对流换热公式汇总与分析..
各种对流换热过程的特征及其计算公式
各种对流换热过程的特征及其计算公式对流换热是指热量通过传导和传导的方式从一个物体转移到另一个物体的过程。
在许多工程和自然现象中，对流换热都起着重要的作用。
下面是各种对流换热过程的特征及其计算公式。
1.强制对流换热：强制对流换热是指通过对流传热介质（如气体或液体）的外力驱动，使热量从一个物体转移到另一个物体的过程。
其特征包括：-较高的传热速率：由于外力使传热介质保持流动状态，因此强制对流传热速率较高。
-计算公式：Q=h*A*(Ts-T∞)其中，Q是传热速率，h是对流换热系数，A是传热面积，Ts是表面温度，T∞是流体温度。
2.自然对流换热：自然对流换热是指在没有外力驱动的情况下，通过自然气流或自然对流传热介质（如气体或液体）进行热量传输的过程。
其特征包括：-由温度差引起的自然循环：由于温度差异造成的密度差异，导致气体或液体在物体表面形成循环，从而传热。
-计算公式：Q=α*A*ΔT其中，Q是传热速率，α是自然对流换热系数，A是传热面积，ΔT 是温度差。
3.相变换热：相变换热是指物体在相变过程中吸收或释放的热量。
其特征包括：-温度保持不变：当物体处于相变过程中时，温度保持不变，热量主要用于相变过程。
-计算公式：Q=m*L其中，Q是传热速率，m是物体的质量，L是单位质量的相变潜热。
4.辐射换热：辐射换热是指通过电磁辐射传播热量的过程。
其特征包括：-不需要传热介质：辐射传热不需要传热介质，可以在真空中传递热量。
-计算公式：Q=ε*σ*A*(Th^4-Tc^4)其中，Q是传热速率，ε是辐射率，σ是斯特藩-玻尔兹曼常数，A 是物体表面积，Th和Tc分别是辐射物体和周围环境的温度。
总结：不同的对流换热过程具有不同的特征和计算公式。
在实际应用中，根据具体的情况选择适当的计算公式可以帮助我们准确计算和分析热量的传递过程。
要注意，实际的对流换热过程可能是多种换热方式的复合，需要综合考虑不同的换热方式。
第五章 对流换热概述
在x方向上流入的净热量
2t 2 dxdy y
u t ucptdy c p u dx t dx dy x x u t u t ucp tdy c p dy ut tdx udx dxdx x x x x u t u t c p t dxdy c p u dxdy c p dxdxdy x x x x
二、对流传热的基本公式 ( h 的确定方式)
q ht
W m2 Leabharlann qA hAt无滑移边界条件
W
t A y
y 0
令上两式相等则有
t Ah t A y
t h t y
y 0
则
y 0
§5-2
一、假设条件
对流换热问题的数学描述
为简化分析,对于常见影响对流换热问题的主要因素,做如 下假设: (1) 流动是二维的; (2) 流体为不可压缩的牛顿流体; (3) 流体物性为常数,无内热源; (4) 流速不高,忽略粘性耗散(摩擦损失) ; (5) 流体为连续性介质
v ~ 01 y
导数的数量级由因变量与自变量的数量级确定，所以
u ~ 01 x
a~02 的数量级为1，
这样可以对微分方程组进行简化(数量级一致）
u v 0 x y
1 1
2u 2u u u p u v 2 x y x x y 2
§5-3 边界层分析及边界层微分方程组
一.边界层的概念
1. 流动(速度)边界层： 靠近壁面处流体速度发生显著变化的薄层 边界层的厚度(boundary layer thickness): 达到主流速度的99%处至固体壁面的垂直距离
第四节对流传热
含义
Nu
Re Pr Gr
L
lu
表示对流传热系数的准数
流体的流动状态和湍动程 度对对流传热的影响
Re
Cp
普兰特数 (Prandtl number)
格拉斯霍夫数 (Grashof number)
Pr
2
表示流体物性对对流传热 的影响
表示自然对流对对流传热 的影响
Gr
l g t
l —特征尺寸
基本因次：长度L，时间 ，质量 M，温度T 变量总数：8个 由定律（8-4）=4，可知有4个无因次数群。
l
lu C p l g t K 2
3 2 a b c
Nu K Re Pr Gr
☺思考：与u、d有何比例关系？
0 . 023
d ( du
)
0 .8
(
cp
u
0 .8 0 .2
) 0 . 023
n
u d
0 .8 0 .2
0 .8
cp
0 .8
n
1 n
di
提高管内对流传热系数的措施： • u,u0.8 • d, 1/d0.2 • 流体物性的影响，选大的流体 •强化措施：增大流速，减小管径
第四节
给热系数
一、对流传热速率方程—牛顿冷却定律
Q At t 1 A
—牛顿冷却定律
热流体：
Q T A T TW
冷流体： Q t A t W t
牛顿冷却定律存在的问题：
Q
对流换热计算式
关系式返回到上一层以下汇总了工程中最常见的几类对流换热问题的对流换热计算关系式，适用边界条件，已定准则的适用范围，特征尺寸与定性温度的选取方法。
一、掠过平板的强迫对流换热应注意区分层流和湍流两种流态 ( 一般忽略过渡流段 ) ，恒壁温与恒热流两种典型的边界条件，以及局部 Nu 数和平均 Nu 数。
沿平板强迫对流换热准则数关联式汇总注意：定性温度为边界层的平均温度，即。
