传输原理对流换热.ppt

*第十章对流换热定义:流体流过固体物体表面所发生的热量传递对流换热的基本计算式是牛顿冷却公式,即热流密度为:………………(1)对于面积为A的接触面,对流换热的热流量为:……………(2)确定换热系数的途径:理论解法:分析解法、积分近似解法、数值解法和比拟解法实验研究:相似原理*第一节对流换热的机理及影响因素一、对流换热的机理傅里叶定律:……….(A)牛顿冷却公式与上式联立………………….(B)换热微分方程*对流换热分类:强制对流换热、自然对流换热区别被流体冲刷的换热面的几何形状和布置:二、影响对流换热的主要因素(1)流动起因;(2)流动状态;(3)流体有无相变;(4)换热表面的几何因素;(5)流体的热物理性质*第二节对流换热微分方程组一、能量微分方程非稳定导热问题,引伸到有流动的场合,热平衡式为:(导热进入微元体热量Q1)+(对流进入微元体热量Q2)=(微元体中流体焓增ΔH)……………….(1-a)由导热进入微元体的热量为:……………….(1-b)由对流进入微元体的热量分析参看下图。流体在x、y、z方向的速度分量分别为νx,vy、νz。先分析x方向上对流的热量流入及流出的情况。*dt时间内,由x处的截面进入微元体的热量为:……………….(1-c)同时间内由x+dx截面流出微元体的热量为:……………..(1-d)dt时间内x方向进入微元体的热量:…………..(1-e)*同理,在y和z方向上得出相应的关系式:………………..(1-f)………………..(1-g)dt时间内,由对流进入微元体的总热量Q2为:流体在稳态、常物性条件下,中括号中第二项为零?有:…………….(1-h)在dt时间内,微元体中流体的焓增为:……………………(1-i)将(1-b、h、i)三式代入(1-a)即可得能量微分方程:*二、动量微分方程推导动量微分方程(N—S方程)的依据是牛顿第二定律,即作用于微元体上所有外力之和等于惯性力(即质量乘以加速度)。三、连续性微分方程推导连续性微分方程的依据是质量守恒定律。即在单位时间内,净流入微元体的质量等于微元体内的质量增量。*第三节对流换热的准数方程式一、对流换热的相似准数对流体换热的相似问题:几何相似、运动相似、热相似和边界条件相似等流体的热量传输微分方程式(或称能量微分方程)为:……………(1-a)设有两个对流换热的相似现象,分别用“′”或“″”,表示,则可对上述方程进行相似转换如下:…………..(1-b)……….(1-c)*两现象的速度、空间、温度、时间、热扩散率等的相似常数关系式为:…………………..(1-d)将上式代入(1-c)得:………………….(1-e)比较式(1-e)和式(1-b)可得出如下结果:*将式(1—d)再代入上两式,得:…………..(2)……………..(3)考虑对流换热的边界条件,对流换热微分方程为