传热

传热学

Heat transfer

对流换热Convection heat transfer

传热

第五章 对流换热的理论基础5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 对流换热概述 换热过程的数学描写 对流换热的边界层微分方程组 流体外掠平板层流分析解 对流换热方程组的无量纲化

传热

5.1 对流换热概述5.1.1对流换热过程 5.1.1对流换热过程定义： 定义：对流换热是发生在流体和与之接触的固体壁面之 间的热量传递过程。 间的热量传递过程。 对流换热与热对流不同，既有热对流，也有导热； 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。 传热方式。 对流换热实例： 暖气管道; 对流换热实例：1) 暖气管道 2) 电子器件冷却

传热

对流换热的特点(1) 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 必须有直接接触(流体与壁面)和宏观运动； 须有温差y t∞ u∞

tw qw x

传热

对流换热特征以简单的对流换热过程为例， 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。 粗略的分析。 图表示一个简单的对流换 热过程。 热过程。流体以来流速度 u∞和来流温度 ∞流过一个温 和来流温度t 度为t 的固体壁面。 度为 w的固体壁面。选取流 体沿壁面流动的方向为x坐 体沿壁面流动的方向为 坐 垂直壁面方向为y坐标 坐标。 标、垂直壁面方向为 坐标。y t∞ u∞

tw qw x

传热

Case1:When the fluid molecules make contact with : solid surface, what do you expect to happen?

…… 此处隐藏0字 ……

1. they will rebound off the solid surface 2. they will be absorbed into the solid surface 3. they will adhere to the solid surface

传热

结论：由于固体壁面对流体分子的吸附作用，使得壁面上 结论：由于固体壁面对流体分子的吸附作用 壁面上 的流体是处于不流动或不滑移的状态 的流体 处于不流动或不滑移的状态。 处于不流动或不滑移的状态

传热

在流体的黏性力作用下会使流体的速度在垂直于壁面的方 在流体的黏性力作用下会使流体的速度在垂直于壁面的方 向上发生改变。 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。 流的速度值。 同时，通过固体壁面的 同时， 热流也会在流体分子的作 用下向流体扩散(热传导 热传导), 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), ),因 带到下游(热对流),因 而也导致紧靠壁面处的流 而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。 化到来流温度。

传热

对流换热的基本计算式牛顿冷却公式： 牛顿冷却公式：y t∞ u∞

Φ= hA tw t∞) ( q =Φ A = h(tw t∞)tw qw x