二、管内强迫对流换热(1) 流动状况不同于外部流动的情形，无论层流或者湍流都存在流动入口段和充分发展段，两者的长度差别很大。
计算管内流动和换热时，速度必须取为截面平均速度。
(2) 换热状况管内热边界层也同样存在入口段和充分发展段，只有在流体的 Pr 数大致等于 1 的时候，两个边界层的入口段才重合。
理解并准确把握两种典型边界条件 ( 恒壁温与恒热流 ) 下流体截面平均温度的沿程变化规律，对管内对流换热计算有着特殊重要的意义。
(3) 准则数方程式要注意区分不同关联式所针对的边界条件，因为层流对边界条件的敏感程度明显高于湍流时。
还需要特别指出，绝大多数管内对流换热计算式 5f 对工程上的光滑管，如果遇到粗糙管，使用类比率关系式效果可能更好。
下表汇总了不同流态和边界条件下管内强迫对流换热计算最常用的一些准则数关联式。
(4) 非圆截面管道仅湍流可以用当量直径的概念处理非圆截面管道的对流换热问题。
层流时即使用当量直径的概念也无法将不同截面形状管道换热的计算式全部统一。
流态及范围适用范围关联式层流，充分发展段，光滑管常热流层流，充分发展段，光滑管常壁温层流，入口段 - 充分发展段，光滑管过渡流，入口段 - 充分发展段，气体，光滑管过渡流，入口段 - 充分发展段，液体，光滑管紊流，充分发展段，光滑管加热流体时， n=0.4 ；冷却流体时， n=0.3；紊流，充分发展段，光滑管紊流，粗糙管紊流，粗糙管三、绕流圆柱体的强迫对流换热流体绕圆柱体流动时，流动边界层与掠过平板时有很大的不同出现脱体流动和沿程局部 Nu 数发生大幅度升降变化的根本原因。
流体无相变时的对流换热
Nu = c Re Pr 令 Re = const C ′ = c Re n
n m
lg Nu = lg C ′ + m ln Pr m可求，同理使 Pr = const
Nu lg 0.4 = lg C + n lg Re Pr C, n可得
Nu = 0.023 Re 0.8 Pr 0.4 （管内紊流）
如：强制对流换热和自然对流换热，虽然都是对流换热现象， 但它们不是同类现象。点场和温度场也不是同类现象。 两个物理现象相似时，其有关的物理量场分别相似。 重要性质：彼此相似的现象，它们的同名准则必定相等。
换热微分方程式：α = − 现象a： 现象b：
λ ∂t
∆t ∂y
y =0
α′ = − α ′′ = −
Pe′ = Pe′′ －－贝克利准则
uL νuL Pe = = = Pr⋅ Re a νa 对于自然对流，则须
(Pr⋅ Re)′ = (Pr⋅ Re)′′
Gr ′ = Gr ′′
－－格拉晓夫准则
βg∆tL3 Gr = ν2
几个准则的物理意义： 雷诺准则：反映流体的惯性力与粘滞力之比的相对大小。 格拉晓夫准则：反映流体的浮升力与惯性力的相对大小。 普朗特准则：反映流体的动量传递能力与能量传递能力的相对 大小。 努谢尔特准则：反映实际热量传递与导热分子扩散量传递的比 较；Nu越大，则换热越强。 Bi和Nu的区别： 1、λ不同。前者为固体，后者为流体 2、物理意义不同。 αL 公式Nu =
λ
３．相似准则之间的关系 Nu = f (Re, Pr) 紊流强制对象： 过渡区： Nu = f (Re, Pr, Gr ) 自然对流：
Nu = f (Pr,Gr )
其中：
对流传热系数计算公式_传热系数计算公式
对流传热系数计算公式_传热系数计算公式
一、计算公式如下
1、围护结构热阻的计算
单层结构热阻
R=δ/ λ
式中：
δ—材料层厚度（ m）
λ—材料导热系数 [W/m.k]
多层结构热阻
R=R1+R2+---- Rn=δ1/ λ1+δ2/ λ2+ ---- +δn/ λn 式中: R1、 R2、---Rn —各层材料热阻（ m2.k/w）
δ1 、δ2 、 ---δn—各层材料厚度（ m）
λ1 、λ2 、 ---λn—各层材料导热系数 [W/m.k]
2、围护结构的传热阻
R0=Ri+R+Re
式中: Ri —内表面换热阻（ m2.k/w）（一般取 0.11）
Re—外表面换热阻（ m2.k/w）（一般取 0.04）
R —围护结构热阻（ m2.k/w）
3、围护结构传热系数计算
K=1/ R0
式中: R0 —围护结构传热阻
外墙受周边热桥影响条件下，其平均传热系数的计算
Km=KpFp+Kb1Fb1+Kb2Fb2+ Kb3Fb3 / Fp + Fb1+Fb2+Fb3
式中:
Km—外墙的平均传热系数 [W/（m2.k） ]
Kp—外墙主体部位传热系数 [W/（ m2.k）]
Kb1、Kb2、 Kb3—外墙周边热桥部位的传热系数 [W/（ m2.k）] Fp—外墙主体部位的面积
Fb1、 Fb2、Fb3—外墙周边热桥部位的面积
感谢您的阅读，祝您生活愉快。
对流换热公式整理
/2 1/3 ， 0.664 Re1 x Pr x
（0.6<Pr<60）
/5 1/3 恒热流： Nu x 0.0308 Re 4 Pr x x
3 1 0.14
Pr f Prw
) 0.25 _________。
1.3 过渡流： Nu 格尼林斯基公式： f
Pr f 修正：①温差（加热或冷却）： Pr w
f Tf 或 或 T w w
k
0.7
l d ②入口段（短管 l/d<60）： 或 c l 1 d l
