第六章--对流传热原理713.pptVIP

* 传热学实验课实验内容：“物质导热系数测定”实验讲义：实验指导书要 求：实验前必须预习讲义 每次8人，2人 一 组实验指导：段占春 老师时 间：下周一晚上：6：40~9：30 下周二下午：2：00~5：00， 晚上：6：40~9：30  下周三晚上：6：40~9：30 地 点：车辆实验楼四楼415 室课代表把时间安排交实验老师，以便提前准备。 作业 思考6-3，6-6, 6-7 对流传热：是指随着流体不同部位的相对位移，把热量由一处传输到另一处的热量传递现象。 对流传热量: 对流传热系数h反映的对流换热的强弱，单位是W/(m2.K)。 * 1、采用电阻加热器加热鱼池中的水，已知水的温度保持38℃，水与加热器表面之间的表面换热系数约为250W/(m2.K)，加热器表面温度不能超过50℃，确定电加热器的功率。 前面讲过的2道例题： 2、已知某加热炉炉墙厚度为0.3m，外表面温度为50℃，墙外空气温度为25 ℃，外表面对流传热系数 ， 求稳态情况下墙的内表面温度 。 第六章 对流换热原理 * 研究对流换热的中心任务是确定对流换热系数h。 这是表面传热系数的定义式，但是此定义的h是平均值，其含义是当tW-tf确定的前题下在A上的平均值。 其中tf的选取： ①外部流动，取主流温度； 在讨论提高h的途径时，有必要考查局部换热系数 。 §6-1 对流换热概述 一、h值的意义 由牛顿冷却公式； 得 局部换热系数定义式： 对于传热面积A的传热量： 这就是h与hx间的关系， 其中x的含义仅是局部位置的意思。 只有在tW，tf温度场与x无关时才有 ②内部流动，取通道横截面流体平均温度； ③自然对流，取远离壁面流体温度。 * 如图所示，以流体流过平板被冷却为例，已知流体流过平板x距离时，热流密度为qx, 壁面温度为 tW,x，流体的温度tf,x，试确定表面传热系数。 (a) 流体流过平板的对流换热过程 当粘性流体沿壁面流动时，贴壁层流体速度为零，只能以导热的方式传递热量。 (b) 由(a)和(b)得 这就是对流换热微分方程式。 由对流换热微分方程式可知，对流换热系数与流体内温度t的分布即温度场有关，而温度场与流体的速度分布(即速度场)密切相关，而速度场又与流体流动的动量有关，即与压力场有关，所以流体的对流传热系数受多因素影响。 二、对流换热微分方程式 根据牛顿冷却定律，则有 由傅里叶导热定律，则有 y x t u 贴壁流体 y → 0 x q x * 三、影响对流换热系数的因素 通过对流换热微分方程式分析，可以将影响对流换热系数的因素归纳为以下四个方面： 理论分析和实验研究都证明，流体的流动状态对h的大小影响很大。由流体力学知道流体有两种稳定的流动状态：层流和紊流（或称为湍流） （一）流动状态与流动起因 层流：流体质点（微团）平行于流道轴心线方向流动，形成平行于轴心线的流线，没有跨越流线的分速度。 在层流流动中，流体微团的轨迹没有明显的不规则脉动。相邻流体层间只有分子热运动造成的动量交换。 对于层流垂直于流道轴心线方向的热量传递，只能依靠流体分子的迁移运动（分子扩散）即热传导方式。 * 显然，h紊h 层。 紊流：流体质点运动的流线是杂乱无章的，不仅有沿流道轴心线方向的流动，还存在着跨越流道轴心线方向的分速度，使得相邻流层之间不断的相互扰动、混合，形成涡旋流动。 对于紊流流动，大大增强了垂直于流道轴心线方向（流道壁面法线方向）的热量传递，因此，紊流时的热量传递：1、依靠导热方式；2、依靠涡旋滚动（起主要作用，比分子扩散传递快得多） * * 第六章  可见流动起因对h的影响，是通过流速→流态来影响的。 流体流动的起因有两种： 流体受泵或风机的压力推动而产生流动，这种流动称为强迫流动（强迫对流）； 由于流体内部存在温度差，温度较高的流体的密度小于温度较低的流体的密度。在重力场内这种密度差就会产生浮升力，作用于流体而使流体流动，称为自由流动或自然流动、自然对流。 所以，对流换热分为两种： （1） 强迫对流换热：流动速度极高，多数为紊流，h 迫大。 总之h 迫＞h 自。 流体的物理性质对h的影响很大，实验证实，不同的物理性质的流体，在相同条件下的对流