§5-1 对流换热概述与对流换热微分方程
合集下载
第5章 对流换热
(4) 边界条件 说明对流换热过程的边界特点
为便于分析，只限于分析二维对流换热
假设： a) 流体为连续性介质
b) 流体为不可压缩的牛顿型流体
即：服从牛顿粘性定律的流体； 而油漆、泥浆等不遵守该定 律，称非牛顿型流体
u
y
c) 所有物性参数（、cp、、）为常量
4个未知量:：速度 u、v；温度 t；压力 p
需要4个方程: 连续性方程(1)、动量方程(2)、能量方程(3)
6 对流换热的分类：
(1) 流动起因
自然对流：流体因各部分温度不同而引起的密度差异所产 生的流动
强制对流：由外力（如：泵、风机、水压头）作用所产生
的流动 h强制 h自然
2020/10/18 - 4 -
第5章 对流换热——§5-1 对流换热概述
(2) 流动状态
h湍流 h层流
h相变 h单相
层流：整个流场呈一簇互相平行的流线 （Laminar flow）
（ u
u
u x
v
u y
)
Fx
p x
(
2u x 2
2u y 2
)
（ v
u
v x
v
v ) y
Fy
p y
(
2v x 2
2v y 2
)
c
p
t
u t x
v
t y
2t x2
2t y 2
2020/10/18 - 23 -
第5章 对流换热——§5-2 对流换热问题的数学描述
4个方程，4个未知量 —— 可求得速度场(u,v)和温度场(t)以 及压力场(p), 既适用于层流，也适用于紊流（瞬时值）
根据傅里叶定律：
qw,x
为便于分析，只限于分析二维对流换热
假设： a) 流体为连续性介质
b) 流体为不可压缩的牛顿型流体
即：服从牛顿粘性定律的流体； 而油漆、泥浆等不遵守该定 律，称非牛顿型流体
u
y
c) 所有物性参数（、cp、、）为常量
4个未知量:：速度 u、v；温度 t；压力 p
需要4个方程: 连续性方程(1)、动量方程(2)、能量方程(3)
6 对流换热的分类：
(1) 流动起因
自然对流：流体因各部分温度不同而引起的密度差异所产 生的流动
强制对流：由外力（如：泵、风机、水压头）作用所产生
的流动 h强制 h自然
2020/10/18 - 4 -
第5章 对流换热——§5-1 对流换热概述
(2) 流动状态
h湍流 h层流
h相变 h单相
层流：整个流场呈一簇互相平行的流线 （Laminar flow）
（ u
u
u x
v
u y
)
Fx
p x
(
2u x 2
2u y 2
)
（ v
u
v x
v
v ) y
Fy
p y
(
2v x 2
2v y 2
)
c
p
t
u t x
v
t y
2t x2
2t y 2
2020/10/18 - 23 -
第5章 对流换热——§5-2 对流换热问题的数学描述
4个方程，4个未知量 —— 可求得速度场(u,v)和温度场(t)以 及压力场(p), 既适用于层流，也适用于紊流（瞬时值）
根据傅里叶定律：
qw,x
传热学第五章 对流换热计算
2019/11/12
20
华中科技大学热科学与工程实验室
HUST Lab of Thermal Science & Engineering
③短管 当管子的长径比l/d<60时，属于短管内流动换 热，进口段的影响不能忽视。此时亦应在按 照长管计算出结果的基础上乘以相应的修正
系数Cl。 cl 1 d l 0.7
华中科技大学热科学与工程实验室
HUST Lab of Thermal Science & Engineering
第五章 对流换热计算
§5-1 管(槽)内流体受迫对流换热计算 §5-2 流体外掠物体的对流换热计算 §5-3 自然对流换热计算
2019/11/12
1
华中科技大学热科学与工程实验室
HUST Lab of Thermal Science & Engineering
华中科技大学热科学与工程实验室
HUST Lab of Thermal Science & Engineering
2 管内强制对流换热的准则关系式 ①管内紊流换热准则关系式
迪图斯-贝尔特（Dittus-Boelter）公式
Nu 0.023Re0.8 Prn
特征尺寸为d，特征流速
采用的定性温度是t f tf tf
HUST Lab of Thermal Science & Engineering
大温差情况下计算换热时准则式右边要乘以物 性修正项 。
气体 液体
ct
Tf 1
ct
f f
Tw 0.5
0.11 w
0.25 w
对流换热微分方程
a 令Fo 2 l
定义为傅立叶准数
