华中科技大学：《传热学》课程教学资源（课件讲义）第四章对流换热原理

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4-1对流换热概述 4-2层流流动换热的微分方程组 43对流换热过程的相似理论 4-4边界层理论 4-5紊流流动换热

华中科技大学热科学与工程实验室 EP》 HUST Lab of Thermal Science Engineering power 第四章对流换热原理 §4-1对流换热概述 §4-2层流流动换热的微分方程组 §4-3对流换热过程的相似理论 §4-4边界层理论 §45紊流流动换热 20033-2

华中科技大学热科学与工程实验室 EP》 HUST Lab of Thermal Science Engineering power §4-1对流换热概述对流换热过程 ①对流换热定义:流体和与之接触的固体壁面之间的热量传递过程,是宏观的热对流与微观的热传导的综合传热过程。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实例:1)暖气管道;2)电子器件冷却 20033-2

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华中科技大学热科学与工程实验室 EP》 HUST Lab of Thermal Science Engineering ②对流换热的特点: )导热与热对流同时存在的复杂热传递过程 (2)必须有直接接触(流体与壁面)和宏观运动;也必须有温差 ③特征:以简单的对流换热过程为例,对对流换热过程的特征进行粗略的分析。 20033-2

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华中科技大学热科学与工程实验室 EP》 HUST Lab of Thermal Science Engineering power 图表示一个简单的对流换热过程。流体以来流速度u和来流温度t流过一个温度为t的固体壁面。选取流体沿壁面流动的方向为x坐标、垂直壁面方向为y坐标。 20033-2

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华中科技大学热科学与工程实验室 EP》 HUST Lab of Thermal Science Engineering powe 壁面对流体分子的吸附作用,使得壁面上的流体是处于不滑移的状态(此论点对于极为稀薄的流体是不适用的)。又由于粘性力的作用,使流体速度在垂直于壁面的方向上发生改变。流体速度从壁面上的零速度值逐步变化到来流的速度值。同时,通过固体壁面的热流也会在流体分子的作用下向流体扩散(热传导),并不断地被流体的流动而带到下游(热对流),也导致紧靠壁面处的流体温度逐步从壁面温度变化到来流温度。 20033-2

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华中科技大学热科学与工程实验室 EP》 HUST Lab of Thermal Science Engineering 2对流换热的分类对流换热:导热+热对流;壁面+流动 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( Free convection) 强制对流:由外力(如:泵、风机、水压头)作用所产生的流动( Forced convection 强制自然 20033-2

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华中科技大学热科学与工程实验室 EP》 HUST Lab of Thermal Science Engineering ②流动状态层流:整个流场呈一簇互相平行的流线 ( Laminar flow) 湍流:流体质点做复杂无规则的运动 ( Turbulent flow) 湍流 > 层流紊流流动极为普遍自然现象:收获季节的麦浪滚滚,旗帜在微风中轻轻飘扬,以及袅袅炊烟都是由空气的紊流引起的。 20033-2

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华中科技大学热科学与工程实验室 EP》 HUST Lab of Thermal Science Engineering power Laminar Flow Turbulent Flows 20033-2

华中科技大学热科学与工程实验室 EP》 HUST Lab of Thermal Science Engineering power ③流体有无相变单相换热相变换热:凝结、沸腾、升华、凝固、融化相变>h 单相 ④流体与固体壁面的接触方式内部流动对流换热:管内或槽内外部流动对流换热:外掠平板、圆管、管束 ⑤流体运动是否与时间相关非稳态对流换热:与时间有关稳态对流换热:与时间无关 20033-2

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华中科技大学热科学与工程实验室 EP》 HUST Lab of Thermal Science Engineering 圆管内强制对流换热内部流动其它形状管道的对流换热强制对流外掠平板的对流换热外掠单根圆管的对流换热外部流动外掠圆管管束的对流换热无外掠其它截面柱体的换热相射流冲击换热变大空间自然对流自然对流对流换热有限空间自然对流混合对流大空间沸腾有沸腾换热相管内沸腾管内凝结变\凝结换热管外凝结 20033-2

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华中科技大学：《传热学》课程教学资源（课件讲义）第四章 对流换热原理

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