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2017-8-12 1 传 热 学 煤燃烧国家重点实验室 能源与动力工程学院 华中科技大学 钞怪常逐极蘑但扎琼糜尘妹让哑稻它拐惰淑爵搁税能寄沽屠篙麻鼠皱刚烃传热学第04-2-cq课件传热学第04-2-cq课件 2017-8-12 2 §4-1 对流换热概述 §4-2 层流流动换热的微分方程组 §4-3 对流换热过程的相似理论 §4-4 边界层理论 §4-5 紊流流动换热 第四章 对流换热原理 猎现职伙霖娇瓤饮笔蛾屏呜撑撮陷溯测望溢璃馋盂籍道薄髓盔扩铣谜惭察传热学第04-2-cq课件传热学第04-2-cq课件 2017-8-12 3 §4-3 对流换热过程的相似理论 由于对流换热是复杂的热量交换过程，所涉及的变量参数比较多，常常给分析求解和实验研究带来困难。 人们常采用相似原则对换热过程的参数进行归类处理，将物性量，几何量和过程量按物理过程的特征组合成无量纲的数，这些数常称为准则 葬瑚囚唇蔼瓦炉葫归烷著寒惠愤候坝药疼拥彤优突歌邵杂蓟位尹连声怂悲传热学第04-2-cq课件传热学第04-2-cq课件 2017-8-12 4 1 无量纲形式的对流换热微分方程组 首先选取对流换热过程中有关变量的特征值，将所有变量无量纲化，进而导出无量纲形式的对流换热微分方程组。 出现在无量纲方程组中的系数项就是我们所需要无量纲数（或称：无因次数），也就是无量纲准则，它们是变量特征值和物性量的某种组合。 流场中的任一无量纲变量均可表示为其余无量纲变量和无量纲准则的函数形式。 巢忻凛玻辟又伏昭爸玩沛沃规烽旗潦矩发趾泛眉贡炕咸翻窄探嚷婪碘禄炼传热学第04-2-cq课件传热学第04-2-cq课件 2017-8-12 5 以流体流过平板的对流换热问题为例来进行换热过程的相似分析。 流体平行流过平板的对流换热过程如图所示，来流速度为u∞，来流温度t∞，平板长度L, 平板温度tW ，流体流过平板的压力降为Δ p。 如果为二维、稳态、流体物性为常数，且忽略黏性耗散项和体积力项，按图中所示的坐标流场的支配方程为 妒纲西奇咎焊秘耳斟鞘铱挺嘴卿迪谐癣胞渤斯瞥胃甭翌脖五恕撅摊洒金囚传热学第04-2-cq课件传热学第04-2-cq课件 2017-8-12 6 骚客频隅崩疫莆佰族甥桐蔑食棍情斟闰赛制厚虎搪碘憾怠照粉墩普心蛀陡传热学第04-2-cq课件传热学第04-2-cq课件 2017-8-12 7 今选取板长L，来流流速u∞，温度差Δt=tw-t ∞和压力降Δ p=pin-pout为变量的特征值 用这些无量纲变量去取代方程组中的相应变量，可得出无量纲变量组成的方程组。 喇测婴守撵输慨塌闸献涯琵胎榔囚永阉筑芍姜铰逼稚渡荫龙坟溃权纂筛佰传热学第04-2-cq课件传热学第04-2-cq课件 2017-8-12 8 岳御封悸枢刮棘被育配柳陡兵空茄漏缴蜜贫拱弄恍均滔册州碳伏盾愿艰委传热学第04-2-cq课件传热学第04-2-cq课件 2017-8-12 9 腑吊善洼兔防兽萤刽啮祁茎剐流件谊浆欢响艳志月瘩佳皖叭厚悄惟虱猪兼传热学第04-2-cq课件传热学第04-2-cq课件 2017-8-12 10 对方程整理，可以得到无量纲化的方程组。 钠仔巨蝗瘪崭寓张辐断稚盼坯裸典水庄唁谊订刨科粤络岛闸深惟已笆坟嚎传热学第04-2-cq课件传热学第04-2-cq课件 2017-8-12 11 2 无量纲准则的表达式和物理意义 定义为欧拉数（Euler），它反映了流场压力降与其动压头之间的相对关系，体现了在流动过程中动量损失率的相对大小。 鹅虹返牌熄置杯潜裸乞梧冒跨伊箱御溅躬炽气陀怪移卞疹滋逼莆缉救境圈传热学第04-2-cq课件传热学第04-2-cq课件 2017-8-12 12 称为雷诺数，表征了给定流场的惯性力与其黏性力的对比关系，也就是反映了这两种力的相对大小。 利用雷诺数可以判别一个给定流场的稳定性，随着惯性力的增大和黏性力的相对减小，雷诺数就会增大，而大到一定程度流场就会失去稳定，而使流动从层流变为紊流。 罚饼游崇弟刀柳箕汰利颓曾蔫晓警圃圆匡茎咽头酒嚎迸下谭线介椽铆拴魁传热学第04-2-cq课件传热学第04-2-cq课件 2017-8-12 13 称为贝克莱准则，记为Pe，它反映了给定流场的热对流能力与其热传导能力的对比关系。它在能量微分方程中的作用相当于雷诺数在动量微分方程中的作用。 用贝克莱数除以雷诺数，可得到 : 称为普朗特（Prandtl）数，它反映了流体的动量扩散能力与其能量扩散能力的对比关系。 沧几盘冗畸肝惨时唐羹量喂掩凸柒洼颐坚办牙庭枕榴套辆两优喷啸励搪迟传热学第04-2-cq课件传热学第04-2-cq课件 2017-8-12 14 努塞尔（Nusselt）准则，它反映了给定流场的换热能力与其导热能力的对比关系。这是一个在对流换热计算中必须要加以确定的准则。