wl 令Pe a
定义为贝可列准数
l l
5)、傅立叶准数
l 令Nu
Fo
Pe
定义为努谢尔特准数
因此：得到三个热相似准数
a l2
wl a
6)、贝可列准数
7)、努谢尔特准数
l Nu
上面分析将描述对流换热的微分方程组转化为准则数方程：
C
将2系统的物理量置换为1系统的物理量
t t t 2t 2t 2t Ct t CwCt Ca Ct ( w w w ) a ( 2 ) x y z 2 2 2 C Cl x y z Cl x y z t C Ct C Ct t Cl y
第二节 对流换热
一、对流换热基本概念
对流：流体各部分之间发生相对位移所引起的热量传递，只 能在液体和气体中出现。
对流换热 当流体流过固体表面时所发生的热量传递。 对流换热特点： （a）流体与固体表面直接接触；
（b）传热的部分有宏观的相对位移； （c）对流的同时,流体各部分之间还存在着导热。
分析准数方程：
Nu=f（Ho，Eu，Re，Fo，Gr，Pr）
在保证几何相似，动力相似的条件下， 即：几何尺寸成比例， Eu一定时 在稳定流动，稳态传热条件下： Ho 、Fo 不考虑，
则：Nu=f（Re，Gr，Pr）
若强制对流换热， Gr 不考虑 则：Nu=f（Re，Pr） 若自然对流换热， Re 不考虑， 则： Nu=f（Gr，Pr）
对流换热微分方程组 t ( ) n 0
t yபைடு நூலகம்
对流换热微分方程 流体导热微分方程
传热学第5章
•T
w
•t — 热边界层厚度 •与t 不一定相等
•边界层的传热特性： •在层流边界层内垂直于壁面方向上的热量传递主要依 靠导热。湍流边界层的主要热阻为层流底层的导热热阻 。
1对流换热
•层流：温度呈抛物线分 布•湍流：温度呈幂函数分 布
•湍流边界层贴壁处的温度 梯度明显大于层流
•故：湍流换热比层流换热强！
•边界层内：平均速度梯度很大；
•
y=0处的速度梯度最大
6对流换热
•由牛顿粘性定律：
•速度梯度大，粘滞应力大
•边界层外： u 在 y 方向不变化， u/y=0
•粘滞应力为零 — 主流区
•流场可以划分为两个区： •边界层区：N-S方程
•主流区： u/y=0，=0；无粘性理想流体；
•
欧拉方程
•——边界层概念的基本思想
•强迫对流换热 •自然对流换热
7对流换热
•
(2) 流动的状态 •层流 •：主要靠分子扩散（即导热）。
•湍流 •：湍流比层流对流换热强烈
•
(3) 流体有无相变
•沸腾换热 •凝结换热
8对流换热
• (4) 流体的物理性质
• 1）热导率，W/(mK)， 愈大，对流换热愈强烈；
• 2）密度，kg/m3 • 3）比热容c，J/(kgK)。c反映单位体积流体热容
• 与 t 的关系：分别反映流体分子和流体微团的动量
•
和热量扩散的深度
•普朗特数
2对流换热
•综上所述，边界层具有以下特征：
•( • a) (b) 流场划分为边界层区和主流区。
•流动边界层：速度梯度较大，动量扩散主要区域。
•热边界层：温度梯度较大，热量扩散的主要区域
• (c) 流态：边界层分为层流边界层和湍流边界层 。湍流边界层分为层流底层、缓冲层与湍流核心。
w
•t — 热边界层厚度 •与t 不一定相等
•边界层的传热特性： •在层流边界层内垂直于壁面方向上的热量传递主要依 靠导热。湍流边界层的主要热阻为层流底层的导热热阻 。
1对流换热
•层流：温度呈抛物线分 布•湍流：温度呈幂函数分 布
•湍流边界层贴壁处的温度 梯度明显大于层流
•故：湍流换热比层流换热强！
•边界层内：平均速度梯度很大；
•
y=0处的速度梯度最大
6对流换热
•由牛顿粘性定律：
•速度梯度大，粘滞应力大
•边界层外： u 在 y 方向不变化， u/y=0
•粘滞应力为零 — 主流区
•流场可以划分为两个区： •边界层区：N-S方程
•主流区： u/y=0，=0；无粘性理想流体；
•
欧拉方程
•——边界层概念的基本思想
•强迫对流换热 •自然对流换热
7对流换热
•
(2) 流动的状态 •层流 •：主要靠分子扩散（即导热）。
•湍流 •：湍流比层流对流换热强烈
•
(3) 流体有无相变
•沸腾换热 •凝结换热
8对流换热
• (4) 流体的物理性质
• 1）热导率，W/(mK)， 愈大，对流换热愈强烈；
• 2）密度，kg/m3 • 3）比热容c，J/(kgK)。c反映单位体积流体热容
• 与 t 的关系：分别反映流体分子和流体微团的动量
•
和热量扩散的深度
•普朗特数
2对流换热
•综上所述，边界层具有以下特征：
