东南大学传热学对流换热总结

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传热学第5章讲解

A qxdA
A
hx
tw

tf
x
dA
tw tf
A hxdA
等壁温，tw
tf
x
tw
tf
常数
对照式 = A h( tw－tf ) 可得
h 1 A
A hxdA
如何确定表面传热系数的大小是对流换热计算的
核心问题，也是本章讨论的主要内容。
5－1 对流换热概述
h t tw t y y0
上面两式建立了对流换热表面传热系数与温度场之间的关系。而流体的温度场又和速度场密切相关，所以对流换热的数学模型应该包括描写速度场和温度场的微分方程。
5-2.对流换热过程的数学描述
一、连续性微分方程（质量守恒） y
u v 0
dy
x y
(2) 流动的状态层流：流速缓慢，流体分层地平行于壁面方向流动，垂直于流动方向上的热量传递主要靠分子扩散（即导热）。
6
紊流
：流体内存在强烈的脉动和旋涡，使各部分流体之间迅速混合，因此紊流对流换热要比层流对流换热强烈，表面传热系数大。
7
(3) 流体有无相变沸腾换热凝结换热
(4) 流体的物理性质
q = h( tw－tf ) =h tm
h—整个固体表面的平均表面传热系数;
tw—固体表面的平均温度 ; tf —流体温度，对于外部绕流，tf 取远离壁面的主流温度；对于内部流动，tf 取流体的平均温度。
tm—平均换热温差。
对于局部对流换热，
qx

hx
tw
tf
x
4

ut 0
dx cp x dxdy

传热学第二章对流换热

在y=δt时，流体温度接近主流温度
tf.流体由tw变化到接近tf的这一薄层即为热边界层，δt为热边界层的厚
δtt
度。对流换热主要发生在热边界层
tw
内。
传热学第二律
一、边界层概念
在层流边界层中，热量的传递只能依靠流体层与层间的导热作用，此时对流换热较弱。在紊流边界层中，层流底层的热量传递方式仍是导热，但在层流底层以外存在着对流，因而对流换热较强。所以对流换热实际上是包括流体层流的导热和层流以外的对流共同作用的综合传热过程。若同一流体在相同的温度下流过同一壁面时，则层流底层越薄，对流换热越强烈。
一、沸腾换热
图中B点之前的过程， Δt=1-5℃，热流通量较低，即使壁面上产生气泡也不能脱离上浮，蒸发只能在液体表面进行。这时的沸腾称为对流沸腾。其换热服从单相对流换热规律。
图中B—C段，Δt=5-25℃，温差增大，有大量气泡在壁面上不断生成、长大、跃离。由于气泡的迅速生长和激烈运动，强烈扰动周围液体，使换热系数α 和热流通量都急剧增大，在一定的Δt下α达到峰值。因为在B—C段的换热主要取决于气泡的生成和运动，故称泡态沸腾或核态沸腾。一般工业设备中的沸腾都维持在泡态沸腾范围内。
传热学第二章对流换热
第二章对流换热
1 对流换热分析及牛顿冷却定律
2 相似理论及其在对流换热中的应用
3 对流换热计算 4 沸腾与凝结换热
传热学第二章对流换热
第二章对流换热
对流是指在流体各部分之发生相对位移时，热量由一处传递到另一处的现象，这种现象只能发生在流体内部。但是，在工程中通常遇到的并不是只在流体内部进行的纯粹的热对流，而是在流体与固体壁之间发生的对流换热。所谓对流换热（又称放热）是指流体与固体壁直接接触而又有相对运动时的热量传递过程。在这一过程中，不仅有对流作用，同时还伴随有导热作用。

