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1、对流换热复习对流换热复习 对流换热基本概念对流换热基本概念 边界层理论边界层理论 相似原理相似原理 沸腾换热沸腾换热对流换热基本概念对流换热基本概念 对对流流换换热热是是发发生生在在流流体体和和与与之之接接触触的的固固体体壁壁面面之之间间的热量传递过程，其热流量计算式为牛顿冷却公式：的热量传递过程，其热流量计算式为牛顿冷却公式： ；研究对流换热过程的主要任务就是确定对流换热系研究对流换热过程的主要任务就是确定对流换热系数数h及其影响因素。及其影响因素。一、传热机理一、传热机理三、对流换热影响因素三、对流换热影响因素 对流换热过程是热对流与导热综合作用的结果对流换热过程是热对流与导热综合作用的结
2、果1. 流动的起因和流态流动的起因和流态 h强迫强迫h自然；自然；h层流层流h紊流紊流2. 流体的热物理性质流体的热物理性质3. 换热表面的几何参数换热表面的几何参数4. 流体有无相变：流体有无相变：h单相单相h相变相变边界层理论边界层理论 一、流动一、流动(速度速度)边界层边界层当当具具有有粘粘性性且且能能润润湿湿壁壁的的流流体体流流过过壁壁面面时时，由由于于粘粘滞滞力力的的作作用用，使使靠靠近近壁壁面面附附近近的的流流体体速速度度降降低低，直直至至紧紧贴贴壁壁面面处处的流体速度为零。的流体速度为零。对对流流换换热热的的热热阻阻主主要要取取决决于于靠靠近近壁壁面面处处的的流流体体状状况况。因
3、因为为此此处流体的速度处流体的速度梯度梯度和温度梯度最大，这个区域称为边界层。和温度梯度最大，这个区域称为边界层。二、热二、热(温度温度)边界层边界层当流体流过与其温度不同的壁面时，除了会形成一个流动当流体流过与其温度不同的壁面时，除了会形成一个流动边界层之外，还因受热或冷却，使靠近壁面附近的流体温边界层之外，还因受热或冷却，使靠近壁面附近的流体温度发生变化，即产生如图的温度分布。度发生变化，即产生如图的温度分布。Tw三、边界层的发展三、边界层的发展四、对流换热过程微分方程式四、对流换热过程微分方程式速度边界层速度边界层流动边界层厚度：流动边界层厚度： ，局部摩擦系数：，局部摩擦系数：热边界层
4、热边界层局部对流换热系数：局部对流换热系数：平均对流换热系数：平均对流换热系数：对流换热准则式：对流换热准则式：式中：普朗特数式中：普朗特数 ；努塞尔特数；努塞尔特数 常热物性流体外掠平板层流对流换热边界层微分方程组的分析解常热物性流体外掠平板层流对流换热边界层微分方程组的分析解常热物性流体外掠平板层流对流换热边界层微分方程组的分析解常热物性流体外掠平板层流对流换热边界层微分方程组的分析解流体热物性以流体热物性以Pr1/3影响对流换热系数。影响对流换热系数。当当Pr=1时：热边界层厚度与流动边界层相同。且无因次速度分布和无时：热边界层厚度与流动边界层相同。且无因次速度分布和无因次温度分布相同。
5、因次温度分布相同。微分方程式具有准则方程形式的解。微分方程式具有准则方程形式的解。相似理论相似理论彼此相似的现象，它们的同名相似特征数相等彼此相似的现象，它们的同名相似特征数相等.凡同类现象、单值性条件相似、同名已定特征数相等，凡同类现象、单值性条件相似、同名已定特征数相等，那么现象必定相似那么现象必定相似.描述物理过程的微分方程的积分结果描述物理过程的微分方程的积分结果,可以用相似特可以用相似特征数之间的函数关系来表示征数之间的函数关系来表示. 实验中应测量哪些物理量？实验中应测量哪些物理量？应测量的物理量包括换热准则数方程式中各准则数所包含应测量的物理量包括换热准则数方程式中各准则数所包含
6、的所有物理量。的所有物理量。 实验数据如何整理？实验数据如何整理？实验结果应整理为换热准则数方程式的形式。实验结果应整理为换热准则数方程式的形式。 实验结果如何应用实验结果如何应用?实验结果可以应用于与模型实验相似的所有现象群。实验结果可以应用于与模型实验相似的所有现象群。理论意义理论意义 利用相似分析方法，将影响现象的众多物理量组成了若干准利用相似分析方法，将影响现象的众多物理量组成了若干准则数，从而为减少实验量打下了基础；则数，从而为减少实验量打下了基础； 准则数将同类现象中看来似乎没有关联的个别现象归纳为准则数将同类现象中看来似乎没有关联的个别现象归纳为相似现象群；相似现象群； 准则数方
7、程反映了同一类现象中无数相似现象群之间的规准则数方程反映了同一类现象中无数相似现象群之间的规律，使得可以通过实验工作量较小的模化实验来取得实验数律，使得可以通过实验工作量较小的模化实验来取得实验数据据 。各相似准则数的定义及物理意义各相似准则数的定义及物理意义各相似准则数的定义及物理意义各相似准则数的定义及物理意义沿平板强迫对流换热准则数关联式汇总沿平板强迫对流换热准则数关联式汇总沿平板强迫对流换热准则数关联式汇总沿平板强迫对流换热准则数关联式汇总n注意：定性温度为边界层的平均温度，即注意：定性温度为边界层的平均温度，即 常见的对流换热问题的对流换热计算关系式常见的对流换热问题的对流换热计算关
8、系式管内强迫对流换热管内强迫对流换热管内强迫对流换热管内强迫对流换热沸腾换热沸腾换热；而液体温度始终保持大于液体的饱和温度，；而液体温度始终保持大于液体的饱和温度，则称为饱和沸腾。则称为饱和沸腾。 1、写写出出对对流流换换热热过过程程中中的的无无量量纲纲准准则则Re数数、Pr数数、Pe数数和和Nu数数的的物物理理量量组组成成，指指出出它它们们各各自自表表示示的的物物理理意意义义？并并指指出出Nu数数与与导导热热过过程程中中产产生生的的Bi数数的的差别？差别？ 2、何谓过冷沸腾和饱和沸腾？大容器饱和沸腾曲、何谓过冷沸腾和饱和沸腾？大容器饱和沸腾曲线可以分为几个区域？各区域的特点是什么？线可以分为几个区域？各区域的特点是什么？