•( • a) (b) 流场划分为边界层区和主流区。
•流动边界层：速度梯度较大，动量扩散主要区域。
•热边界层：温度梯度较大，热量扩散的主要区域
• (c) 流态：边界层分为层流边界层和湍流边界层 。湍流边界层分为层流底层、缓冲层与湍流核心。
传热学第五章对流换热
1.流动边界层（Velocity boundary layer ）
如果流体为没有粘性流体，流体流过平板时，流速在截 面上一直保持不变。 如果流体为粘性流体，情况会如何呢？我们用一测速仪 来测量壁面附近的速度分布。测量发现在法向方向上， 即y方向上，壁面上速度为零，随着y方向的增加，流速 急剧增加，到达一薄层后，流速接近或等于来流速度， 德国科学家普朗特L.Prandtl研究了这一现象，并且在 1904年第一次提出了边界层的、分类 三、对流换热的机理 四、影响因素 五、研究方法 六、h的物理意义
一.定义
流体流过与其温度不同的固体表面时所发生的热量交换称为 对流换热。 对流换热与热对流不同， 既有热对流，也有导热； 不是基本传热方式。 对流换热遵循牛顿冷却定律：
qw tw
x
y
t∞
u∞
图5-1 对流换热过程示意
圆管内强制对流换热 其它形式截面管道内的对流换热 外掠平板的对流换热 外掠单根圆管的对流换热 外掠圆管管束的对流换热 外掠其它截面形状柱体的对流换热 射流冲击换热
外部流动
对 流 换 热
有相变
自然对流(Free convection) 混合对流 沸腾换热 凝结换热
大空间自然对流 有限空间自然对流
大容器沸腾 管内沸腾 管外凝结 管内凝结
λ ∂t 换热微分方程（描写h的本质，hx = − ∆t ( ∂y ) y =0 dA） 连续性方程（描写流体流动状态，即质量守恒） 动量微分方程（描写流动状态，即动量守恒） 能量微分方程（描写流体中温度场分布）
对流换热微分方程组 先作假设： （1）仅考虑二维问题； （2）流体为不可压缩的牛顿流体，稳定流动； （3）常物性，无内热源； （4）忽略由粘性摩擦而产生的耗散热。 以二维坐标系中的微元体为分析对象，根据热力学第一定 律，对于这样一个开口系统，有：
第五章 对流换热(2013)
固体表面温度：tw （tw≠tf） 流体与固体之间的对流换热热密度q ：
q (tw t f )
或
(tw t f )
(tw t f )
(W / m2 )
( W / m2 )
q (t f tw )
式中， 为常数，称为对流换热系数，单位为W/(㎡·℃)， 物理意义：固体表面温度和流体温度之差为1℃时，单位面积 固体表面和流体的换热量。
(1)流动起因 自然对流：流体因各部分温度不同而引起的密度差异所产生 的流动。
强制对流：由外力（如：泵、风机、水压头）作用所产生的 流动。
h强制 h 自然
材料成型传输原理－－热量传输
(2)流动状态
h湍流 h层流
层流：整个流场呈一簇互相平行的流线 湍流：流体质点做复杂无规则的运动
(3)流体有无相变
x方向 d 内从右侧面导热传出微元 体的热量：
t Q3 x (t )dydzd x x
材料成型传输原理－－热量传输
x方向 d 内从左侧面对流传入微元 体的流体体积：
udydzd
x方向 d 内从左侧面对流传入微元体 的热量（热焓）：
udydzd c t
温度场取决于流场。
速度场和温度场由对流换热微分方程组确定： 质量守恒方程、动量守恒方程、能量守恒方程
材料成型传输原理－－热量传输
七、对流换热系数的确定方法
（1）微分方程式的数学解法
a）精确解法（分析解）：根据边界层理论，得到边界层微分方程组 →常微分方程→求解 b）近似积分法： 假设边界层内的速度分布和温度分布，解积分方程。 c）数值解法：近年来发展迅速 可求解很复杂问题：三维、紊流、变物性、超音速
熔化换热(melting heat transfer) 凝固换热(solidification heat transfer) 升华换热(sublimation heat transfer)
q (tw t f )
或
(tw t f )
(tw t f )
(W / m2 )
( W / m2 )
q (t f tw )
式中， 为常数，称为对流换热系数，单位为W/(㎡·℃)， 物理意义：固体表面温度和流体温度之差为1℃时，单位面积 固体表面和流体的换热量。
(1)流动起因 自然对流：流体因各部分温度不同而引起的密度差异所产生 的流动。
强制对流：由外力（如：泵、风机、水压头）作用所产生的 流动。
h强制 h 自然
材料成型传输原理－－热量传输
(2)流动状态
