西北大学化工原理课件 第三节 对流给热 对流传热是在流体流动过程中发生的热量传递现象，它是 依靠流体质点的宏观移动进行热量传递的，故与流体的流动情 况密切相关。 工业上遇到的对流传热，常指间壁式换热器中两侧流体与 固体壁面之间的热交换。也就是流体将热量传给固体壁面，或 由壁面将热量传给流体的过程称为对流传热（或对流给热，放 热)。它是对流与导热的联合作用的结果 热 对流分为自然对流和强制对流。 →冷 下面要介绍详细情况
西北大学化工原理课件 对流传热是在流体流动过程中发生的热量传递现象，它是 依靠流体质点的宏观移动进行热量传递的，故与流体的流动情 况密切相关。 对流分为自然对流和强制对流。 下面要介绍详细情况。 下面要介绍详细情况。 热 冷 工业上遇到的对流传热，常指间壁式换热器中两侧流体与 固体壁面之间的热交换。也就是流体将热量传给固体壁面，或 由壁面将热量传给流体的过程称为对流传热（或对流给热，放 热）。它是对流与导热的联合作用的结果
西北大学化工原理课件 e= 一、对流给热过程的分析 1、对流对传热的贡献 流体的宏观运动加快了传热速度。我们以流体与壁面的给热 为例来说明。设有一冷平壁，其壁面温度为t,热流体流过平壁 被冷却。 流动方向x 静止 To
西北大学化工原理课件 一、对流给热过程的分析 1、对流对传热的贡献 流动方向x 流体的宏观运动加快了传热速度。我们以流体与壁面的给热 为例来说明。设有一冷平壁，其壁面温度为 ，热流体流过平壁 被冷却。 wt wt y 静止 T0 wt Q ↓
西北大学化工原理课件 (1)当流体静止时，=0，流体只能以传导方式将热量传 给壁面。流体温度T在垂直于壁面方向呈直线分布。也就是 说y方向上有温度梯度，满足 2=-1(T)4,水平方向无热 ∂V 量传递。此时与固体导热完全一样，入指流体的导热系数。 δ (2)当流体处于层流时，由于在与流动相垂直的方向上没 有流体质点的运动，热量仍然只能靠传导传递。为了考察流动 对传热的贡献，取一流体微元做热量衡算：
西北大学化工原理课件 （1）当流体静止时，u=0，流体只能以传导方式将热量传 给壁面。流体温度 T 在垂直于壁面方向呈直线分布。也就是 说 y方向上有温度梯度，满足 ，水平方向无热 量传递。此时与固体导热完全一样， 指流体的导热系数。 δ λ δ λ λt t T y T q w y Δ = − = ∂∂ = − = 0 0 ( ) A y T Q ( ) ∂∂ = − λ （2）当流体处于层流时，由于在与流动相垂直的方向上没 有流体质点的运动，热量仍然只能靠传导传递。为了考察流动 对传热的贡献，取一流体微元做热量衡算： λ
西北大学化工原理课件 进 进 6 2出 出 t 流动的方向 9水进 A进+9直进A直=9水出A出+9直出A直 因为是热流体，在流动过程方向上流出微元体的流体温度 定小于流入微元体流体的温度，即： 那么， 9水进A进>9水出A出 q直进 A直<9直出A直
西北大学化工原理课件 q 水进 A进 + q 直进 A直 = q 水出 A出 + q 直出 A直 因为是热流体，在流动过程方向上流出微元体的流体温度 一定小于流入微元体流体的温度，即： q 水进 A进 > q 水出 A出 qA qA 直进 直 直出 直 < 流动的方向 δ Q进 Q出 进 出 t y 那么
西北大学化工原理课件 也就是说垂直方向上热流密度沿y轴负方向是增加的 温度梯度也随之增加，沿y向减小，这时，温度分布不再呈线 性分布，而是如上图形式，但流体传给壁面的q仍可以由傅 立叶定律确定：（y=0时，u=0) 即：在温差相同(T一T) 的情况下，流体的流动增大 了壁面的温度，使壁面处9流>9静
西北大学化工原理课件 也就是说垂直方向上热流密度沿 y 轴负方向是增加的。 温度梯度也随之增加，沿y向减小，这时，温度分布不再呈线 性分布，而是如上图形式，但流体传给壁面的 q 仍可以由傅 立叶定律确定：(∵ y = 0时，u = 0) δ λ λ w y T T yT q − ≠ ∂∂ = − = 0 0 ( ) 0 0 ( ) ( ) = = ∂∂ > = − ∂∂ = − y y yT q yT q 流 λ 静 λ 即：在温差相同 的情况下，流体的流动增大 了壁面的温度，使壁面处 ( ) T0 −Tw q 流 > q 静