传热学心得体会

传热学心得体会传热学是研究热量在物体之间传递的学科，它在我们日常生活和工程实践中都扮演着重要的角色。

通过学习传热学，我深刻理解了热量的传递方式、途径和影响因素，下面将分享我对传热学的心得体会。

一、热传导：承接热量的“接力棒”热传导是物体内部热量传递的方式之一。

在传热学中，我了解到热传导是由分子之间的相互作用导致的。

当物体的一部分受热时，其周围的分子会通过碰撞将热量传递给邻近的分子。

这类似于接力赛中的接力棒，热量在物体内部通过分子相互碰撞的方式传递。

热传导的速度与物体的导热性质相关，我了解到导热性能好的物质会更有效地传导热量。

例如，金属具有良好的导热性能，因此金属制品在传热过程中会传递更多的热量。

而绝缘材料则有较低的导热性能，可以减少热量的传递。

二、对流传热：热流之水，携热而行对流传热是指热量通过流体的传递方式。

这种传递方式在我们日常生活中非常常见，例如风扇吹来的冷风、水的热量传递等。

在对流传热中，热量基本上是通过流体的对流来传递的。

对流传热的特点是需要通过流体来承载热量，并且需要有流体内的物质运动。

例如，当水加热时，受热的水会被加热并上升，而凉爽的水则下沉，形成对流。

这种对流传热方式可以使热量更快地传递，提高传热效率。

三、辐射传热：能量的跳跃传递辐射传热是指通过电磁波辐射的方式传递热量。

这种方式在太阳能、火焰热等场景中广泛应用。

辐射传热是一种无需通过介质的传递方式，热量可以直接在真空中传递。

辐射传热是由发射热辐射的源头向周围的物体传递热量。

在传热学中，我了解到热辐射是由发射、传输和吸收三个过程组成的。

当一个物体的温度高于其周围的物体时，它将以电磁波的形式发射热辐射，传递给周围的物体。

这种方式使得热量可以越过空气、液体和固体等物质直接传入目标物体内部。

四、传热过程的应用通过学习传热学，我不仅了解了传热的基本原理，还学到了如何将传热知识应用于日常生活和工程实践中。

例如，我们在空调工作原理中应用了对流传热，通过冷热空气的流动来调节室内温度。

《传热学》第五章--对流换热分析报告

对流换热过程方程：
二、连续性方程
推导依据——质量守恒定律
各方向流进和流出微元体的质量流量：
将以上四式代入质量守恒定律：得出：
三、动量微分方程式(N•S方程)
推导依据——牛顿第二定律F＝ma
1.微元体的质量×加速度： DU 在两个方向的分量分别为：
d
2.微元体所受的外力：（x,y两方向）
将上式在x,y两个方向代入牛顿第二定律，得到Navier-Stokes方程：对于不可压缩流体：
换热器蒸汽锅炉水循环系统冷凝器连续肋片管束环肋片管束采暖散热器第一节对流换热概述影响对流换热的因素一流动的起因和流动状态起因自然对流受迫对流流动状态层流紊流混合对流二流体的热物理性质比热容导热系数密度黏度体积膨胀系数等比热容和密度大单位体积流体能携带更多能量导热系数大流体内部导热能力强黏度小流体流动顺畅h增大体积膨胀系数对理想气体re增大h增大定性温度换热中起主导作用的温度以此特征温度确定物性参数可将物性参数按常数处理三流体的相变凝结沸腾融化凝固升华凝华冷凝器锅炉四换热表面几何因素壁面尺寸粗糙度形状及与流体的相对位置对流表面传热系数h的多参数函数定型尺寸换热中有决定意义的尺寸以此特征尺寸作为分析计算的依据能准确反映物体形状对换热的影响对流换热情况分类第二节对流换热微分方程组对流换热问题总的求解步骤二维不可压缩牛顿型流体速度场温度场已知条件动量方程能量方程过程方程一对流换热过程微分方程式推导依据
二、相似原理
1.相似性质——相似的现象，其同名相似准则必定相等
雷诺准则
——受迫对流中惯性力和黏滞力的相似倍数之比
格拉晓夫准则普朗特准则
——自然对流中浮升力和黏滞力的相似倍数之比
——流体动量传递能力和热量传递能力的相对大小
努谢尔特准则