d 列齐德-泰特公式：__ Nu 1.86 Re Pr l f ________ w ( f 8 )(Re - 1000)Pr f d = 1 + ct 1 + 12.7 f 8(Pr f 2 3 - 1) l
③弯管：
d 气体：c R 1 1.77 R
d 液体： c R 1 10 .3 R
3
④非圆管：当量径：de = 4Ac/P 2.外部流： 2.1 平板：
1/3 2.1.1 层流： Nu x 0.332 Re 1x/ 2 Pr x /5 1/3 2.1.2 湍流： Nu x 0.0296 Re 4 Pr x x
对流换热公式
一、强制对流换热
l l 粘性流体强制流： Nu f l , Re, Pr l , Re, Pe 或 Nu f 0 0 l/d>60,短管 1．内部流（管内流，（长管 l/d&s-Boelter 公式：_ Nu 0.023 Re 0.8 Pr n _, 条件：__气体≤50℃，水≤20~40℃，油类≤10℃。 Re=104-1.2×105_， 定性温度为：流体平均温度，定性尺寸为：管内径。 ②温差大：修正或 米海耶夫公式：_ Nu f 0.021 Re 0f.8 Pr f0.43 ( 1.2 层流
对流和辐射计算公式知识分享
对流和辐射计算公式
1.热对流
热对流：是指由于流体的宏观运动使物体不同的流体相对位移而产生的热量传递现象。
特点：只能发生在流体中；必然伴随有微观粒子热运动产生的导热。
对流换热：流体与固体表面之间的热量传递。
对流换热公式如下：
()F t t Q f w -=α
式中，Q 为对流换热量，单位为W ；
w t 、f t 为壁面和流体的平均温度，单位为℃；
F 为对流换热面积，单位为m 2；
α为对流换热系数，单位为C m W ︒⋅2/。
2.热辐射
辐射：是指物体受到某种因素的激发而向外发射辐射能的现象。
热辐射：由于物体内部微观粒子的热运动（或者说由于物体自身的温度）而使物体向外发射辐射能的现象。
辐射换热：当物体之间存在温差时，以热辐射的方式进行能量交换的结果使高温物体失去热量，低温物体获得热量，这种热量传递称为辐射换热。
两物体辐射换热的公式如下：
44121100100n T T Q C F ⎡⎤⎛⎫⎛⎫=-⎢⎥ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎢⎥⎣⎦
式中，n C 为辐射系数；
1T 、2T 为两物体的温度；
1F 为辐射体的辐射表面积。
知识点：对流换热计算的基本公式与对流换热系数PPT.
知识点：对流换热计算的基本公式与对流换热系数 式中 Δ t—流体与壁面的温差，℃； F—对流换热表面面积，m2； α —对流换热系数，简称换热系数，W/m2.℃。 2.对流换热系数及意义 对流换热系数α 的大小反映对流换热的强弱，在数值上 等于当流体与壁面温差为1℃时，单位时间单位壁面面积上的 对流换热量。
知识点：对流换热计算的基本公式与对流换热系数 1.对流换热计算的基本计算公式 前面讲过，流体和固体壁面间的热量传递，称为对流换 热。对流换热是流体导热与对流综合作用的结果。 对流换热热流量采用牛顿冷却公式计算
tF
或写成
W
（1）
t t W 1 R F
（2）
1 R 称对流换热热阻；℃/W （3） F
ห้องสมุดไป่ตู้
对流换热公式汇总与分析精品
对流换热公式汇总与分析【摘要】流体与固体壁直接接触时所发生的热量传递过程，称为对流换热，它已不是基本传热方式。
本文尝试对对流换热进行简单分类并对无相变对流换热公式简单汇总与分析。
【关键词】对流换热类型公式适用范围对流换热的基本计算形式一一牛顿冷却公式：q=h(t w-t f) (W/m2)或Am2上热流量门二h(t w -t f) (W)上式中表面传热系数h最为关键，表面传热系数是众多因素的函数，即h = f(u,t w，t f, ■ ,C p,匚:，fl)综上所述，由于影响对流换热的因素很多，因此对流换热的分析与计算将分类进行，本文所涉及的典型换热类型如表 1所示。
表1典型换热类型1.1内部流动1.1.1圆管内受迫对流换热(1)层流换热公式西德和塔特提出的常壁温层流换热关联式为Nu =1.86Re73 Pr；/3(g)1/3( -)0.14f f f Iw或写成NU f =1.86(Pe f d)1/3(>)0.14f I (J.w式中引用了几何参数准则d，以考虑进口段的影响。
[1适用范围：0.48 ::: Pr <16700，0.0044 ：：(」厂：9.75。
—w定性温度取全管长流体的平均温度，定性尺寸为管内径d。
如果管子较长，以致[(Re 卩芒)1/3(土)0.14]乞 2lw则NU f可作为常数处理，采用下式计算表面传热系数。
常物性流体在热充分发展段的 Nu是NU f =4.36(q=co nsl)NU f =3.66(t w =c onst)(2)过渡流换热公式对于气体，0.6 ::: Pr f :: 1.5， 0.5 ：：匚：:1.5，2300 :: Re f :: 104。
0.8 0.4 d、2/3 Tf、0.45NU f =0.0214(Re f -100)Pr f [1 (一)]()l T wPr对于液体，1.5 ：： Pr f ::: 500，0.05 —：： 20，2300 :: Re f :: 104。
知识点：对流换热计算的基本公式与对流换热系数PPT.
