第三节对流传热 对流传热过程分析 牛顿冷却定律 对流传热系数及其影响因素 四、对流传热系数的因次分析
第三节 对流传热 一、对流传热过程分析 二、牛顿冷却定律 三、对流传热系数及其影响因素 四、对流传热系数的因次分析
由于对流传热的多样性,有必要将问题分类加以研究。 冷凝传热 有相变传热 沸腾传热 对流传热 自然对流 无相变传热 管外对流 强制对流 非圆管道 管内对流〈弯管 湍流 圆形直管〈过渡流 滞流
冷凝传热 有相变传热 沸腾传热 对流传热 自然对流 无相变传热 管外对流 强制对流 非圆管道 管内对流 弯管 湍流 圆形直管 过渡流 滞流 由于对流传热的多样性，有必要将问题分类加以研究
在强制对流传热问题中,对于几何相似的设备,可将给热系数 的影响因素表示为 h=f(u,l,u,p, k, cn) 流体速度,反映流体流动状况影响 ρμp流体密度、粘度、导热系数和比热,反映物性影响 1传热表面的特征尺寸,反映传热面几何因素的影响。 在自然对流传热中,流体流动是由浮升力引起的,故将u代 以浮升力而得自然对数传热中给热系数的影响因素表示式 h=f(p,,k,Cn,B-△ Bg表示流体由于温差t而产生的浮升力, β称为流体的膨胀系数,因次为/℃
在强制对流传热问题中，对于几何相似的设备，可将给热系数 的影响因素表示为 u—流体速度，反映流体流动状况影响 ρ,μ, k, Cp—流体密度、粘度、导热系数和比热，反映物性影响 l—传热表面的特征尺寸，反映传热面几何因素的影响。 ( , , , , , ) Cp h = f u l k 在自然对流传热中，流体流动是由浮升力引起的，故将u代 以浮升力而得自然对数传热中给热系数的影响因素表示式 βg⊿t表示流体由于温差⊿t而产生的浮升力， β称为流体的膨胀系数，因次为1/℃。 h f (l, , , k,C , g t) = p
对于几何相似的设备,运用因次分析法,写成准数式 Nu=f(Re, Pr) Nu=f(Pr, Gr 上两式中各准数的意义见表 努塞尔准数Nv 待求准数,包括待求的给热系数 k 雷诺准数/sup.反映对流强度对传热的影响 普兰特准数Pr 反映流体物性的影响 格拉斯霍夫准数Gr p2△t ;反映自然对流的影响 借助实验研究方法求取以上各类别中的具体准数关联式
对于几何相似的设备，运用因次分析法，写成准数式 上两式中各准数的意义见表。 Nu f Re,Pr = ( ) Nu f Pr Gr = ( , ) 努塞尔准数 ； 待求准数，包括待求的给热系数 k hl Nu = 雷诺准数 ； 反映对流强度对传热的影响 lu Re = 普兰特准数 ； 反映流体物性的影响 Cp Pr k = 格拉斯霍夫准数 2 ；反映自然对流的影响 3 2 l g t Gr = 借助实验研究方法求取以上各类别中的具体准数关联式
五、对流传热系数关联式 在学习为数繁多的关联式时,应注意以下三个方面的问题 应用范围只能在实验的范围内应用,处推是不可靠的 定性温度取流体进,出口温度的算术平均值作为定性温度 高粘度流体用壁温作粘度定性温度;冷凝传热取凝 液主体温度和壁温的算术平均值作为定性温度 特征尺寸传热面的几何因素有时是很复杂的, 热起决定作用的几何因素作为特征尺寸,管内流动 取管内径作为特征尺寸;管外的流动取管外径作为 特征尺寸,等等。 入口效应管内对流传热还与流体的入口效应有关,在流动边 界层与传热边界层尚未充分发展的所谓“进口段 给热系数还要受到速度分布和温度分布的影响,进 口段的给热系数高于充分发展后的给热系数值
在学习为数繁多的关联式时，应注意以下三个方面的问题。 应用范围 只能在实验的范围内应用，外推是不可靠的。 定性温度 取流体进，出口温度的算术平均值作为定性温度； 高粘度流体用壁温作粘度定性温度；冷凝传热取凝 液主体温度和壁温的算术平均值作为定性温度。 特征尺寸 传热面的几何因素有时是很复杂的，一般选取对传 热起决定作用的几何因素作为特征尺寸，管内流动 取管内径作为特征尺寸；管外的流动取管外径作为 特征尺寸，等等。 管内对流传热还与流体的入口效应有关，在流动边 界层与传热边界层尚未充分发展的所谓“进口段”， 给热系数还要受到速度分布和温度分布的影响，进 口段的给热系数高于充分发展后的给热系数值。 入口效应 五、对流传热系数关联式