东南大学传热学第五章对流换热

• 在其他条件相同时湍流换热的强度要强于层流。
换热表面几何因素对换热的影响
• 这里的几何因素是指换热面的形状、大小、换热表面与流体运动方向的相对位置以及换热面的表面状态（光滑或粗糙）等。
• 流体流过不同换热面时，由于其流动规律不同（速度分布不同），所以换热情况也不同。
• 演示：流体流过不同物体时的流动状况
流动边界层的定义
定义：由流体力学的知识可知，当流体沿着固体壁面流动时，由于流体粘性的作用，使壁面附近的流体流动速度迅速的降低，直至贴壁处速度降低为零。这种在固体表面附近流体速度发生剧烈变化的薄层称为流动边界层，也称为速度边界层。边界层的厚度根据规定的接近主流速度程度的不同而有所不同，通常规定达到主流速度的99％处的离壁距离为边界层的厚度，
＝cp x2t2 y2t2 扩散项
能量方程式的说明
• 从方程中可以看出，方程共有四项组成； • 第一项为非稳态项，说明非稳态温度场
对于对流换热的影响； • 第二、三项为对流项，说明流动速度对
于对流换热问题的影响；
• 第四项为扩散项，说明导热对于对流换热的影响。
• 所以可以说对流换热是流体热对流与导热共同作用的综合传热过程。
• 一般而言，有相变时的对流换热系数大于无相变时的换热系数。
流动状态对换热的影响
• 流体力学的研究已经表明，粘性流体存在着两种不同的流态——层流和湍流。
• 层流时流体微团沿着主流方向作有规则的分层流动，此时换热的主要热阻是层流边界层的厚度。
• 湍流时流体各部分之间发生剧烈的混合，换热主要以热对流为主。
• 对流换热现象是生活和工程中常见的热量传递现象
影响对流换热的因素
• 流体流动的起因 • 流体有无相变 • 流体的流动状态 • 换热表面的几何因素 • 流体的物理性质

传热学内容总结

绪论部分一、热量传递的三种基本方式⒈导热应充分理解导热是物质的固有本质，无论是气体、液体还是固体液态还是固态，都具有导热的本领。

利用傅里叶定律进行稳态一维物体导热量的计算。

应能区分热流量Φ和热流密度q。

前者单位是w，后者单位是w／m2，且q＝Φ／A。

同时还应将热流量Φ与热力学中的热量Q区别开来，后者的单位是J。

传热学中引入了时间的概念，强调热量传递是需要时间的。

充分掌握导热系数λ是一物性参数，其单位为w／(m·K)；它取决于物质的热力状态，如压力、温度等。

对不同的物质，可用教材的附录查得导热系数值。

⒉对流掌握对流换热是流体流过固体壁面且由于其与壁面间存在温差时的热量传递现象，它与流体的流动机理密不可分；同时，由于导热也是物质的固有本质，因而对流换热是流体的宏观热运动(热对流)与流体的微观热运动(导热)联合作用的结果。