tF
Байду номын сангаас或写成
W
（1）
t t W 1 R F
（2）
1 R 称对流换热热阻；℃/W （3） F
知识点：对流换热计算的基本公式与对流换热系数 式中 Δ t—流体与壁面的温差，℃； F—对流换热表面面积，m2； α —对流换热系数，简称换热系数，W/m2.℃。 2.对流换热系数及意义 对流换热系数α 的大小反映对流换热的强弱，在数值上 等于当流体与壁面温差为1℃时，单位时间单位壁面面积上的 对流换热量。
对流换热系数及意义对流换热系数的大小反映对流换热的强弱在数值上等于当流体与壁面温差为1时单位时间单位壁面面积上的对流换热量
知识点：对流换热计算的基本公式与对流换热系数 1.对流换热计算的基本计算公式 前面讲过，流体和固体壁面间的热量传递，称为对流换 热。对流换热是流体导热与对流综合作用的结果。 对流换热热流量采用牛顿冷却公式计算
对流换热系数公式
对流换热系数公式对流换热系数公式是用来描述流体与固体之间的热量传递能力的参数，它是工程领域中常用的一个重要指标。
在热传导过程中，流体与固体之间的热量传递主要通过对流方式进行，对流换热系数公式可以用来计算这种热量传递的强度。
对流换热系数公式一般可以表示为h = α * ΔT，其中h表示对流换热系数，α表示传热系数，ΔT表示温度差。
该公式的意义是：对流换热系数与传热系数成正比，与温度差成正比。
换热系数越大，意味着热量传递越快，温度差越大，热量传递也越快。
在工程实践中，对流换热系数公式的应用非常广泛。
例如，在石油化工领域中，对流换热系数的计算是设计换热设备的重要环节之一。
在换热设备的设计中，需要根据具体的工艺条件和流体性质，选择合适的对流换热系数公式，并进行计算和分析。
这样可以确保换热设备在工作过程中具有较高的换热效率和稳定的工艺性能。
对流换热系数公式的选择和计算涉及到许多因素，如流体的性质、流动状态、流速、管道尺寸、壁面特性等。
根据不同的情况，可以选择不同的对流换热系数公式进行计算。
例如，在自然对流换热过程中，可以使用格拉斯霍夫公式进行计算；在强迫对流换热过程中，可以使用科里奥利公式进行计算。
这些公式都是根据实验数据和理论分析得出的，可以在实际工程中得到较好的应用效果。
除了对流换热系数公式的选择和计算，还需要注意一些影响换热过程的因素。
例如，流体的黏度、热导率、密度等参数都会影响对流换热系数的大小和变化规律。
此外，换热表面的几何形状、表面粗糙度、表面温度等也会对对流换热系数产生影响。
因此，在工程设计和实际运行中，需要综合考虑这些因素，选择合适的对流换热系数公式，并进行合理的参数计算。
对流换热系数公式是热传导过程中非常重要的一个参数，它可以用来计算流体与固体之间的热量传递强度。
在工程实践中，合理选择和计算对流换热系数公式，可以有效提高换热设备的工作效率和性能稳定性。
因此，对流换热系数公式的研究和应用具有重要的工程意义。
对流换热量计算公式
对流换热量计算公式对流换热是物体或空气内气体粒子之间相互间接接触而发生的热量交换过程。
它包括散射传播，比如温度差引起的热量传递，以及气体内的温度梯度能引起的热量传导现象。
由于温度梯度的影响，高温气体中的分子热和体积能释放出来，从而使得低温气体中的分子热和体积能增加，从而使低温气体向周围空气温度高的方向辐射热量，从而实现换热。
二、对流换热量计算公式对流换热量计算公式可以用来衡量对流换热的大小：Q=hA(T2-T1)，其中，Q是换热量，单位是W，h是换热系数，A是换热表面积，单位是m2，T1、T2分别为表面温度向量的温度值。
当换热的表面积A和温度差都是已知的时候，可以使用以上计算公式来计算换热量Q。
此时换热系数h通常被称为对流换热系数，对流换热系数又可以分为气体对流换热系数、液体对流换热系数和固体对流换热系数。
气体对流换热系数是指空气中气体的换热系数，用来衡量气体的换热能力。
由于气体的存在，空气中总有一个温度分布，温度越高的区域总是以一定的速率向温度越低的区域辐射热量，而这个热量辐射机制就是指气体对流换热的作用，也就是气体对流换热系数。
液体对流换热系数指的是液体中液体粒子间温度差引起的换热现象。
由于液体比空气有更大的密度，所以液体换热速度也比空气更快，因此液体对流换热系数也比气体对流换热系数要大。
固体对流换热系数指的是固体中固体粒子间温度差引起的换热现象。
由于固体的热传导性能比液体好，因此固体对流换热系数也比液体对流换热系数要大。
三、计算步骤1.首先，要计算对流换热量，就必须知道不同表面之间的温度差，以及换热表面积A，换热系数h；2.其次，建立热力学平衡模型，利用模型来计算换热量Q；3.最后，根据换热量和换热表面积来求得温度差。
四、注意事项1.在求解对流换热量时，一定要正确地估算换热表面积和对流换热系数，以精确地求出换热量；2.表面的表面粗糙或表面的湿度会影响对流换热，因此在计算过程中应考虑清楚；3.在计算过程中，也要考虑温度梯度本身也会随着温度而变化，温度梯度越大，温度差就越大，换热量也会越大。
对流换热系数经验公式
对流换热系数经验公式
对流换热系数经验公式根据不同情况可以有多种表达方式。
