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第五章对流换热 Convection 对流换热：流体流过固体壁面时所发生的热量交 换。 牛顿冷却公式：q = h∆t 面积为A 的对流热量: Φ= hA∆tm 约定q及Φ总取正值，因温差也总取正值。 研究对流换热的任务就是要确定表面传热系数h 的具 体算法。 §5.1 对流换热概说 1、影响对流换热的因素： （1）流体流动的起因 强制对流(受迫对流) ：由泵、 风机或其它外部动力造成； 自然对流：由流体内部的密度 差引起，换热相对较弱。 （2）流体有无相变 无相变：换热由流体的显热变化引起； 有相变：潜热在换热中起主要作用，换热较强（沸 腾、凝结） （3）流体的流动状态 层流：流体微团沿主流方向作有规则的分层流动； 湍流：流体各部分之间剧烈混合，换热相对较强。 （4）换热表面的几何因素 管内流动: 管外流动： 热面向上（自然对流）： 热面向下（自然对流）： （5 ）流体物性 密度、动力粘度、导热系数、定压比热容等都影响 对流换热。 水作为冷却介质比空气冷却效率更高； （水冷、空冷） 综上，无相变时，影响换热系数的因素有（对强制 对流）： h f (u,l, ρ,µ,λ, cp ) 圆管内强制对流换热 内部流动 其它形状管道的对流换热 强制对流 外掠平板的对流换热 受迫对流 外掠单根圆管的对流换热 外部流动 外掠圆管管束的对流换热 外掠其它截面柱体的换热 无相变 射流冲击换热 大空间自然对流 自然对流 有限空间自然对流 对流换热 混合对流 大空间沸腾 沸腾换热 管内沸腾 有相变 管内凝结 凝结换热 管外凝结 2、研究对流换热的方法 获得表面传热系数的方法大致有四种： 分析法、实验法、比拟法、数值法。 （1）分析法 对对流问题的偏微分方程及定解条件进行数学求 解，仅限于个别简单的问题，但可揭示各物理量对 表面传热系数的依变关系； 是评价其它方法的结果的标准与依据。 （2）实验法 通过实验获得的表面传热系数的计算式是主要计算 依据。 应用相似原则，可减少实验次数，提高测定结果的 通用性。 （3 ）比拟法 动量传递及热量传递具有共性或类似性，故表面传 热系数及阻力系数有一定相互关系。 此方法在早期曾广泛应用。 比拟法：由比较容易测定的阻力系数来获得相应的 表面传热系数的计算公式。 （4）数值法 数值法在近二十年得到了迅速发展。 和导热相比增加了两个难点： 对流项的离散 动量方程中的压力梯度项 3. 表面传热系数h与温度场的关系。