初步会运用牛顿冷却公式或计算对流换热量。

注意其中A为换热面积，必须是流体与壁面间相互接触的、与热量传递方向相垂直的面积。

掌握对流换热的表面传热系数h为一过程量，而不像导热系数λ那样是物性参数。

也正因为如此，不同对流换热过程的表面传热系数的数量级相差很大。

⒊热辐射掌握热辐射的特点，区分它与导热及对流的不同之处。

掌握黑体辐射的斯蒂藩—玻耳兹曼定律。

它是一个黑体表面向外界发射的辐射热量，而不是一个表面与外界之间以辐射方式交换的热量。

通过对两块非常接近的互相平行黑体壁面间辐射换热的计算，以了解辐射换热的概念。

应注意三种热量传递方式并不是单独出现，常常串联或并联在一起起作用。

可以结合日常生活及工程实际中的实例加深理解。

二、传热过程与传热系数⒈传热过程充分理解传热过程是热量在被壁面隔开的两种流体之间热量传递的过程。

在传热过程中三种热量传递方式常常联合起作用。

能对一维平壁的传热过程进行简单的计算。

理解传热系数K是表征传热过程强弱的标尺。

既然对流换热表面传热系数h是过程量，它常作为传热过程的一个环节，因而传热系数也是过程量。

传热学-第四章对流换热的理论分析第一讲-动力工程

速度场和温度场由对流换热微分方程组确定：连续性方程、动量方程、能量方程
对流换热过程微分方程式
h（x Tw
T）
T y
w, x
与导热中的第三类边界条件有何本质差异？
流体中的温度梯度流体的热物性
4-2 对流换热过程的数学描述
为便于分析，只限于分析二维对流换热
假设：a) 流体为不可压缩的牛顿型流体
4-1 对流换热概述
一、对流换热
1、定义：流体与固体壁直接接触、且存在相对运动时所发生的热量传递过程
Tw T
对流换热与热对流不同不是基本传热方式
对流 & 对流换热
对流，流体中温度不同的各部分之间，由于相对的宏观运动而把热量从一处迁移至另一处的过程
流体在作相对宏观运动的同时，分子的微观运动并没有停止，也就是说流体微团内部还以导热方式传递热量，这一作用习惯上称为扩散作用
（2）动量传递和热量传递的类比法利用湍流时动量传递和热量传递的类似规律，由湍流时的局部表面摩擦系数推知局部表面传热系数
（3）实验法用相似理论指导
四、对流换热过程的单值性条件
单值性条件：能单值地反映对流换热过程特点的条件完整数学描述：对流换热微分方程组 + 单值性条件单值性条件包括四项：几何、物理、时间、边界 1、几何条件说明对流换热过程中的几何形状和大小
速度边界层
在紧靠壁面的流体薄层内，由于分子导热，热量从壁面传递到流体中
当热量通过导热自壁面传入流体后，一部分以焓的形式被运动着的流体带向下游-----热对流；另一部分则以热量的形式通过导热传向离壁面稍远的流体层----热扩散
热扩散
热对流
被加热的流体向前运动，带走了一部分热量，从而使向垂直于壁面方向传递的热量逐渐减少；流体中的温度变化率也逐渐衰减

对流换热总结

学习要求 1. 对流换热定性：对流换热的机理及影响因素，边界层概念及其应用，相似理论指导下的实验研究方法。定量：正确选择准则关联式计算几种典型的无相变对流换热（管槽内强制对流换热、外掠平板、单管及管束强制对流换热、大空间及有限空间自然对流换热等）的表面传热系数及对流换热量。
1
学习要求 2. 凝结和沸腾定性：凝结和沸腾两种对流换热方式的特点及影响因素，尤其是膜状凝结的影响因素和大空间饱和沸腾曲线。定量：竖壁和倾斜壁、水平单管和管束的膜状凝结的工程计算，以及大空间饱和沸腾及临街热流密度的计算。
h x
t t x y w , x 可知，该式
3.管内强制对流换热，为何采用短管和弯管可以强化流体换热？
8
习题
1. 用热线风速仪测定气流速度的试验中，将直径为0.1mm的电热丝与来流方向垂直放置，来流温度为25℃，电热丝温度为55℃，测得电加热功率为20W/m。假定除对流外其他热损失忽略不计。试确定此时的来流速度。
④注意牛顿冷却公式的变化。主要体现在温差和换 5 热面积的不同。
基本知识点 ⑤实际问题中常常使用迭代的方法求解。流体出口温度未知：无法确定流体物性参数及是否进行温差修正管径未知：无法判定流态及是否进行入口段修正流速未知：无法判定流态管壁温度未知：无法判定是否进行温差修正假设——按对流换热问题计算——热平衡校核 ⑥根据已学的知识判断计算结果的正确性。
9

基本知识点 2. 凝结和沸腾凝结换热的条件
膜状凝结和珠状凝结
影响膜状凝结的因素
沸腾换热的条件
大空间饱和沸腾曲线
影响沸腾换热的因素
7
习题 1.由对流换热微分方程中没有出现流速，有人因此得出结论：表面传热系数与流体速度场无关。判断这种说法的正确性。 2.比较准则数Nu和Bi的异同。

