流体流过平板时的对流换热课件.ppt

1、第第11章章 对流换热对流换热11.1 对流换热的基本概念对流换热的基本概念11.2 流体流过平板时的对流换热流体流过平板时的对流换热11.3 管内流动时的对流换热管内流动时的对流换热11.4 流体外绕物体时的对流换热流体外绕物体时的对流换热11.5 自然对流换热自然对流换热11.6 自然对流和强制对流的混合对流换热（见教参）自然对流和强制对流的混合对流换热（见教参）11.1 对流换热的基本概念对流换热的基本概念1对流换热系数AtthwfW wftthq W/m2牛顿冷却公式 ft流体温度，； A传热面积，m2； h对流换热系数 wt表面温度，； h对流换热系数对流换热系数 （1）单位： /2

2、mW（2）物理意义： 单位时间、通过单位面积、在单位温差下的对流换热量，表征流体对流换热作用。（3）影响因素： 影响对流换热作用的因素如流体流动的起因、流动的性质、流体的物性、表面几何特性等。11.1 对流换热的基本概念对流换热的基本概念精确解法精确解法近似积分法近似积分法 相似理论相似理论-模型实验法模型实验法 类比法类比法 对流换热系数对流换热系数11.1 对流换热的基本概念对流换热的基本概念2热边界层及对流换热机理热边界层的定义定义：流体流过表面并与之发生对流换热时，靠近表面形成的具有温度梯度的流体薄层。11.1 对流换热的基本概念对流换热的基本概念11.1 对流换热的基本概念对流换热的

3、基本概念紊流层 对流过渡层 对流、导热层流底层 导热 对流换热简化模型对流换热简化模型流体与表面进行对流换热时，只存在温度均一、温度梯度为零的紊流核心区紊流核心区和集中全部热阻、温度线性分布的层流底层区层流底层区。紊流核心区与层流底层区假想温度分布线的交点至表面的停滞流体层，称为有效热边界层有效热边界层，其厚度以 表示。 tAttwftAtthwfth11.1 对流换热的基本概念对流换热的基本概念3对流换热系数计算式0yytqwftthqtytttythywfy00边界换热微分方程 对流换热系数计算式11.1 对流换热的基本概念对流换热的基本概念11.2 流体流过平板时的对流换热流体流过平板时

4、的对流换热1层流边界层对流换热微分方程组N-S方程 22yvyvvxvvxxyxxF-K方程 22ytaytvxtvyx连续性方程 0yvxvyx边界换热微分方程 tytttythywfy0022yvyvvxvvxxyxx22ytaytvxtvyxaaPr普朗特数 将温度场与速度场联系起来 温度场与速度场完全一致11.2 流体流过平板时的对流换热流体流过平板时的对流换热2对流换热系数的近似积分解法一二三四通过边界层控制体的能量平衡，建立能量积分方程 利用边界层特性，假定温度场分布 求解能量积分方程 求对流换热系数 11.2 流体流过平板时的对流换热流体流过平板时的对流换热局部值局部值 2131

5、RePr332. 0 xxNu 2132Re332. 0PrxxStxhNuxx努塞尔数 0vchPrReNuStpxxxx斯坦顿数 xvx0Re11.2 流体流过平板时的对流换热流体流过平板时的对流换热平均值平均值 2131RePr664. 0LNu 2132Re664. 0PrLSthLNu 0PrRevchNuStpLLLvL0Re11.2 流体流过平板时的对流换热流体流过平板时的对流换热适用条件适用条件 1）Pr1气 体：Pr=0.61.0 近似适用 液体金属：Pr=0.0010.2 不适用 一般液体：Pr=150 适用 2）Re5105 3）定性温度 wfmttt21例例11-1 例

6、例11-2 P18111.2 流体流过平板时的对流换热流体流过平板时的对流换热3紊流边界层下的对流换热类比法： 5132Re037. 02PrLfkSt5431RePr037. 0LNu 适用条件： ReL=5105107 层流边界层段可忽略 一般层流边界层段不可忽略：3154Pr)870Re037. 0(LLNu例例11-3 P18111.2 流体流过平板时的对流换热流体流过平板时的对流换热一、本课的基本要求一、本课的基本要求1掌握对流换热系数的单位、物理意义、影响因素。2了解对流换热系数的确定方法。3掌握热边界层概念及对流换热机理。4会计算流体流过平板时的对流换热量。小结小结二、本课的重点、难点二、本课的重点、难点重点：对流换热系数的单位、物理意义、影响因素，热边界层概念及对流换热机理。难点：对流换热简化模型的理解。三、作业三、作业习题P195 11-8 11-9