对流换热PPT讲座对于局部对流换热于是2.对流换热的影响因素(2)流动的状态流体的流动有层流和紊流两种流态。层流时流速缓慢，流体将分层地平行于壁面方向流动，宏观上层与层之间互不混合，因此垂直于流动方向上的热量传递主要靠分子扩散（即导热）。紊流时流体内存在强烈的脉动和旋涡，使各部分流体之间迅速混合。流体紊流时的热量传递除了分子扩散之外主要靠流体宏观的紊流脉动，因此紊流对流换热要比层流对流换热强烈，表面传热系数大。(4)流体的物理性质对导热和对流产生影响的物性都将影响对流换热。热导率：愈大，流体导热热阻愈小，对流换热愈强烈；密度比热容反映单位体积流体热容量的大小，其数值愈大，通过对流所转移的热量愈多，对流换热愈强烈；4.动力粘度流体的粘度影响速度分布与流态（层流还是紊流）5.体胀系数理想气体定性温度用来确定物性参数数值的温度.由于流体的物性参数随流体的种类、温度和压力而变化。对于同一种不可压缩牛顿流体，其物性参数的数值主要随温度而变化。在分析计算对流换热时，定性温度的取法取决于对流换热的类型，常用的有：流体的平均温度壁面温度流体与壁面的算术平均温度(5)换热表面的几何因素换热表面的几何形状、尺寸；相对位置表面粗糙度等几何因素将影响流体的流动状态，因此影响速度分布和温度分布，对对流换热产生显著的影响。综上所述，一般函数关系式可表示为3.对流换热的主要研究方法(2)数值法对流换热的数值解法应用愈来愈广泛，但由于对流换热控制方程的复杂性，使数值解法的难度和复杂性较大，求解结果需要验证。(4)比拟法利用热量传递与动量传递在机理上的共性建立起表面传热系数与摩擦系数之间的比拟关系式.由比较容易进行的流体流动实验获得摩擦系数的数据，再由比拟关系式求出表面传热系数。比拟法曾广泛用于求解紊流对流换热问题，但近些年来由于实验法和数值解法的发展而很少被应用。5-2对流换热的数学描述当流体流过固体表面时，在连续性假设下，由于粘性力的作用，紧靠壁面处的流体是静止的，因此紧靠壁面处的热量传递只能靠导热。根据导热付里叶定律，(1)连续性微分方程(3)能量微分方程方程组的封闭性2)对流换热的单值性条件4)边界条件2.边界层理论与对流换热微分方程组的简化边界层厚度通常规定速度达到处的y值作为边界层的厚度。与流动方向的平板长度L相比非常小，相差一个数量级以上。边界层的流态在层流边界层和紊流边界层中间存在一段过渡区。临界距离边界层从层流开始向紊流过渡的距离。大小取决于：流体的物性固体壁面的粗糙度等几何因素来流的稳定度由实验确定，通常用临界雷锘数给出。对于流体外掠平板的流动：2)热边界层（温度边界层）边界层的传热特性：局部表面传热系数的变化趋势两种边界层厚度的比较边界层具有以下几个特征:(2)对流换热微分方程组的简化根据边界层理论：对微分方程中的各项进行量级分析，可得:对流换热微分方程组可以简化为:简化后方程组只有3个方程，仍然含有等4个未知量，方程组不封闭。压力p可由主流区理想流体的伯努利方程确定：5-3外掠等温平板层流换热分析解简介常物性、无内热源、不可压缩牛顿流体平行外掠平板稳态对流换热引进下列无量纲变量:将上述无量纲变量分别代入对流换热微分方程组无量纲速度分布：待定特征数Nu中含有待定的表面传热系数h已定特征数Re、Pr完全由已知的单值性条件中的物理量组成2外掠平板层流换热分析结果(2)摩擦系数可看出:成正比，因此可写成:2)温度场的求解结果(2)特征数关联式可以看出成正比，可写成:平均努塞尔数流体外掠常热流平板层流换热常热流下平均努塞尔数4动量传递与热量传递的比拟无量纲动量微分方程式能量微分方程式对于同一个对流换热现象来说，二者具有相同的几何条件和物理条件，如果再具有相同的边界条件：分析表明，对于的流体的层流换热和紊流换热，都存在流动边界层与热边界层的类似现象。这是由于动量传递与热量传递这两种传递现象具有完全相同的物理机理所至。层流边界层内垂直于壁面：分子扩散紊流边界层内：分子扩散与紊流扩散（质点脉动）引入一个新的无量纲数-斯坦登数外掠等温平板层流换热特征数关联式可改写为:雷诺比拟式5-4相似原理指导下的实验研究方法相似特征数这种无量纲的综合量就是前面提到的特征数.1.相似原理(1)物理现象相似的定义物理现象由等n个物理量描述，则彼此相似的物理现象就有n个对应相似的物理量场，即在所有对应的时间（相似时间）和对应的地点（相似地点）：温度变化相似示意图对应瞬间（相似时间）指时间坐标对应成比例的瞬间。如前图所示周期分别为：对应瞬间的时间坐标：用各自的周期将时间坐标无量纲化无量纲时间坐标分别为：对应瞬间的