对流传热分析

ℎ=��(��, ��w, ��f, ��, ��, ��, ��, ��)
这说明表征对流换热的表面传热系数是一个复杂的过程量，不同的换热过程可能千差万别。
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2.1. 连续性方程
二维常物性不可压缩流体稳态流动连续性方程： ��+��=0
��
2.2. 动量微分方程式
动量微分方程式描述流体速度场，可从分析微元体的动量守恒中建立。
它又称纳斯－斯托克斯方程，简称 N·S 方程。
6.1.1. 相似性质
(1)用相同形式且具有相同内容的微分方程式所描述的现象称为同类现象。只有同类现象才能谈相似问题。(边界条件是否要相同)
(2)彼此相似的现象，其相关的物理量场分别相似。 (3)彼此相似的现象，其同名相似准则必定相等。
6.1.2. 相似准则间的关系
(1)物理现象中的各物理量不是单个起作用，而是由各准则数组成联合作用。因此方程的解只能是由这些准则组成的函数关系式，称为准则关联式。
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实验、测量什么参数、如何整理实验数据，如何推广应用所得的实验关联式。对于同一组实验数据，不同人采用不同的准则关系式形式，完全可能得到不同的实验关联式。衡量一个实验关联式的好坏应该考虑该公式是否将所有实验数据拟合后的偏差最小，同时其参数范围是否广泛等。教材中介绍的所有实验关联式都是前人经过大量实验研究并用相似理论方法整理出来的研究成果，学习时要充分理解并注意其使用方法及参数范围。

传热学对流小结

chap1-R数学表达式
Chap2-R边界层近似和边界层方程
4.层流边界层：壁面法线方向热量传递主要靠导热
湍流边界层：黏性底层：导热；湍流核心：速度脉动引起的对流混合
根据普朗特数的大小，流体一般可分为三类：
（1）高普朗特数流体，如一些油类的流体，在102~103的量级；
（2）中等普朗特数的流体，0.7~10之间，如气体为0.7~1.0, 水为0.9~10；（3）低普朗特数的流体, 如液态金属等，在0.01的量级。

Chap. 3外部层流边界层
外掠平壁层流边界层3.用边界层积分方程求解对流换热问题的基本步骤:
注：UHF代表均匀热流，UWT代表均匀壁温例题7
Chap 4 管道的层流强制对流
忽略粘性耗散，充分发展段Nu为常数，与Re，Pr无关
计及粘性耗散，充分发展段Nu不为常数，与Pr及Ec有关忽略粘性耗散，入口段Nu不为常数，与Pr及Re有关。

传热学期末复习专用总结

Gr gtl3 2
数是浮升力/粘滞力比值的一种量度。
瑞利数： Ra Gr Pr gvtl3
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第13页/共27页
第七章相变对流传热
凝结传热现象：蒸汽与低于饱和温度的壁面接触时，将汽化潜热释放给固体壁面，并在壁面上形成凝结液的过程，称凝结传热现象。凝结换热的分类：根据凝结液与壁面浸润能力不同分为膜状凝结与珠状凝结。膜状凝结：凝结液体能很好地湿润壁面，并能在壁面上均匀铺展成膜的凝结形式，称膜状凝结。特点：壁面上有一层液膜，凝结放出的相变热（潜热）须穿过液膜才能传到冷却壁面上，此时液膜成为主要的换热热阻。珠状凝结：凝结液体不能很好地湿润壁面，在壁面上形成一个个小液珠的凝结形式，称珠状凝结。特点：凝结放出的潜热不须穿过液膜的阻力即可传到冷却壁面上。所以，在其它条件相同时，珠状凝结的表面传热系数定大于膜状凝结的传热系数。hd 5 10hf 珠状凝结好，但是难于实现，因此工业上多采用膜状凝结。
1）根据对流换热时是否发生相变分：相变对流换热和单相对
流换热。
2）根据引起流动的原因分：自然对流和强制对流。对流换热的基本规律 < 牛顿冷却公式 > q ht Aht
h —比例系数（表面传热系数），单位 W/ m2 K 。
h 的物理意义：单位温差作用下通过单位面积的热流量。一般地，就介质而言：水的对流传热比空气强烈；就传热方式而言：有相变的强于无相变的；强制对流强于自然对流。 3.热辐射：物体通过电磁波来传递能量的方式称为辐射。因热的原因而发出辐射能的现象称为热辐射。
第9页/共27页
5.0
x Rex
c f 0.664Rex1 2
hx x
Nux
1
0.332

