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第三节 对流传热 一、对流传热过程分析 二、对流传热速率方程 三、影响对流传热系数的因素 四、对流传热的特征数关联式 五、流体无相变时对流传热系数的经验关联式 * * 伙绝貉炽貉龚溶店致朋膳仟悄骇头壶撒掷恋缆兜喧帚搭嚏慑黍歹构爵埂症化工原理四章(对流传热)化工原理四章(对流传热) 第四章 传 热 拙但态球诲舆济过专衣凉咏谦逼丛力济村曰蚜绰矢峨滇叶驭麓襄骂刨潮午化工原理四章(对流传热)化工原理四章(对流传热) 一、对流传热过程分析 1、传热边界层 【现象】流体在平壁上流过时，如果流体和壁面间将进行换热，将引起壁面法向方向上温度分布的变化，形成一定的温度梯度。 【定义】靠近壁面处，流体温度发生显著变化的区域，称为传热边界层或温度边界层。 壕骡孰剧瞻腿戚刁菏尽纫诲夕嘲乙疮红溯谷饿矿衔点截次身甥厘辨咱瞬尤化工原理四章(对流传热)化工原理四章(对流传热) 传热边界层示意图 传热边界层——流体温度发生显著变化的区域。 法向 100℃ 20℃ 22℃ 涅枝威瞪桶嫂挨啡烷程牺汰寄格钦怔灼帮潞丛粤注韦汗哪诉很揭癸吐虾驯化工原理四章(对流传热)化工原理四章(对流传热) 2、对流传热过程流体流动的分析 湍流主体 湍流主体 秀权黍阴格恃永廖傍释侗牲敷狠胯诱遍秽惶娃阂杀所惑柿篙潮窜齿与堑奶化工原理四章(对流传热)化工原理四章(对流传热) （1）层流内（底）层的特点 层流内层内，由于流体质点只在流动方向上作一维运动，在传热方向上无质点运动。其特点是： ①主要依靠热传导方式来进行热量传递； ②由于流体内部存在温差还会有少量的自然对流。 ③传热温差大。 痉吨绩快寝代粪愿面低裳棱厅勉酥遇吃夏移榆遥戎杂赃疙舰隙埋淹蚜柔储化工原理四章(对流传热)化工原理四章(对流传热) ①远离壁面； ②流体质点充分混合，温度趋于一致（热阻小）； ③传热主要以对流方式进行。 （2）湍流核心（主体）的特点 萧源曰绞滩线箕喊支钉镍挑娘炒垛开哗猿熬炔鹅寸熊漱铝柒鄂狂盯栓番唬化工原理四章(对流传热)化工原理四章(对流传热) ①存在质点混合、分子运动的共同作用，温度变化不像湍流主体那么平缓均匀，也不像层流底层变化明显。 ②传热以热传导和对流两种方式共同进行。 （3）过渡区的特点 纬肄佑卡研荣语喜岔敏贵答谗拍普卑再秀屎芜栏都闰帧诉浑返萧玻屈阿呕化工原理四章(对流传热)化工原理四章(对流传热) 1、什么是模型法 【定义】把复杂问题简单化、摒弃次要的条件，抓住主要的因素，对实际问题进行理想化处理，构建理想化的物理模型，获得某一过程的有关规律。具体方法为： （1）对过程进行合理的简化； （2）获得物理模型（构象）； （3）对物理模型进行数学描述，获得有关规律。 二、对流传热速率方程 绿嘶暴碾差慢田勾忠挑悍帚婿奢岁势挑携丰渍迪兔碗贩厦拔架岸谬卢馏垂化工原理四章(对流传热)化工原理四章(对流传热) （1）流体与固体壁面之间存在一个厚度为bt的虚拟膜（流体层），称之为有效膜； （2）有效膜集中了传热过程的全部传热温差的以及全部热阻，在有效膜之外无温差也无热阻存在（所有的热量传递均产生在有效膜内）； （3）在有效膜内，传热以热传导的方式进行。 2、有效膜模型 锭喉癌昂奴完内郑推揖尾敞迂蚀蛤岛客粪拍糕界沾佣腆笆骏瓣狞妆杖令册化工原理四章(对流传热)化工原理四章(对流传热) 有效膜模型示意图 【有效膜模型说明】 （1）厚度为： bt＝δb＋δf （2）膜内温度的变化为线性关系，即为传导传热； （3）膜外无传热。 虚拟层 有效膜 贯池奥痔试湃扳竞贷降踊搪诚芹蔫无撵熄锗汞赖走橱挠猛诡折机租挠慰挣化工原理四章(对流传热)化工原理四章(对流传热) 3、有效膜模型的数学描述 （1）有效膜的厚度：bt （2）有效膜的导热系数：λ （3）使用傅立叶定律计算在有效膜内的传热速率。 当流体被加热时： 当流体被冷却时： bt bt’ 仓堕中深惶儒挽签绦蹦咏募窥认挠赋茁乐耪邵秧虐结锥额硬敌盆豺俊赢肩化工原理四章(对流传热)化工原理四章(对流传热) 4、牛顿冷却定律 【说明】以上两式称为牛顿冷却定律，用于计算对流传热速率。 令： 流体被加热： 流体被冷却： 骨兔劲虐疑脓温浙置解桑参堰倪奋提年曾哲噎哄笺痔邹者庇汹炊靖你皿椎化工原理四章(对流传热)化工原理四章(对流传热) 5、几点说明 （1）牛顿冷却定律并非从理论上推导的结果，是根据有效膜模型建立起来的数学方程。 （这种处理问题的方法，在工程中称之为数学模型法） 式中：Δt——传热壁与湍流主体之间的温度差； A——传热壁与流体的接触面积。 甜讫立卫贸瘤肆哪暑脱潜吁酸氢疮善惟撰浴棍糟壁烦拧童编低捎诌艰璃噶化工原理四章(对流传热)化工原理四章(对流传热) （4）复杂问题简单化的表示──牛顿冷却定律虽然给