以下是几种常见的对流换热系数经验公式：
1. 冷却水对流换热系数经验公式：
h = 0.023 * (Re^0.8) * (Pr^0.3) * (μ/μw)^0.14 * (λ/λw)^0.38 * λw/D
其中，h为换热系数（W/m^2·K），Re为雷诺数，Pr为普朗特数，μ为流体动力粘度（Pa·s），μw为水的动力粘度，λ为流体导热系数（W/m·K），λw为水的导热系数，D为特征尺寸。
2. 空气对流换热系数经验公式：
h = 10.45 - 7.45 * (V^0.33)
其中，h为换热系数（W/m^2·K），V为速度（m/s）。
3. 冷凝换热系数经验公式：
h = (m·l) / (A·ΔT)
其中，h为换热系数（W/m^2·K），m为冷凝质量流量
（kg/s），l为冷凝潜热（J/kg），A为换热面积（m^2），ΔT 为温度差（K）。
这些公式都是经验公式，需要根据具体的应用情况和实验数据进行修正和调整。
实际工程中，可能还有其他特定领域的经验
公式。
对于特定应用，最好根据实际情况进行实验或模拟研究，以获得更准确的换热系数。
对流换热
11
1）连续性微分方程（质量守恒） u v 0 x y 2）动量微分方程（动量守恒）
纳维(N. Navier)-斯托克斯(G. G. Stokes)方程
y
dy
微元体
0
dx
x
2 2 u u u p u u x方向: （ u v ) Fx ( 2 2 ) x y x x y
2 外掠平板层流换热分析结果
对于常物性、无内热源、不可压缩牛顿流体纵掠 等壁温平板层流换热：
24
特征数关联式 对于Pr0.6的流体掠过等壁温平板层流换热 hx x Nux 是以 x 为特征长 1/2 1/3 Nu x 0.332 Rex Pr 度的局部努塞尔数 u x 平均表面传热系数h 为 Rex l l 1 1 1/2 1/2 2 C l 2hxl h hx dx C x dx l 0 l 0 平均努塞尔数: hl 2hl l Nu 0.664Re1/2 Pr1/3 Nu 2 Nu x l 注意：上述关系式仅适用于Pr0.6的流体外掠等壁 温平板层流换热，定性温度为边界层的算术平均温度 1 tm t w t 2
q w, x
t y w, x
根据牛顿冷却公式：
qw, x hx (t w -t ) W m 2
t hx t w t y w, x
hx 为局部表面传热系数
W (m C)
2
1 h hx dA（固体表面温度均匀时） A A
10
假设： (a) 流体为连续性介质。
(b) 流体的物性参数为常数，不随温度变化。 (c) 流体为不可压缩性流体。通常流速低于四分之一声 速的流体可以近似为不可压缩性流体。 (d) 流体为牛顿流体，即切向应力与应变之间的关系为 线性，遵循牛顿公式 ： u y (e) 流体无内热源，忽略粘性耗散产生的耗散热。 (f) 二维对流换热。
对流换热公式
对流换热公式一、强制对流换热粘性流体强制流：⎪⎪⎭⎝⎫ ⎛=Pr Re,,l f Nu 0l 或 ⎪⎪⎭⎫ ⎝l 01．内部流（管内流，（长管l/d>60,短管l/d<60））⎛=Pe lf Nu Re,, 1.1湍流①迪特斯-波尔特Dittus-Boelter 公式：__,条件：__气体≤50℃，水≤20~40℃，油类≤10℃。
Re=104-1.2×105_， 定性温度为：流体平均温度，定性尺寸为：管内径。
n Nu Pr Re 023.08.0=②温差大：修正或1.2层流列齐德-泰特公式：__14.031Pr Re 86.1⎪⎪⎭⎫⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛=w f l d Nu μμ________ 1.3过渡流：格尼林斯基公式： ⎡⎤⎛⎫⎢⎥ ⎪⎝⎭⎣⎦f (f 8)(Re -1000)Pr d Nu=1+c l t修正：①温差（加热或冷却）：⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛w fPrPr 或⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛w f μμ 或⎪⎪⎭⎫⎝⎛w f T T ②入口段（短管l/d<60）：kd l ⎪⎭⎫ ⎝⎛或 7.01⎪⎭⎫⎝⎛+=l d c l③弯管： R d c R 77.11+=气体： 33.101⎪⎭⎫ ⎝⎛+=R d c R 液体： ④非圆管：当量径：de = 4Ac/P2.