传热学-第五章对流换热(Convection Heat Transfer)

＋
∂ 2t ∂y 2
⎤ ⎥⎦
=
u
∂t ∂x
+
v
∂t ∂y
+
∂t
∂τ
能量守恒方程
对流换热微分方程组 (常物性、无内热源、二维、不可压缩牛顿流体)
∂u + ∂v = ∂x ∂y
ρ（ ∂u ∂τ
+
u
∂u ∂x
+
v
∂u ∂y
)
=
Fx
−
∂p ∂x
+
η
(
∂2u ∂x 2
+
∂2u ∂y 2
)
ρ（ ∂v ∂τ
∂(vt) ∂y
dxdy
=
− ρc p
⎢⎣⎡u
∂t ∂x
+
v
∂t ∂y
+
t
∂u ∂x
+
t
∂v ∂y
⎥⎦⎤dxdy
U Δ
=
=
−ρcp ⎢⎣⎡u
c dx ρp
∂t ∂x
dy
+
∂
v
t
∂t ∂y
⎥⎦⎤dxdy
d
τ
∂τ
∂u + ∂v = − ∂ρ = 0 ∂x ∂y ∂τ
λ ρc p
⎡ ∂2t ⎢⎣ ∂x 2
第五章对流换热(Convection Heat Transfer)
§5-1 对流换热概说
1. 对流换热的定义和性质
定义：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。
对流换热与热对流不同，既有热对流，也有导热；不是基本传热方式对流换热实例：(1) 暖气管道; (2) 电子器件冷却；(3) 换热器

新大传热学复习指导03对流传热总结

对流传热总结1.特征数（1）雷诺数Re ：惯性力与粘性力之比的一种量度。

νcul Re =（2）普朗特数Pr ：动量扩散能力与热量扩散能力之比的一种量度。

aPr ν=（3）努赛尔数Nu ：壁面上流体的无量纲温度梯度。

λchl Nu =（4）格拉晓夫数Gr ：流体浮升力与粘性力之比的一种量度。

23Δναtgl Gr V c =2.特征方程与应用（1）流体外掠平板的实验关联式：()Pr Re,f Nu = 定性温度：2∞+=t t t w m ，w t ——平板温度，∞t ——来流温度特征长度：l l c =，l ——流体流过平板长度特征流速：∞=u u c ，∞u ——来流流速流动状态：5105⨯=c Re ，c Re ——临界雷诺数（2）管槽内强制对流的实验关联式：()Pr Re,f Nu = 定性温度：2f f m t t t ''+'=，f t '——流体进口温度，f t ''——流体出口温度特征长度：d l c =，d ——管子内径特征流速：u u c =，u ——管内平均流速流动状态：2300=c Re ，c Re ——临界雷诺数（3）流体横掠单管的实验关联式：()Pr Re,f Nu = 定性温度：2∞+=t t t w m ，w t ——管壁温度，∞t ——来流温度特征长度：d l c =，d ——管子外径特征流速：∞=u u c ，∞u ——来流流速流动状态：51051⨯=.Re c ，c Re ——临界雷诺数（4）流体横掠管束的实验关联式：()Pr Re,f Nu = 定性温度：2f f m t t t ''+'=，f t '——流体进口温度，f t ''——流体出口温度特征长度：d l c =，d ——管子外径特征流速：u u c =，u ——管束最小界面处流速排数校正：管排数16<需校正（5）竖平板及圆柱大空间自然对流的实验关联式：()Pr ,Gr f Nu = 定性温度：2∞+=t t t w m ，w t ——壁面温度，∞t ——环境温度特征长度：H l c =，H ——竖平板或圆柱高度体胀系数：mV T 1=α，m T ——定性温度（6）水平板大空间自然对流的实验关联式：()Pr ,Gr f Nu = 定性温度：2∞+=t t t w m ，w t ——壁面温度，∞t ——环境温度特征长度：PA l Pc =，P A ——换热面积，P ——换热周长体胀系数：mV T 1=α，m T ——定性温度（7）夹层有限空间自然对流的实验关联式：()Pr ,Gr f Nu = 定性温度：2ch m t t t +=，h t ——热面温度，c t ——冷面温度特征长度：δ=c l ，δ——冷、热面之间的距离流动状态：竖直夹层导热2860≤δGr ，水平夹层导热2430≤δGr（8）膜状凝结的实验关联式：()c l ,,t ,r ,,f h ληρΔ= 定性温度：2ws m t t t +=，s t ——蒸气饱和温度，w t ——壁面温度特征长度：H l c =，H ——板、柱、球竖直高度流动状态：()16004=-=rt t hl Re w s c c η，c Re ——临界膜层雷诺数（9）大容器膜态沸腾的实验关联式：()c l ,,t ,r ,,f h ληρΔ= 定性温度：2ws m t t t +=，s t ——饱和液体温度，w t ——壁面温度特征长度：H l c =，H ——横管外径d 沸腾状态：常压下水C 200Δo >t（10）大容器核态沸腾的实验关联式：()wl p C Pr,,,c ,t ,r ,,f h σηρΔ= 定性温度：2ws m t t t +=，s t ——饱和液体温度，w t ——壁面温度特征长度：H l c =，H ——横管外径d 沸腾状态：常压下水C 25ΔC 4o o <<t。