h湍流 h层流
层流：整个流场呈一簇互相平行的流线 湍流：流体质点做复杂无规则的运动
(3)流体有无相变
x方向 d 内从右侧面导热传出微元 体的热量：
t Q3 x (t )dydzd x x
材料成型传输原理－－热量传输
x方向 d 内从左侧面对流传入微元 体的流体体积：
udydzd
x方向 d 内从左侧面对流传入微元体 的热量（热焓）：
udydzd c t
温度场取决于流场。
速度场和温度场由对流换热微分方程组确定： 质量守恒方程、动量守恒方程、能量守恒方程
材料成型传输原理－－热量传输
七、对流换热系数的确定方法
（1）微分方程式的数学解法
a）精确解法（分析解）：根据边界层理论，得到边界层微分方程组 →常微分方程→求解 b）近似积分法： 假设边界层内的速度分布和温度分布，解积分方程。 c）数值解法：近年来发展迅速 可求解很复杂问题：三维、紊流、变物性、超音速
熔化换热(melting heat transfer) 凝固换热(solidification heat transfer) 升华换热(sublimation heat transfer)
对流换热
表示自然对流： Nu = f (Gr, Pr) = CGrm Pr n
对流换热准则关系式计算换热量：（注意适用条件） 注意适用条件） 注意适用条件 例如，当流体在管内作受迫流动，且其
Prf ＝0.6～120时，可选用下述准则式：
层流 Re ＜2300时，
Nuf = 0.15 Ref
0.33
Prf
0.34
ρ
ηc p v pr = = λ a ——流体的动力粘性系数 [kg/(m·s)]；
c p ——流体的定压比热容[J/(kg·K)]；
λ
——流体导热系数[W/(m·℃)]； a ——热扩散率（m2/s）； a——运动粘度（m2/s）。
• 换热面的形状和大小及位置 影响流体的流动情况，边界层的形成、发展 产生显著影响，从而影响对流换热。 • 流体有无相变 发生流体集态改变（或相变），如液体受热沸 腾或蒸汽遇冷凝结的对流换热过程，称为相变换热。 相变换热较强烈。 问题：什么是对流换热？影响因素？
四、 相变换热
工程中常遇到的相变对流换热过程有：液体受热沸腾 和蒸汽放热凝结 （一）凝结换热 膜状凝结：蒸汽同低于其相应压力下的饱和温度的冷 壁面接触时，放出汽化潜热而凝结成液体附着在冷壁 面上。如果润湿性液体能很好地润湿壁面，在冷壁面 上铺展成一层完整的液膜，称为膜状凝结。 珠状凝结：非润湿性液体的蒸汽凝结时，凝结液体在 冷壁面上凝聚成一颗颗小液珠，而不形成连续的液膜， 这种凝结称为珠状凝结。
∂u ∂v ∂ (ρu ) ∂(ρv ) + =0 + =0 ⇒ 连续性方程： ∂x ∂y ∂x ∂y
y
方向的动量
而 x 方向和 克斯方程)
y
方向的动量方程为：(纳维－斯托
传热学第五章_对流换热原理-1
Velocity = v Velocity = 0
Velocity Temperature
Boundary Boundary
Layer
Layer
HOT SURFACE, TEMP = TH
3. 热边界层厚度δt和流动边界层厚度δ的区 别与联系
(2) 边界层产生原因：
由于粘性的作用，流体与 壁面之间产生一粘滞力， 粘滞力使得靠近壁面处的 速度逐渐下降，最后使壁 面上的流体速度降为零， 流体质点在壁面上产生一 薄层。随着流体的流动， 粘滞力向内传递，形成的 薄层又阻碍邻近流体层中 微粒运动的作用，依此类 推，形成的薄层又阻碍邻 近流体层微粒运动，到一 定程度，粘滞力不再起作 用。
➢ 如果流体为粘性流体，情况会如何呢？我们用一测速仪来 测量壁面附近的速度分布。测量发现在法向方向上，即y 方向上，壁面上速度为零，随着y方向的增加，流速急剧 增加，到达一薄层后，流速接近或等于来流速度，普朗特 研究了这一现象，并且在1904年第一次提出了边界层的概 念。
普朗特在仔细观察了粘性流体流过固体表面的特性后提出了 突破性的见解。他认为，粘滞性起作用的区域仅仅局限在 靠近壁面的薄层内。在此薄层以外，由于速度梯度很小粘 滞性所造成的切应力可以略而不计，于是该区域中的流动 可以作为理想流体的无旋流动。这种在固体表面附近流体 速度发生剧烈变化的薄层称为流动边界层(又称速度边界 层)．图5—5示出了产生流动边界层的两种常见情形。如 图5—5a所示，从y＝o处u＝0开始，流体的速度随着离开 壁面距离y的增加而急剧增大，经过一个薄层后u增长到接 近主流速度。这个薄层即为流动边界层，其厚度视规定的 接近主流速度程度的不同而不同。通常规定达到主流速度 的99％处的距离y为流动边界层的厚度，记为δ 。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