外部流： 2.1平板：2.1.1 层流： ， （0.6<Pr<60） 1/32/1Pr Re 332.0x x x Nu =1/32/1Pr Re 664.0x x 2.1.2湍流： 1/35/4Pr Re 0296.0x xx Nu =前层流后湍流：（0.6<Pr<60,5×105<Re<108） 1/35/4Pr )871Re 0037.0(xx x Nu -=恒热流：1/35/4Pr Re 0308.0x x x Nu =2.2管外流 2.2.1单管：1/3n Pr Re xc Nu = c,n 取值：圆管见表3.3，非圆管见表3.4, P158 或：邱吉尔-朋斯登公式：5/48/54/13/2])282000Re (1[]Pr)/4.0(1[Pr Re 62.03.0+++=Nu 3/12/1温度：流体与管壁的平均温度, 长度：管外径2.2 管簇25.021)Pr Pr ()(Pr Re w f p m n s s c Nu = S1,S2为间距，各常数见表3.5, P159管排修正系数εz， εz 的值见表3.6，P160二、自然对流换热:粘性流体自由流动：⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=Pr ,,0Fr llf Nu 或 ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=Pr ,0Gr llf Nu 1．无限空间:()nGr ,Pr Gr 区分层流、湍流，c,n 取值见P161，表3.7c Nu Pr =2．有限空间：()m n Hd Gr c Nu )(Pr δ=空气，竖立：()9/1)(Pr 197.0=4/1-δH4/13/1Gr Nu d (8.6×103<Gr d <2.9×105）空气，水平： (1×104<Gr d <4.6×105） ()Pr 212.0d Gr Nu =()Pr 061.0d Gr Nu = (Gr d >4.6×105）。
对流换热公式整理
d 气体：c R 1 1.77 R
d 液体： c R 1 10 .3 R
3
④非圆管：当量径：de = 4Ac/P 2.外部流： 2.1 平板：
1/3 2.1.1 层流： Nu x 0.332 Re 1x/ 2 Pr x /5 1/3 2.1.2 湍流： Nu x 0.0296 Re 4 Pr x x
5 8 /5 1/3 前层流后湍流： Nu x (0.0037 Re 4 x 871) Pr x （0.6<Pr<60,5×10 <Re<10 ）
/2 1/3 ， 0.664 Re1 x Pr x
（0.6<Pr<60）
/5 1/3 恒热流： Nu x 0.0308 Re 4 Pr x x
温度：流体与管壁的平均温度, 长度：管外径
s1 p Pr f 0.25 ) ( ) Prw s2
2.2 管簇 Nu c Re n Pr m (
S1,S2 为间距，各常数见表 3.5, P159 管排修正系数 εz， εz 的值见表 3.6，P160
二、自然对流换热:
l 粘性流体自由流动： Nu f Fr , , Pr 或 Nu l 0 l f Gr , Pr l 0
2.2 管外流 2.2.1 单管：
1/3 Nu c Re n Prx
c,n 取值：圆管见表 3.3，非圆管见表 3.4, P158
0.62 Re1 / 2 Pr 1 / 3 Re 5 / 8 4 / 5 或：邱吉尔-朋斯登公式： Nu 0.3 [1 ( ) ] 2 / 3 1/ 4 282000 [1 (0.4 / Pr) ]
空气，水平： Nu 0.212Grd Pr
对流传热系数公式
对流传热系数公式对流传热系数公式是研究热传导过程中一个重要的参数，它描述了在对流传热中热量传递的速率。
对流传热系数公式通常用于计算流体与固体之间的热传导。
对流传热系数公式可以表示为:h = k · Nu / L其中，h表示对流传热系数，k表示热导率，Nu表示努塞尔数，L 表示长度。
热传导是指热量由高温区域传递到低温区域的过程。
在自然对流中，热量通过流体的对流传递。
对流传热系数公式描述了这种传热过程中热量传递的速率。
热导率k是物质传导热量的能力。
它表示单位时间内通过单位面积、单位厚度的物质传导的热量。
不同的物质具有不同的热导率，通常以W/(m·K)为单位。
努塞尔数Nu是一个无量纲参数，描述了流体对流传热的性质。
它与流体的速度、温度差、流体性质等因素有关。
努塞尔数越大，表示对流传热的能力越强。
长度L表示热传导的距离或厚度，一般以米为单位。
通过对流传热系数公式的运用，我们可以计算出对流传热系数h。
这对于热传导过程的研究和工程应用具有重要意义。
在工程领域，对流传热系数公式被广泛应用于热交换器、冷却设备、加热设备等的设计和优化中。
通过计算对流传热系数，可以评估热交换设备的传热性能，并对其进行改进。
在科学研究中，对流传热系数公式也被用于研究流体力学、传热学等领域。
通过对流传热系数的计算和分析，可以深入理解对流传热的机理和规律，为相关领域的研究提供理论支持。
然而，需要注意的是，对流传热系数公式只是一个近似的模型，实际情况可能会受到多种因素的影响。
例如，流体的物理性质、流动状态、壁面条件等都会对实际的传热过程产生影响。
因此，在应用对流传热系数公式时，需要结合实际情况进行修正和调整。
对流传热系数公式是研究热传导过程中的重要工具。
它描述了在对流传热中热量传递的速率，被广泛应用于工程设计和科学研究中。
然而，在应用过程中需要考虑实际情况的影响，以确保计算结果的准确性和可靠性。
