化工原理第四章第三節(jié)講稿

1、2024/3/30,第四章 傳熱,一、對流傳熱的分析二、壁面和流體的對流傳熱速率三、熱邊界層,第三節(jié) 對流傳熱,,,,2024/3/30,一、對流傳熱的分析,流體沿固體壁面的流動,,滯流內(nèi)層,緩沖層,湍流主體,流體分層運(yùn)動，相鄰層間沒有流體的宏觀運(yùn)動。在垂直于流動方向上不存在熱對流，該方向上的熱傳遞僅為流體的熱傳導(dǎo)。該層中溫度差較大，即溫度梯度較大。,熱對流和熱傳導(dǎo)作用大致相同，在該層內(nèi)溫度發(fā)生較緩慢的變化。,溫度梯度很小，

2、各處的溫度基本相同。,2024/3/30,對流傳熱是集對流和熱傳導(dǎo)于一體的綜合現(xiàn)象。 對流傳熱的熱阻主要集中在滯流內(nèi)層。減薄滯流內(nèi)層的厚度是強(qiáng)化對流傳熱的主要途徑。,2024/3/30,二、壁面和流體間的對流傳熱速率,1、對流傳熱速率表達(dá)式,據(jù)傳遞過程速率的普遍關(guān)系，壁面和流體間的對流傳熱速率：,推動力：壁面和流體間的溫度差阻力：影響因素很多，但與壁面的表面積成反比。 對流傳熱速率方程可以表示為：,——牛頓冷卻定律,2024

3、/3/30,在換熱器中，局部對流傳熱系數(shù)α隨管長而變化，但在工程計算中，常使用平均對流傳熱系數(shù)，此時牛頓冷卻定律可以表示為：,2、對流傳熱系數(shù)對流傳熱系數(shù)a定義式：,表示單位溫度差下，單位傳熱面積的對流傳熱速率。 單位W/m2.k。 反映了對流傳熱的快慢，對流傳熱系數(shù)大，則傳熱快。,2024/3/30,三、熱邊界層與換熱微分方程式,熱邊界層（溫度邊界層） ：,壁面附近因換熱而使流體溫度發(fā)生了變化的區(qū)域 。,溫度邊界層內(nèi)的溫

4、度分布與流動邊界層內(nèi)流體的流動情況有關(guān)： 在靠近壁的層流內(nèi)層中流動為層流，熱量傳遞通過導(dǎo)熱進(jìn)行。溫度分布曲線的斜率大（溫度梯度大）。,2024/3/30,在緩沖層內(nèi)，由于對流傳熱的作用，溫度梯度變小。在湍流核心，質(zhì)點(diǎn)湍動強(qiáng)烈，對流很快，溫度梯度更小。,則,2024/3/30,——理論上計算對流傳熱系數(shù)的基礎(chǔ),表明：對一定的流體，當(dāng)流體與壁面的溫度差一定時，對流傳熱系數(shù)之取決于緊靠壁面流體的溫度梯度。 熱邊界層的厚薄，影響層