宁夏大学化学化工学院 化工原理电子教案 5.4.2壁面和流体间的对流传热速率 、牛顿冷却定律 流体被冷却时d a=a(T-7),(令=a)流体被加热时, ads d q=a(Tr-t)ds 既然,给热作为通过传热边界层的导热处理,则给热速率方程可仿照导热写为上式 式中dq一局部对流传热速率[W ds-微元传热面积[m2] T一换热器的任一截面上热流体的平均温度[°C] T一换热器任一截面上和热流体相接触一侧的壁面温度[°C] 一传热边界层的导热系数[W·m.°C- 6-传热边界厚度[m] a-给热系数(对流传热系数)(m2C)l 上式方程又称为牛顿冷却定律 a的单位与物理意义 因为a (7-7,)dk(1)当(7-T)=1C;a= dq (2)当(T-T)=1°C;d=1m2]a=d:单位面积的对流传热速率(热通量)。 因为传热是由给热Ⅰ、导热、给热II组成的,而传热是稳定的,以上三个过程均是稳定的。而 给热又是由湍流主体与层流内层的外缘真正的对流传热与层流内层的导热组成的。 在层流内层中,热传导如=-1(,)ds(1) 式中一流体的导热系数[W/(m°C 一与壁面垂直方向的距离[m]: (d)-壁面附近流体层(滞流内层)内的温度梯度『C/m 而对流传热cq=a(T-T)d (2) 11/35/
宁夏大学化学化工学院 化工原理电子教案 11/35/ 5.4.2 壁面和流体间的对流传热速率 一、牛顿冷却定律 流体被冷却时 a T T ds ads T T ds T T dq w w t w ( ) 1 = − − = − = ，（令 a t = ）流体被加热时， dq a T T ds w = ( − ) 既然，给热作为通过传热边界层的导热处理，则给热速率方程可仿照导热写为上式。 式中 dq－局部对流传热速率[ W]； ds－微元传热面积[ 2 m ]； T－换热器的任一截面上热流体的平均温度[ C o ]； Tw －换热器任一截面上和热流体相接触一侧的壁面温度[ C o ]； －传热边界层的导热系数[ −1 −1 W m C o ]； t －传热边界厚度[m]； a－给热系数（对流传热系数）[ ( ) 2 m C W o ]； 上式方程又称为牛顿冷却定律。 二、 的单位与物理意义 因为 T T ds dq a w ( − ) = （1）当（ ds dq T T C a o − w ) =1 ; = （2）当（ T T C ds m a dq o − w ) =1 ; = 1[ ]; = 2 ；单位面积的对流传热速率（热通量）。 因为传热是由给热 I、导热、给热 II 组成的，而传热是稳定的，以上三个过程均是稳定的。而 给热又是由湍流主体与层流内层的外缘真正的对流传热与层流内层的导热组成的。 在层流内层中，热传导 ds dy dt dq w = −( ) （1） 式中 －流体的导热系数[ W (m C) o ]； y－与壁面垂直方向的距离[m]； w dy dt ( ) －壁面附近流体层（滞流内层）内的温度梯度[ C m o / ]。 而对流传热 dq a T T ds w = ( − ) （2）
宁夏大学化学化工学院 化工原理电子教案 (1)、(2)联立消去d、ds、a=-A如(3)此即为a的第二种定义表达式。该式是在 T-T 理论上分析和计算a的基础,当T一T一定,dy愈小a愈大,提高传热速率须从减薄层流内 层厚度入手。 54.3热边界层 、流体在平板上的流动 当温度为L的流体在表面温度为μ的平板上流过时,流体和板间将进行换热。试验表明传热与 流体流动一样,在靠近板面处存在一层层流内层,如下图所 如讲义,在壁面附近存在较大速度梯度(一)的流体层,称为流动边界层,简称边界层。 在壁面附近存在较大温度梯度()的流体层,称为传热边界层。 ①d>, tn-t=0.991-1)t-某处热边界层上的温度。(f稍大于t ③流体在管内流动时,热边界层的发展过程也和流动边界层相似,边界层沿管长增厚,在管中 心处汇合,边界层厚度等于管子半径。但通过很长一段管子后,温度梯度可能消失。 严格讲,O,=5+,很小可忽略,≈5-传热边界层,在此边界层内温度有 显著的变化,即,(薄层内)存在温度梯度,在δ外流体的温度基本相同。 y I流动边界月 Ⅱ传热边界层/ t 12/35/
宁夏大学化学化工学院 化工原理电子教案 12/35/ （1）、（2）联立消去 dq、ds、 w w T T dy dt a − = − ( ) （3）此即为 a 的第二种定义表达式。该式是在 理论上分析和计算 a 的基础，当 T −Tw 一定，dy 愈小 a 愈大，提高传热速率须从减薄层流内 层厚度入手。 5.4.3 热边界层 一、流体在平板上的流动 当温度为 t 的流体在表面温度为 w t 的平板上流过时，流体和板间将进行换热。试验表明传热与 流体流动一样，在靠近板面处存在一层层流内层，如下图所示: 如讲义，在壁面附近存在较大速度梯度（ dy du ）的流体层，称为流动边界层，简称边界层。 在壁面附近存在较大温度梯度（ dy dt ）的流体层，称为传热边界层。 ① t ② 0.99( ) − = − t t t t w w t－某处热边界层上的温度。（ t稍大于t ） ③ 流体在管内流动时，热边界层的发展过程也和流动边界层相似，边界层沿管长增厚，在管中 心处汇合，边界层厚度等于管子半径。但通过很长一段管子后，温度梯度可能消失。 严格讲， t = b + f f 很小可忽略 t b t －传热边界层，在此边界层内温度有 显著的变化，即 t （薄层内）存在温度梯度，在 t 外流体的温度基本相同。 δ Ⅰ流动边界层 Ⅱ 传热边界层 δt 一