通过对流传热系数公式的研究和应用，我们可以更好地理解和掌握热传导过程，为相关领域的发展和进步做出贡献。
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对流换热公式汇总与分析【摘要】流体与固体壁直接接触时所发生的热量传递过程，称为对流换热，它已不是基本传热方式。
本文尝试对对流换热进行简单分类并对无相变对流换热公式简单汇总与分析。
【关键词】对流换热 类型 公式 适用范围对流换热的基本计算形式——牛顿冷却公式：)(f w t t h q -= )/(2m W或2Am 上热流量 )(f w t t h -=Φ )(W上式中表面传热系数h 最为关键，表面传热系数是众多因素的函数，即),,,,,,,,(l c t t u f h p f w μαρλ=综上所述，由于影响对流换热的因素很多，因此对流换热的分析与计算将分类进行，本文所涉及的典型换热类型如表1所示。
表1典型换热类型1. 受迫对流换热 1.1 内部流动1.1.1 圆管内受迫对流换热 (1)层流换热公式西德和塔特提出的常壁温层流换热关联式为14.03/13/13/1)()(PrRe86.1wf fff l d Nu μμ= 或写成 14.03/1)()(86.1w f f f l d Pe Nu μμ=式中引用了几何参数准则ld，以考虑进口段的影响。
适用范围：16700Pr 48.0<<，75.9)(0044.0<<wfμμ。
定性温度取全管长流体的平均温度，定性尺寸为管内径d 。
如果管子较长，以致2])()Pr [(Re 14.03/1≤⋅wf l dμμ则f Nu 可作为常数处理，采用下式计算表面传热系数。
常物性流体在热充分发展段的Nu 是)(66.3)(36.4const t Nu const q Nu w f f ====(2)过渡流换热公式对于气体，5.1Pr 6.0<<f ，5.15.0<<wf T T ，410Re 2300<<f 。
45.03/24.08.0)]()(1[Pr )100(Re 0214.0wf f f f T T l dNu +-=对于液体，500Pr 5.1<<f ，20Pr Pr 05.0<<wf ，410Re 2300<<f 。
11.03/24.087.0)Pr Pr ]()(1[Pr )280(Re 012.0wf f f f l dNu +-=式中 f Pr ——管子进出口断面温度下的Pr 平均值； 3/2)/(l d ——修正管子长度的影响。
(3)紊流光滑管公式对于紊流光滑管内紊流，使用最广泛的关联式是迪图斯－贝尔特公式：加热流体 4.08.0Pr Re 023.0f f f Nu = )(f w t t > 冷却流体 3.08.0Pr Re 023.0f f f Nu = )(f w t t < 适用于流体与壁面具有中等以下温度差。
适用参数范围：10)/(>>d l ，410Re >f ，160~7.0Pr =f 。
定性温度取全管长流体平均温度，定型尺寸为管内径d 。
对于液体，当与管壁间的温差比较大，导致黏度有明显的变化时，则可采用关联式：14.03/18.0)(Pr Re 023.0wf fff Nu μμ=式中，f μ和w μ分别为流体温度f t 和壁温w t 下的流体动力黏度，2/m s N ⋅。
当加热液体时，f w t t <，则()1/14.0>w f μμ；反之，当冷却流体时，()1/14.0<w f μμ。
此式修正了物性场不均性的影响，在计算时，若壁温未知，则须采用试算法进行，即先假定w t ，最后进行校核。
关于物性变化的修正，实际情况是较为复杂的，因为对于液体或气体、大温差或小温差、不同的流态等等，其影响的程度不尽相同。
(4)粗糙管公式8Pr 3/2fSt =⨯式中的Pr·Re Num c h St p ==ρ和Pr 均采用流体平均温度f t 作为定性温度。
紊流摩擦系数： 2]74.1)lg(2[-+⨯=sk Rf 对于53102~10Re ⨯=范围内还可以采用布拉修斯公式：4/1Re 3164.0-=f对于已有的实际设备，亦可经由实验测定p ∆和m u 后按式22m u d l f p ρ=∆计算f ，这样与实际情况更符合。
1.1.2 非圆形管内受迫流动对于非圆形管，例如椭圆管、矩形流道等，定型尺寸采用当量直径e d 。
Uf d e 4=式中 f ——流道断面面积，2m ；U ——流体润湿的流道周边，m 。
求得当量直径后就可应用圆形管的公式计算。
对于螺旋形管，如螺旋板式或螺旋管式换热设备，流体通道成螺旋形。
在弯曲的通道中流动产生的离心力，将在流场中形成二次环流，增加了对边界层的扰动，有利于换热，而且管的弯曲半径越小，二次环流的影响越大。
故求得的结果尚需乘以管道弯曲影响的修正系数R ε，它大于1 。
气体 R d R 77.11+=ε 液体 3)(3.101RdR +=ε式中 R ——螺旋管曲率半径，m ； d ——管直径，m 。
1.2 外部流动 1.2.1 外掠平板(1)层流边界层段公式(常壁温)边界层厚度 xx Re 0.5=δ局部摩擦系数2/1,Re 332.02-=xx f C 式中雷诺准则νxu x ∞=Re 。
