33--33对流传热对流传热书P1403-3-1对流传热过程分析3-3-2对流传热速率3-3-3影响α的因素3-3-4α关联式的建立3-3-5无相变时α关联式3-3-6有相变时α关联式133--33--11对流传热过程分析对流传热过程分析qm1，T1Qqm2，t1t2QAT22Q热阻主要集中热阻主要集中冷流体传热壁热流体••层流底层层流底层热传导方式，温度梯度大热传导方式，温度梯度大T••湍流核心湍流核心对流方式，温度梯度小对流方式，温度梯度小tWTW••过渡区过渡区t热传导和对流方式热传导和对流方式A2A1加强传热加强传热————采取措施来减少层流底层的厚度采取措施来减少层流底层的厚度333--33--22对流传热速率对流传热速率————牛顿冷却定律牛顿冷却定律膜模型：膜模型：δt=δe+δTTWtWδδt────总有效膜厚总有效膜厚──湍流区和过渡区虚拟膜厚δδe──湍流区和过渡区虚拟膜厚tδδ────层流底层膜厚层流底层膜厚δtΔtλQ=α=δ/λA热阻全部在此热阻全部在此tδtαα────对流传热系数，对流传热系数，W/(mW/(m2··℃℃))4牛顿冷却定律：牛顿冷却定律：Q=αAΔt流体被冷却：流体被冷却：ΔΔt=Tt=T--TTW被加热：被加热：ΔΔt=t=ttW--tt（（11）是一种推论）是一种推论Δt推动力Q=αAΔ＝t=1热阻αA（（22）复杂问题简单化表示）复杂问题简单化表示————αα533--33--33影响影响αα的因素的因素（（11）引起流动的原因）引起流动的原因自然对流自然对流壁面处壁面处tt2和主体和主体tt1；如；如tt2>t>t1时时⇒⇒ρρ2<<ρρ1体积膨胀系数体积膨胀系数ββ：：温度改变温度改变11°°CC时，流体体积的变化率时，流体体积的变化率。。v−v(1/ρ−1ρ/ρ)−ρβ=21=21=12v1()t2−t1()/2t−t1ρ1ρ2Δt1ρ=ρ(1+βΔt)对理想气体对理想气体β=12T1/K6单位体积流体所受浮升力：单位体积流体所受浮升力：()ρ1−ρ2g(ρ1−ρ)2g=[ρ2(+1tβΔ−ρ)2g]=ρ2βgΔt单位质量流体所受浮升力：单位质量流体所受浮升力：ggββΔΔtt————代表自然对流的能力代表自然对流的能力强制对流强制对流————uuαα强>>αα自（（22）流体的物性）流体的物性ρρ，，μμ，，λλ，，ccp7（（33）流动型态）流动型态αα湍>>αα层（（44）传热面的形状、大小和位置）传热面的形状、大小和位置特性尺寸特性尺寸ll：：对流动与换热有主要影响的传热面一尺寸对流动与换热有主要影响的传热面一尺寸（（55）是否相变）是否相变蒸汽冷凝、液体沸腾蒸汽冷凝、液体沸腾αα相变>>αα无相变833--33--44αα关联式的建立关联式的建立一、量纲分析一、量纲分析αα＝＝ff((ggββΔΔtt，，u，，ll，，μμ，，λλ，，ccp，，ρρ))基本因次：长度基本因次：长度LL，，时间时间TT，，质量质量MM，，温度温度θθ变量总数：变量总数：88个个由由ππ定理（定理（88--44））=4=4，可知有，可知有44个无量纲的特征数。个无量纲的特征数。Nu=ReCakPrGrg9α⋅lNu=————待定准数待定准数λduρRe=————流动型态流动型态μcpμPr=————流体物性流体物性λβgΔ3tlρ2Gr=————自然对流自然对流μ2α⋅lduρcμβgΔ3tlρ2()()()=Capkgλμλμ210思考题：思考题：在对流传热系数的无因次准数关联式中，在对流传热系数的无因次准数关联式中，____________代表了流动型态和湍动程度对对流传热代表了流动型态和湍动程度对对流传热的影响；的影响；__________代表了流体的物性对对流传热过代表了流体的物性对对流传热过程的影响；程的影响；______________代表了自然对流对对流传热代表了自然对流对对流传热的贡献。的贡献。11二、实验安排及结果整理二、实验安排及结果整理k强制湍流：强制湍流：NuNu＝＝CReCReaPrPrkNu（（11））采用不同采用不同PrPr的流体，固定的流体，固定ReRelgNulgNu＝＝klgPrklgPr＋＋lgCRelgCReaPr双对数坐标系得一直线，斜率为双对数坐标系得一直线，斜率为kka