西北大学化工原理课件 (3)当流体以湍动状态流过平壁时，由于湍流的特征为轴向 脉动，该湍流脉动促使流体在轴向上剧烈混合，所以在湍流中心 可以认为无传热阻力，即温度梯度小，主温度趋于均匀。 第一章讲过，当流体流动为湍流时，无论流体主体的湍动多 大，紧邻壁面处总有一薄层称层流内层（动画演示），此薄层内在 垂直于流体流动方向上的热量传递，仍是以热传导的方式进行。 热阻主要集中在层流内层，在层流内层才有明显的温度梯度。很 显然，在壁面附近的温度梯度更大，热流密度也将更大。 从前面分析可看见，不论层流或湍流，流体对壁面的热流密 度都因流动而增大
西北大学化工原理课件 （3）当流体以湍动状态流过平壁时，由于湍流的特征为轴向 脉动，该湍流脉动促使流体在轴向上剧烈混合，所以在湍流中心 可以认为无传热阻力，即温度梯度小，主温度趋于均匀。 从前面分析可看见，不论层流或湍流，流体对壁面的热流密 度都因流动而增大。 第一章讲过，当流体流动为湍流时，无论流体主体的湍动多 大，紧邻壁面处总有一薄层称层流内层(动画演示)，此薄层内在 垂直于流体流动方向上的热量传递，仍是以热传导的方式进行。 热阻主要集中在层流内层，在层流内层才有明显的温度梯度。很 显然，在壁面附近的温度梯度更大，热流密度也将更大
西北大学化工原理课件 2、强制对流和自然对流 自然对流 强制对流：流体在外力作用下产生的 对流 宏观（强迫）流动。 自然对流：流体内温差的存在，引起 密度差，密度大的往下， T 密度小的往上。 电热炉烧水 下面对自然对流作简单介绍： 设备（略） 设壁面温度为T壁面b处流 体密度为p,离壁面一段距离 ☑处的密度为P温度为t
西北大学化工原理课件 2、强制对流和自然对流 对流{强制对流：流体在外力作用下产生的 宏观（强迫）流动。 下面对自然对流作简单介绍： 设备（略） 设壁面温度为Tw壁面b处流 体密度为 ，离壁面一段距离 处的密度为 温度为 。 ρ' ρ T w b a t t ρ' a ρ 电热炉烧水 自然对流 自然对流：流体内温差的存在，引起 密度差，密度大的往下， 密度小的往上
西北大学化工原理课件 T。+t 那么流体平均温度：tm 2 p=p'(1+B△t') 这里B一为流体的体积膨胀系数。△t'=tm一t 对理想气体：B= 1 对液体B可查有关的表。 a点形成的压强 Pa=pgL b点形成的压强 Po=p'gL a,b点形成的压差： Ap=P.P,=pgL- -r8 1+B△t
西北大学化工原理课件 那么流体平均温度： 2 w m T t t + = ρ = ρ'( 1 + βΔ t') 这里 β ——为流体的体积膨胀系数。 T 1 β = 对液体 可查有关的表。 β t t t Δ '= m − 点形成的压强 点形成的压强 p a = ρgL b p = ρ ′gL 1 ' ' ( 1 ') t gL t gL t p p a p b gL + Δ Δ = + Δ Δ = − = − β ρ β β ρ ρ a b a , b 对理想气体： 点形成的压差：
西北大学化工原理课件 当△较小时， △P≈gL BAt''o un,un 为自然对流 2 的流动速度。 umc√2BgL△t' 压强的产生，发生了自然对流（如前一节所说的环流） Al'=Im-1=Iw+t t tw-t 2 2 4.2gL2'-2gLa6这里a1=.-) 从此式可知：流体内部只要有温差，就一定有环流，这种 由温度引起的流动称为自然对流。所以，在流体中传导过程 必伴有自然对流。 自然对流的强弱与加热面的位置密切相关。(P243页) 因此通常暖气片装在房间下部，空调置于上部
西北大学化工原理课件 当 较小时， Δt' n n u u gL t p ; 2 ' 2 ≈ Δ ∝ Δ β ρ 为自然对流 的流动速度。 u 2 gL t ' n ∝ β Δ 压强的产生，发生了自然对流（如前一节所说的环流） 2 2 ' t t t t t t t t w w m − − = + Δ = − = gL t( ) t t t t t u gL w w n = Δ Δ = − − ∴ ∝ β 2β 这里 2 2 从此式可知：流体内部只要有温差，就一定有环流，这种 由温度引起的流动称为自然对流 。所以，在流体中传导过程 必伴有自然对流。 自然对流的强弱与加热面的位置密切相关。（P243页） 因此通常暖气片装在房间下部，空调置于上部
西北大学化工原理课件 二、对流给热过程的数学描述 1、牛顿冷却定律和给热系数 对流给热（如图)是一个复杂 冷流体 传热蹈 热 流 的过程，影响其传热的速率的因素 体 很多。因此，对流给热的纯理论计 算相当因难。目前，工程计算仍按 下面的半经验方法处理。 根据传递过程的普遍关系，壁 面对流体加热或冷却的对流给热速 率可表达成：
西北大学化工原理课件 对流给热（如图）是一个复杂 的过程，影响其传热的速率的因素 很多。因此，对流给热的纯理论计 算相当困难。目前，工程计算仍按 下面的半经验方法处理。 二、对流给热过程的数学描述 1、牛顿冷却定律和给热系数 热 流 体 tW t TW T 冷 传热壁 流 体 根据传递过程的普遍关系，壁 面对流体加热或冷却的对流给热速 率可表达成：