
1
l
Nu
3
c p
Pr
3
l 3 2 gt 2
Gr
1
l
Nu
2
lu
Re
3
cp
Pr
Nu f ( Re, Gr )
Nu f ( Re, Pr)
举例1 举例2
对流传热系数
无相变
有相变
强制对流
自然对流
管内
管外
对流传热系数
无相变
有相变
强制对流
自然对流
管内
管外
圆非弯 形圆管 直形 管直
管
管束 管 外的 间 垂直 流 流动 动
蒸液 气体 冷沸 凝腾
4-5-2对流传热过程的因次分析 一. 流体无相变时的强制对流过程
l －传热设备的特征尺寸
采用的因次分析方法：白金汉法 无因次准数的数目 i=n-m=7-4=3
Nu: 努赛尔特准数 Re: 雷诺准数 Pr: 普兰特准数 Gr: 格拉斯霍夫准数
无相变
有相变
强制对流
管内
管外
表示传热过程强烈程度的参数
表示传热过程强烈程度的参数
传热过程强烈程度参数指的是传热系数，也称为热传导率。
它反映了物质在一定环境下的内能变化速度与表面温差的比率。
传热系数越大，表明传热过程越强烈，即输入的温度差越大，物质内部能量变化也越快。
传热系数的大小不仅取决于物质的性质，还取决于环境的温度、压强以及流体流动状态。
当环境条件改变时，传热系数也会发生变化，传热强度也会受到影响。
因此，传热性能的测量，尤其是量化其强烈程度，可以帮助我们评估设计中的传热设备的性能和效率。
在评估传热设备性能和效率时，物理实验可以用来测量传热强度参数，即传热系数。
采用实验数据可以准确地估算出不同物质在各种不同环境下的传热系数值，从而评估传热设备的性能和效率。
另外，计算机模拟技术也可以用来测量传热系数，因为它可以考虑和处理复杂的实验环境，建立数学模型，比如对流传热和辐射传热的模型，从而计算出传热系数的值。
传热学-6 单相流体对流传热特征数关联式
有限空间自由流动换热：空间小，自由流动还受空 间的形状、尺寸的影响。
6-3 自然对流传热
竖板（竖管） 水平管 水平板 竖直夹层 横圆管内侧
流体与固体壁面之间的自然对流换热过程
（3）入口段，入口段热边界层厚度薄，局部表面传 热系数大。 入口段长度 x： x/d ≈ 0.05RePr （层流） x/d ≈ 60 （湍流）
6-1 管内强迫对流传热
（4） 管内流动的换热边界条件有两种： 恒壁温 tw＝const 和恒热流 qw＝const。
湍流：除液态金属外，两种边界条件的差别可忽略。 层流：两种边界条件下的换热系数差别明显。
柱的外径 d
（3）体胀系数：理想气体
V
1 T
其它流体（查物性参数表）
6-3 自然对流传热
注意：
（1）竖圆柱按上表与竖壁用同一个关联式只限于以
下情况：
d H
35 GrH1 4
（2）对竖平板、竖圆柱和横圆柱对应的 c和 n 查P155表6-6
6-3 自然对流传热
② 均匀热流 Nu B(Gr Pr)m
Re f Prf
d l
10
6-1 管内强迫对流传热
此经验公式误差较大，因为它没有考虑自由流 动换热的影响，对于流速低、温差大、管径粗的情 况是很难维持纯粹的受迫层流流动。此时自由流动 的影响不能忽略，必须加以修正。
6-1 管内强迫对流传热
四 过渡区（ 2200 <Re < 104）强迫对流传热 准则方程式：
（5）自然对流的准则方程式：Nu＝f (Gr, Pr)；
传热学名词解释及简答题
1.热传导：物体各部分之间不发生相对位移时，依靠分子、原子及自由电子等微观粒子的热运动而产生的热能传递。
2.传热系数：在数值上等于冷、热流体间温差△t=1℃、传热面积A=1m2时的热流量的值，它表征传热过程的强烈程度。
3.传热过程：热量从壁一侧的高温流体通过壁传给另一侧的低温流体的过程。
4.温度场：指各个时刻物体内各点温度组成的集合，又称温度分布。
一般的，物体的温度场是时间和空间的函数。
5.等温面：同一瞬间，温度场中所有温度相同的点所组成的面。
6.等温线：在任何一个二维截面上，等温面表现为等温线。
7.温度梯度：在温度场中某点处沿等温面的法向的最大方向导数，t 。
8.热流量：单位时间内通过某一给定面积的热量。
记为φ。
9.热流密度：通过单位面积的热流量。
记为q。
10.热对流：由于流体的宏观运动而引起的流体各部分之间发生相对位移，冷、热流体相互掺混所导致的热量传递过程。
11.表面传热系数：单位面积上，流体与壁面之间在单位温差下及单位时间内所能传递的能量。
12.对流传热：流体流过一个物体表面时流体与物体表面间的热量传递过程。
13.自然对流：由于流体冷、热各部分的密度不同而引起流体的流动。
14.强制对流：流体的流动是由于水泵、风机或者其他压差作用所造成。
15.沸腾传热（凝结传热）：液体在热表面上沸腾（及蒸汽在冷表面上凝结）的对流传热。