牛顿公式
Q h A t
只是对流换热系数h的一个定义式，它并没有揭示h 与
影响它的各物理量间的内在关系，研究对流换热的任务就是 要揭示这种内在的联系，确定计算表面换热系数的表达式。
Heat Transfer
建筑工程系
Construction Engineering Department
Logo
Heat Transfer
建筑工程系
Construction Engineering Department
Logo
(3) 流体有无相变
单相换热： 相变换热：凝结、沸腾、升华、凝固、融化
(4) 换热表面的几何因素：
内部流动对流换热：管内或槽内
外部流动对流换热：外掠平板、圆管、管束
Heat Transfer
( dxdy) dxdy
Heat Transfer
建筑工程系
Construction Engineering Department
Logo
微元体内流体质量守恒(单位流体质量的变化。
即：
( u ) ( v ) dxdy dxdy dxdy x y
Logo
二、 对流换热的特点 (1) 对流换热的特点 １）必须有流体的宏观运动，必须有温差； ２）对流换热既有热对流，也有热传导； ３）流体与壁面必须有直接接触； ４）没有热量形式之间的转化.
Heat Transfer
建筑工程系
Construction Engineering Department
Heat Transfer
建筑工程系
Construction Engineering Department
Logo
§ 5-1 对流换热概述与对流换热微分方程 本节重点 １．对流换热的概念：流体固体壁面； 2．对流换热中，导热和对流同时起作用； 3．对流换热的影响因素：，h——过程量； 4．对流换热系数如何确定：
Logo
1、质量守恒方程(连续性方程) 流体的连续流动遵循质量守恒规律
从流场中 (x, y) 处取出边长为 dx、dy 的微元体（z方向为单位长度），如图所示， 质量流量为M [kg/s]
Heat Transfer
建筑工程系
Construction Engineering Department
Logo
Heat Transfer
建筑工程系
Construction Engineering Department
Logo
•自然界普遍存在对流换热，它比导热更复杂。
•到目前为止，对流换热问题的研究还很不充分。(a) 某 些方面还处在积累实验数据的阶段；(b) 某些方面研究 比较详细，但由于数学上的困难；使得在工程上可应用 的公式大多数还是经验公式（实验结果）
Heat Transfer
建筑工程系
Construction Engineering Department
Logo
(1) 流动起因 自然对流：流体因各部分温度不同而引起的 密度差异所产生的流动
强制对流：由外力（如：泵、风机、水压头） 作用所产生的流动
h强制 h 自然
Heat Transfer
建筑工程系
运动粘度
[ m 2 s]
密度
[kg m3 ]
[1 K ]
2 [ N s m ] 动力粘度
体胀系数
1 v 1 v T p T p
Heat Transfer
建筑工程系
Construction Engineering Department
Heat Transfer
建筑工程系
Construction Engineering Department
Logo
温度梯度或温度场取决于流体热物性、流动状况（层流或 紊流）、流速的大小及其分布、表面粗糙度等 温度 场取决于流场。 速度场和温度场由对流换热微分方程组确定：
质量守恒方程、动量守恒方程、能量守恒方程
Heat Transfer
建筑工程系
Construction Engineering Department
Logo
对流换热分类
Heat Transfer
建筑工程系
Construction Engineering Department
Logo
七、对流换热过程微分方程式
当粘性流体在壁面上流动时，由于粘性的作用， 在贴壁处被滞止 ， 处于无滑移状态（即： y=0,
Logo
研究对流换热的方法： （1）分析法
（2）实验法 （3）比拟法 （4）数值法
Heat Transfer
建筑工程系