常壁温平板局部表面传热系数： 3/12/1PrRe 332.0x x xh λ= 写成无量纲准则关联式： 3/12/1Pr Re 332.0x x Nu = 对长度为()m l 的常壁温平板，平均表面传热系数：3/12/13/12/10Pr Re 664.0Pr Re 664.02/d ====⎰Nu lh h l x h h llx λ在实际计算时，物性参数可按边界层平均温度2/)(m w f t t t +=确定。
(2)紊流边界层段公式(常壁温)柯尔朋类比律：2/Pr ,3/2x f x C St =⋅定性温度2m wf t t t +=，近似适用于50~5.0Pr =。
常壁温外掠平板紊流局部表面传热系数关联式3/15/4Pr ·Re 0296.0x x Nu = 常壁温外掠平板紊流平均换热准则关联式3/18.0Pr )870Re 037.0(-=Nu适用范围：60Pr 6.0≤≤，8510Re 105≤≤⨯。
定型尺寸为板长l ，定性温度2/)(m w f t t t +=。
1.2.2 外掠单管f 25.0wf 37.0f fRe )Pr Pr (Pr nC Nu = C 及n 值列在下表中。
定性温度为主流温度，定型尺寸为管外径，速度取管外流速最大值。
当10Pr >时，f Pr 的幂次应改为0.36。
适用范围500Pr 7.0<<f ；610Re 1<<f ；对于空气近似取7.0Pr =f ，故88.0Pr 37.0=f 。
表2 C 与n 值1.2.3 外掠管束z Pwf m n S S C Nu ε)()Pr Pr (Pr Re 2125.0= 式中，21S S 为相对管间距；z ε为排数影响的校正系数。
定性温度用流体在管束中的平均温度，定型尺寸为管外径；Re 中的速度用流通截面最窄处的流速(即管束中的最大流速)。
表3 管束平均表面传热系数准则关联式上表中所列的关联式是排数大于20时的平均表面传热系数。
若排数低于20，采用下表的排列修正系数修正，它适用于310Re >的情况。
表4 排数修正系数表一般规律：(1)叉排优于顺排，尾部漩涡的影响(2)后排优于前排，20排的极限(3)横排优于纵掠(4)不适用于肋片管管束2. 自然对流换热2.1 无限空间自然对流换热准则关联式为n n CRa Gr C Nu =⋅=Pr)(式中，Ra 为瑞利准则Pr ⋅=Gr Ra ；23ναtl g Gr ∆=为格拉晓夫准则。
C 和n 值由下表给出，各式的定性温度均为边界层平均温度2fw m t t t +=。
在常热流边界条件下q 为已知量，而w t 为未知，则Gr 中的t ∆为未知量，为方便起见，在准则关联式中采用*Gr 代替Gr ，即*Gr 为：24λναql g Gr Nu Gr =⋅=*如是，常热流条件下局部表面传热系数准则关联式为：n x Gr C Nu Pr)(⋅=*关于自然对流换热的计算，丘吉尔和朱在整理大量文献数据的基础上推荐了竖壁和水平圆筒自然对流换热准则关联式，它们同时适用于常壁温和常热流两种边界条件，定性温度2/)(f w m t t t +=。
其中竖壁关联式还可用于偏离垂直线倾角︒<60θ的倾斜壁，但当910<Ra 时，Ra 中的g 需乘以θcos ；当910>Ra 时，则不需要任何修正。
竖壁： 227/816/96/1}]Pr)/492.0(1[387.0825.0{++=HH Ra Nu 适用范围： d Ra 由∞→-610水平圆筒： 227/816/96/1}]Pr)/599.0(1[387.060.0{++=dd Ra Nu 适用范围： d Ra 由∞→-6102.2 有限空间热流通过有限空间是冷热两壁自然对流换热的综合结果，因此通常把两侧的换热用一个当量表面换热系数e h 表达，则通过夹层的热流密度q 为)(21w w e t t h q -=封闭夹层空间换热准则关联式用下列形式表示n m HGr C Nu )(Pr)(δδδ⋅=式中，δNu 及δGr 的定型尺寸均为夹层厚度m ，δ；定性温度为C t t t w w m ︒+=，)(2121；H 为竖直夹层高度，m 。
3.混合对流换热在受迫对流换热过程中，由于流体各部分温度的差异，将发生自然对流。
若在受迫对流中自然对流因素不可忽略，这种流动称为自然与受迫并存的混合流动。
自然对流对受迫对流的影响将与壁面位置、受迫对流和自然对流流动方向等有关，但要使受迫对流受到明显影响，最主要的是必须具备足够大的自然对流浮升力。
因此，判断是不是纯受迫对流，或者混合对流，可根据浮升力与惯性力的相对大小来确定。
两力之比为222232Re /]][[/Gr lu tl g l u t g =∆=∆∞∞νναα 一般情况下可以认为1.0Re /2≥Gr 时，就不能忽略自然对流的影响；如果10Re /2≥Gr ，则可作为纯自然对流看待，而忽略受迫对流。
【参考文献】1 传热学(第五版) 章熙民 任泽霈 梅飞鸣 中国建筑工业出版社 20072 传热学(第三版) 杨世铭 陶文铨编 高等教育出版社 1998。