对流与对流系数

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对流与对流传热系数
热设计热仿真

第四节对流与对流传热系数
α的获得主要有三种方法：
1．理论分析法：
2．实验方法* ：
3．类比方法：
用因次分析法、再结合实验，建立经验关系式。
把理论上比较成熟的动量传递的研究成果类比到热量传递过程。
建立理论方程式，用数学分析的方法求出α的精确解或数值解。这种方法目前只适用于一些几何条件简单的几个传热过程，如管内层流、平板上层流等。


§4-15 影响对流传热系数的因素
二、流体的流动型态：层流和湍流
  层流：流体在热流方向上基本没有混合流动α↓
  湍流：有混合流动，Re↑层流内层厚度δ↓ α↑
三、流体的性质
  对α影响较大的物性主要有cp 、λ、μ和ρ
四、传热面的型状、大α小和位置
影响α值的有：传热管、板、管束等不同，传热面的形状，管子的排列方式，水平或垂直放置；管径、管长或板的高度等  影响α的因数很多


化工上常见的对流传热

流体无相变化时: 强制对流传热,自然对流传热

流体有相变化时: 蒸汽冷凝传热,液体沸腾传热

§4-16 因次分析在对流传热中的应用

格拉斯霍夫准数 Grashof:  表示自然对流影响的准数
普兰特准数 Prandtl: 表示物性影响的准数
雷诺准数 Reynolds: 确定流动状态的准数
努塞尔特准数 Nusselt:  表示对流传热系数的准数


经验公式的应用应注意以下四点：
1、应用范围
2、定性尺寸（特性尺寸）
各准数Nu、Re及Gr中的特性尺寸l代表哪一个尺寸，应遵照所选用的关联式中规定尺寸
3、定性温度
确定准数中流体的物性参数cp、μ、ρ等所依据的温度即为定性温度。
主要取决于建立关联式时采用什么方法而定有的用膜温（即流体进、出口温度的算术平均值与壁面温度平均值，再取两者的算术平均值）
有的用流体进、出口温度的算术平均值

§4-17 流体做强制对流时的对流传热系数
§4-17a 流体作自然对流时的对流传热系数
§4-18 蒸汽冷凝时的对流传热系数
§4-19 沸腾时的对流传热系数

§4-20 对流传热系数关联式小结

第三节辐射传热
§4-21 基本概念

辐射：物体以电磁波形式传递能量的过程。
热射线：0.4 ~ 40 μm的可见光与部分红外线，起决定作用热射线服从光的反射和折射定律

§4-22 物体的发射能力——斯蒂芬-玻尔兹曼蒂定律  
揭示黑体的辐射能力与其表面温度的关系 发射能力（或称辐射能力） E，单位为W/m2

§4-23 克希霍夫定律
灰体：凡能以相同的吸收率且部分吸收由0到∞所有波长范围的辐射能的物体
灰体特点：(1)它的吸收率A不随辐射线的波长而变；
(2)它是不透热体，即A+R=1。
§4-24 两固体间的相互辐射

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