《传热学》第5-6章-对流换热

dxdy
λ
∂ 2t ∂x2
+
∂ 2t ∂y 2
dxdy
−
ρc
p

∂
(ut
∂x
)
+
∂
(vt
∂y
)dxdy
=
ρc p
∂t ∂τ
dxdy
ρc
p

∂t ∂τ
+ u ∂t ∂x
+ v ∂t ∂y
+
t
∂u ∂x
+
∂v ∂y

=
λ

∂ 2t ∂x 2
+
似，已很少再用
5-2对流换热的数学描述
1) 对流换热微分方程
取边长为∆x, ∆y, ∆z=1的微元体为研究对象
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, u=0）
在这极薄的贴壁流体层中，热量只能以导热方式传递

∂ρ ∂T
p
λ ↑⇒ h ↑ (流体内部和流体与壁面间导热热阻小)
ρ、c ↑⇒ h ↑ (单位体积流体能携带更多能量)
µ ↑⇒ h ↓ (有碍流体流动、不利于热对流)
α ↑⇒ 自然对流换热增强
5) 换热表面的几何因素
对流换热分类
1
对流换热的主要研究方法
v (1) 分析法——解析解 v (2) 数值法——近年发展的方法 v (3) 实验法——主要方法（拟合公式） v (4) 比拟法——热量传递与动量传递的相
在层流边界层与层流底层内，垂直于壁面方向上的热量传递主要靠导热。紊流边界层的主要热阻在层流底层。

东南大学传热学课件(导热部分总结)页PPT文档

采用方案（2）时，每米管长的散热损失为
比较两种情况下的散热损失，可知从减少散热的观点看，方案（1）较方案（2）好，即保温性能好的材料放在里边时散热损失小。
t
q
l1
1
ln
d 2

1
ln
d 3
2 d 2 d
a
1
b
2

t
t
1
2

1 0.04
ln
60 30

1 0.1
ln
柱坐标系
t 2t 1t 12t 2t
ar2rrr22z2c
球坐标系 t a 1 r 2 ( r r 2 t) r 2 s 1 in s in t r 2 s i 1 n 2 2 t2 c
了解非稳态导热过程的特点，掌握常物性第三类边界条件下无限大平壁内非稳态温度场的计算方法，理解傅里叶数的定义，理解非稳态导热过程中的正规状况；了解非稳态导热的诺谟图及平壁内温度分布与毕渥数的关系。
掌握分析非稳态导热的集总参数法，掌握集总参数法计算非稳态导热过程，理解时间常数的概念，了解集总参数法在工程中的应用。
例题的解
解：根据要求将问题离散，并给节点
标号；
用热平衡的方法建立各节点的节
0
1
2
3
点方程式；
节点1
t 0 t 1 iA t 2 i t 1 iA htA ti A x t 1 i 1 c t 1 i
x
x
Lf 1

