影响对流换热的因素有哪些

如题所述

影响对流换热的因素有流体流动的起因、流体有无相变、流体的流动状态(单相流动)。

一、影响因素

1、流体流动的起因。由于流动的起因不同,对流可以分为强制对流和自然对流换热两大类。两种流动的成因不同,流体中的速度场有差别,所以换热规律也不一样。

2、流体有无相变。当流体没有相变时对流换热中的热量交换是由于流体的显热变化而实现的;而在有相变的换热过程(如沸腾或凝结),流体的相变潜热往往起着主要作用,因而换热规律与无相变时不同。

3、流体的流动状态(单相流动)。层流时流体微团沿着主流方向作有规律的分层流动,而湍流时流体各部分之间发生强烈的混合,因而换热能力不同。

二、对流换热系数的简介

流体与固体表面之间的换热能力,比如说,物体表面与附近空气温差1℃,单位时间(1s)单位面积上通过对流与附近空气交换的热量。单位为W/(m^2·℃)或J/(m^2·s·℃)。

表面对流换热系数的数值与换热过程中流体的物理性质、换热表面的形状、部位以及流体的流速等都有密切关系。物体表面附近的流体的流速愈大,其表面对流换热系数也愈大。

如人处在风速较大的环境中,由于皮肤表面的对流换热系数较大,其散热(或吸热)量也较大。对流换热系数可用经验公式计算,通常用巴兹公式计算。

详细内容与理论发展

一、详细内容

对流传热系数也称对流换热系数。对流换热系数的基本计算公式由牛顿于1701年提出,又称牛顿冷却定律。牛顿指出,流体与固体壁面之间对流传热的热流与它们的温度差成正比,即:

q = h*(tw-t∞)

Q = h*A*(tw-t∞)=q*A

二、理论发展

对流换热系数h的物理意义是:当流体与固体表面之间的温度差为1K时,1m*1m壁面面积在每秒所能传递的热量。h的大小反映对流换热的强弱。

如上所述,h与影响换热过程的诸因素有关,并且可以在很大的范围内变化,所以牛顿公式只能看作是传热系数的一个定义式。

它既没有揭示影响对流换热的诸因素与h之间的内在联系,也没有给工程计算带来任何实质性的简化,只不过把问题的复杂性转移到传热系数的确定上去了。因此,在工程传热计算中,主要的任务是计算h。计算传热系数的方法主要有实验求解法、数学分析解法和数值分析解法。

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