16.入口段和充分发展段：流体从进入管口开始，需经历一段距离，管断面流速分布和流动状态才能达到定型，这一段距离通称进口段。
之后，流态定型，流动达到充分发展，称为流动充分发展段。
17.自模化现象：自然对流紊流的表面传热系数与定型尺寸无关的现象。
18.辐射：物体通过电磁波来传递能量的方式。
19.热辐射：物体会因各种原因发出辐射能，其中因热的原因而发出辐射能的现象称~。
20.辐射传热：辐射与吸收过程的综合结果就造成了以辐射的方式进行的物体间的热量传递。
21.黑体：指能吸收投入到其表面上的所有热辐射能量的物体。
传热学bi、fo、nu、re、pr、gr准则数的定义式及其物理意义
传热学bi、fo、nu、re、pr、gr准则数的定义式及其物理意义摘要：一、传热学基本概念介绍二、Bi准则数的定义及物理意义三、Fo准则数的定义及物理意义四、Nu准则数的定义及物理意义五、Re准则数的定义及物理意义六、Pr准则数的定义及物理意义七、Gr准则数的定义及物理意义八、总结正文：传热学是研究物体间热量传递规律的一门学科，其中Bi、Fo、Nu、Re、Pr、Gr准则数是传热学中重要的无量纲数，它们在描述热传递过程有着重要的应用。
一、Bi准则数（毕托管数）：Bi = q/(kA)，其中q为热流密度，k为导热系数，A为传热面积。
Bi数描述了热流在物体内部分布的均匀性，当Bi数远小于1时，热流在物体内部分布均匀，传热过程可视为稳态；当Bi数远大于1时，热流在物体内部分布不均匀，传热过程趋向于非稳态。
二、Fo准则数（福克数）：Fo = Re/(Pr)，其中Re为雷诺数，Pr为普朗特数。
Fo数描述了流体流动对传热的影响，当Fo数远小于1时，流体流动对传热的影响较小；当Fo数远大于1时，流体流动对传热的影响较大。
三、Nu准则数（努塞尔数）：Nu = q/(kA)，其中q为热流密度，k为导热系数，A为传热面积。
Nu数描述了热传导过程的特性，当Nu数远小于1时，热传导过程可视为稳态；当Nu数远大于1时，热传导过程趋向于非稳态。
四、Re准则数（雷诺数）：Re = ul/(kρ)，其中u为流体速度，l为特征长度，k为导热系数，ρ为流体密度。
Re数描述了流体流动的特性，当Re数远小于1时，流体流动呈层流状态；当Re数远大于1时，流体流动呈湍流状态。
五、Pr准则数（普朗特数）：Pr = k/(ρcp)，其中k为导热系数，ρ为流体密度，cp为流体比热容。
Pr数描述了流体热传导与对流换热的相对重要性，当Pr数远小于1时，热传导作用占主导地位；当Pr数远大于1时，对流换热作用占主导地位。
六、Gr准则数（格拉特数）：Gr = q/(kA)，其中q为热流密度，k为导热系数，A为传热面积。
传热单元数法和
传热单元数法和传热单元数法是热传导理论中的一个重要概念，在工程热力学和传热学中被广泛应用。
它是基于热传导方程和温度分布的一种数学方法，用于分析和计算传热过程。
本文将全面介绍传热单元数法及其在传热学中的应用。
传热单元数法是传热学中一种非常有用的分析方法，主要用于计算任意形状的热传导问题的温度场和热流场。
传热单元数法的基本思想是将传热体系分割成一系列的传热单元，并对每个传热单元进行温度场和热流场的计算。
然后通过将所有传热单元的温度场和热流场进行叠加，得到整个传热体系的温度场和热流场。
传热单元数法的基本步骤如下：1.将传热体系分割成若干个传热单元，每个传热单元的形状和尺寸可以根据热传导问题的具体情况来确定。
2.假设每个传热单元内的温度分布为线性分布或抛物线分布，并根据传热单元的形状和尺寸确定温度分布的形式。
3.根据热传导方程和边界条件，建立每个传热单元内的温度场和热流场的微分方程，然后通过求解这些微分方程得到每个传热单元内的温度场和热流场的解析解或数值解。
4.将所有传热单元的温度场和热流场进行叠加，得到整个传热体系的温度场和热流场。
在应用传热单元数法进行传热问题的计算时，还需要注意以下几点：1.传热单元的形状和尺寸应该选择得合理，并且与实际传热问题的特点相匹配。
通常可以选择矩形、圆柱、球等形状的传热单元。
2.在建立传热单元的温度场和热流场的微分方程时，需要考虑传热体系的边界条件和对流传热、辐射传热等其他传热方式的影响。
3.在解析解或数值解的计算过程中，需要选择合适的计算方法和数值方法，例如有限差分法、有限元法、有限体积法等。
4.在使用传热单元数法进行传热问题的计算时，还可以结合计算机辅助工具进行计算，例如使用计算机软件进行数值模拟和数值计算。
传热单元数法在传热学中的应用非常广泛，可以用于计算各种传热问题，例如导热板、导热管、换热器、热交换设备等。
此外，传热单元数法也可以用于优化传热体系的设计和改进，例如通过调整传热单元的形状和尺寸，改变传热单元的材料和结构等。