节点2
t 1 i t 2 iA t 3 i t 2 iA htA ti A x t 2 i 1 c t 2 i

《传热学》第六章单相流体对流换热

凹处流动不良， h减小
h增大
h不变
不锈钢椭圆管
椭圆管与同周长圆管相比较
优点：换热强缺点：阻力大
椭圆管换热器
第二节外掠圆管对流换热
一、外掠单管
脱体分离点—— 流体产生与原流动方向相反的回流时的转折点
分离点与流速的关系：
——不产生脱体 ——层流，脱体点80°~85 ° ——紊流，脱体点140 °左右
《传热学》
第六章单相流体对流换热
外掠平板受迫对流对流换热（见第五章）
管内受迫对流换热建环专业常见问题横向外掠单管或管束换热纵向外掠单管或管束换热（对平板进行修正）大空间及有限空间自然对流换热
第一节管内受迫对流换热
由于流体的流动被限制在特定空间，管内流动换热模型与外掠平板完全不同，且换热情况更为复杂，难以用分析法进行求解，因此必须在对其特殊性进行分析的基础上，采用实验方法加以研究。
外掠圆管束准则关联式：
定性温度：流体在管束中的平均温度定性速度：管束中的最大流速
S1 ——相对管间距 S2
定型尺寸：管外径
z
——管排修正系数
常数C、m、n和p查教材表6－2，ε
z
查教材表6－3。
ε z随管排数增大而增大的原因：前排扰动加强了后排的换热
第三节自然对流换热
自然对流换热无限空间 ——墙壁、管道，散热器与室内空气的换热有限空间 ——双层窗、太阳能集热器
二、管内受迫对流换热计算管内对流换热能量守恒关系式：
1. 紊流换热
迪图斯－贝尔特公式：
定性温度：全管长流体平均温度tf
定型尺寸：管内径
迪图斯－贝尔特公式适用范围：流体和壁面温度差不很大，
西得和塔特公式：

对流换热知识点总结

对流换热知识点总结导言对流换热是热传递的一种方式。

在许多实际问题中，流体和固体之间都会发生对流换热现象。

对流换热是指热能通过流体传输到物体表面上，然后再通过固体的传热机制传递到物体内部。

对流换热的基本原理是通过流体的流动将热能传送到物体之间，并在传热过程中通过流体对物体表面的冷却来达到等温条件。

本文将会围绕对流换热知识点进行总结，着重讨论对流换热的基本原理、传热系数计算、传热器设计、流动形式以及一些应用等方面。

一、对流换热的基本原理对流换热的基本原理是通过流体的流动将热能传送到物体之间，并在传热过程中通过流体对物体表面的冷却来达到等温条件。

对流换热是通过流体对物体表面进行冲刷，从而带走物体表面的热量。

对流换热的基本原理可以用纽塔尔方程来描述，该方程为：Q = h*A*ΔT其中Q表示热交换量，h表示传热系数，A表示传热面积，ΔT表示传热温差。

传热系数h是对流换热的特性参数，它描述了在单位面积上对流换热所需要的热传导率。

当流体在物体表面上流动时，会形成一层相对静止的边界层，边界层中的流体速度较低，温度较高，因此会对物体表面带走较多的热量，进而提高传热系数h。

二、传热系数的计算传热系数是描述对流换热的特性参数，它有多种计算方法，其中常用的方法有理论计算和实验测定两种。

理论计算方法一般包括：经验公式法、边界层理论法、流体力学法和数值模拟法。

而实验测定则通过对流体在传热器上的温度和流速进行测定，进而得到传热系数。

对于复杂的情况，常常需要采用复杂的数学模型和计算方法来精确求解传热系数。

在一些工程问题中，传热系数的计算是非常重要的，它直接影响到传热器的设计和使用效果。

三、传热器的设计传热器是用来加热或冷却流体的设备，它包括热交换管、冷凝器、蒸发器、换热管、加热器和冷却器等。

传热器的设计是通过传热系数的计算和流体的流动特性来确定的。

在传热器的设计过程中，需要考虑传热器的结构形式、材料选用、传热系数、流体流动参数等因素。