Construction Engineering Department
Logo
五、影响对流换热系数的因素 h
流体流动的起因
流体有无相变
流体的流动状态
换热表面的几何因素
流体的物理性质
Heat Transfer
建筑工程系
Construction Engineering Department
Logo
八、对流换热问题的数学描述 本节要求： 掌握对流换热问题完整的数学描写：对流换热微 分方程组及定解条件；对流换热微分方程组：连 续性方程+动量微分方程+能量微分方程； 熟悉能量微分方程的推导方法及思路：对微元体 应用能量守恒定律和傅里叶导热定律； 掌握对流换热微分方程组中各项的意义。
Logo
三、对流换热的基本计算式 牛顿冷却式:
Φ hA(t w t ) W
q Φ A
2 h(tw t ) W m
Heat Transfer
建筑工程系
Construction Engineering Department
Logo
四、 表面传热系数（对流换热系数）
Building Energy Efficiency is the Wave of the Future !
Heat Transfer
传热学
建筑环境与设备工程专业主干课程之一 !
§5 对流换热分析
Chapter5 The Analysis of Convection Heat Transfer
建筑工程系
u=0）
在这极薄的贴壁流体层中，热量只能以导热方式
传递。
根据傅里叶定律：
t q y
y=0
t
y
y 0
为贴壁处壁面法线方向上的流体 温度变化率, 为流体的导热系 数。
Heat Transfer
建筑工程系
Construction Engineering Department
Heat Transfer
M x udy
建筑工程系
Construction Engineering Department
Logo
同理，单位时间内、沿 y 轴方向流入微元 体的净质量：
M y M y dy ( v) dy dxdy y y M y
单位时间内微元体内流体质量的变化:
h f ( v, t w , t f , , c p , , , , l , Ω )
Heat Transfer
建筑工程系
Construction Engineering Department
Logo
六、 对流换热的分类： 对流换热：导热 + 热对流；壁面+流动 由于流动起因的不同，对流换热分为强制对流换热与 自然对流换热两大类； 粘性流体存在着层流及湍流两种不同的流态，分为层 流对流换热与湍流对流换热； 按照流体与固体壁面的接触方式，对流换热可分为内 部流动换热和外部流动换热；内部流动对流换热：管 内或槽内外部流动对流换热：外掠平板、圆管、管束 按照流体在换热中是否发生相变可分为单相流体对流 换热和相变对流换热；单相换热和相变换热：凝结、 沸腾、升华、凝固、融化等。
y 0
t h＝－ t y
y 0
换热微分方程式给出了计算对流换热壁面上热流密度的公 式，也确定了对流换热系数与流体温度场之间的关系。 求解一个对流换热问题，获得该问题的对流换热系数或 交换的热流量，就必须首先获得流场的温度分布。 换热系数与流场的温度分布有关，因此，它与流速、流 态、流动起因、换热面的几何因素、流体物性均有关。
Construction Engineering Department
Logo
本章内容要求：
重点内容：对流换热及其影响因素；牛顿冷却 公式；用分析方法求解对流换热问题的实质； 边界层概念及其应用；相似原理；无相变换热 的表面传热系数及换热量的计算。
掌握内容：对流换热及其影响因素；用分析方 法求解对流换热问题的实质。
Heat Transfer
建筑工程系
Construction Engineering Department
Logo
分别写出微元体各方向的质量流量分量：
X方向：
M x M xdx M x dx x
单位时间内、沿x轴方向流入微元体的净质 量：
M x ( u) M x M xdx dx dxdy x x
h Φ ( A(t w t ))
积上、单位时间内所传递的热量。
W (m C)
2
h —— 当流体与壁面温度相差1度时、每单位壁面面
如何确定h及增强换热的措施是对流换 热的核心问题。
Heat Transfer
建筑工程系
Construction Engineering Department
、c h (单位体积流体能携带更 多能量)
h (有碍流体流动、不利于热对流)
Heat Transfer