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《传热学》名词解释汇总绪论热传导、导热系数、热对流、对流换热、对流换热系数、传热过程、传热系数热阻、辐射换热第一章温度场、温度梯度、等温面、热流密度矢量、热扩散率（热扩散系数）第二章稳态导热、临界热绝缘直径、肋片效率、接触热阻、（导热）形状因子第三章非稳态导热、瞬态导热、周期性非稳态导热、（瞬态温度变化的）正常情况阶段集总参数法、（材料的）蓄热系数、傅立叶准则、毕渥准则第五章自然对流、受迫对流、混合对流、流动边界层、热边界层、物理现象相似雷诺准则、努谢尔特准则、格拉晓夫准则、普朗特准则第六章（流动、热）进口段、（流动、热）充分发展段、（自然对流换热的）自模化现象、第七章膜状凝结、珠状凝结、（饱和、过冷、泡态、膜态）沸腾第八章黑体、白体、透明体、辐射力、单色辐射力、定向辐射强度、单色定向辐射强度发射率（黑度）、单色发射率、定向发射率、单色定向发射率、灰体、温室效应第九章角系数、有效辐射、投入（投射）辐射、辐射隔热第十章复合换热、换热器、（换热器的）效能、（换热器的）传热单元数《传热学》填空汇总绪论1、导热又称热传导，是指物体各部分无相对位移或不同物体直接接触时，依靠微观粒子热运动而进行的热量传递现象，导热过程可以在固体、液体和气体中发生。
2、导热系数在数值时上等于物体单位温度降单位时间通过单位面积的导热量，表征了物质导热能力的大小，是物质的属性，工程计算采用的各种物质的导热系数的数值一般均由实验测定。
3、热辐射或辐射换热与其他热量传递方式相比存在两个显著的特点在传递过程中存在能量形式的转换、可在真空中传递（冷热物体不需要直接接触）。
4、单位面积的导热热阻的单位是m2K/W（或m2℃/W）。
5、传热学是从宏观角度进行物理现象的分析，其并不研究物质的微观结构，而把物质视为连续介质。
第一章1、导热理论的任务就是要找出任何时刻物体中各处的温度，为此所建立的导热微分方程给出了物体导热过程的基本规律，描述了物体内的温度分布。
WORD格式2009 年预赛传热学部分1、某对流散热物体的温度计算适用集总参数法的条件是（B ）A、傅里叶准则数Fo大于某一数值B、毕渥准则Bi小于某一数值C三维尺寸很接近D、导热系数较大2、在（B ）的条件下，对流热扩散系数与对流质扩散系数存在简单的换算关系从普朗特准则Pr=1B、刘易斯准则Le=1C施密特准则Sc=1D、宣乌特准则Sh=13、毕渥准则Bi反映了对流散热物体的什么特点？（B ）从反映了物体内部温度分布的均匀性，Bi的值越大，代表温度分布越均匀3、反映了物体内部温度分布的均匀行，Bi的值越大，代表温度分布越不均匀C反映了物体散热能力的大小，Bi的值越大，代表散热速度越快日反映了物体散热能力的大小，Bi的值越大，代表散热速度越慢4、努谢尔特准则Nu中的导热系数指的是（A ）A、流体的导热系数B、固体壁面的导热系数C流体的导热系数和固定壁面的导热系数的平均值D、依具体条件而定5、一台按照逆流流动方式设计的套管换热器在实际使用过程中被安装成顺流流动方式，那么将（C ）A、流动阻力增加B、传热换热系数减小C换热量不足D、流动阻力减小6、对流质交换表面传质系数的单位是（C ）专业资料WORD格式A、W/（m.K）B、W/（m2.K）C、m/sD、kg/s7、某一确定流体在垂直管内流动并被冷却，流体向上流动的对流换热系数与向下流动的相比（A ）A、要大B、要小C、大小相等D、大小不确定8、周期性边界温度条件下，无限大平壁内不同位置的温度波（A ）A、具有相同的周期B、具有相同的振幅C、周期逐渐缩短D、波长逐渐变小9、黑体温度越高，则热辐射的（C ）A、波长越短B、波长越长C、峰值波长越短D、波长范围越小10、形式为3 t/ 3 T =a V2.t的导热微分方程适用的范围是（A ）A、非稳态导热B、各向异性介质C导热系数随温度变化D、有内热源11、竖平壁层流膜状凝结的平均表面传热系数随壁面高度的增加而（），随换热温度的增加而（C ）A、增加，增加B、增加、减小C减小，增加D、减小，减小12、在什么条件下，普通物体可以看作是灰体？（D）专业资料WORD格式4发出热辐射的金属表面可以看作是灰体8、出红外辐射的表面均可看作是灰体0＞普通物体表面在高温条件下的热辐射可以看作是灰体口、普通物体表面在常温条件下的热辐射可以看作是灰体13、瑞利准则Ra=Gr.Pr是与（A ）过程有关的无量量纲A、非稳态导热B、凝结放热C受迫对流D、自然对流14、凝结分为膜状凝结和珠状凝结两种形式。
对流换热公式汇总与分析【摘要】流体与固体壁直接接触时所发生的热量传递过程，称为对流换热，它已不是基本传热方式。
本文尝试对对流换热进行简单分类并对无相变对流换热公式简单汇总与分析。
【关键词】对流换热类型公式适用范围对流换热的基本计算形式——牛顿冷却公式：q h(tt f)(W / m2 )w或 Am2上热流量h(t w t f)(W )上式中表面传热系数h 最为关键，表面传热系数是众多因素的函数，即h f (u, t w ,t f , ,c p , , , ,l )综上所述，由于影响对流换热的因素很多，因此对流换热的分析与计算将分类进行，本文所涉及的典型换热类型如表 1 所示。
表 1 典型换热类型1.受迫对流换热1.1内部流动圆管内受迫流动内部流动换热非圆形管内受迫流动受迫对流换热外掠平板外部流动外掠单管外掠管束（光管；翅片管）无相变换热竖壁；竖管无限空间横管自然对流换热水平壁（上表面与下表面）对流换热有限空间夹层空间混合对流换热————受迫对流与自然对流并存垂直壁凝结换热凝结换热水平单圆管及管束外凝结换热相变换热管内凝结换热大空间沸腾换热沸腾换热管内沸腾换热（横管、竖管等）1.1.1 圆管内受迫对流换热(1) 层流换热公式西德和塔特提出的常壁温层流换热关联式为Nu f1.86 Re 1f / 3 Pr 1f / 3 ( d )1 / 3 (f )0.14lw或写成d 1 / 3f0.14Nu f1.86( Pe f l )( )w式中引用了几何参数准则d，以考虑进口段的影响。
l适用范围： 0.48 Pr 16700， 0.0044 (f )9.75 。
w定性温度取全管长流体的平均温度，定性尺寸为管内径 d 。
如果管子较长，以致[(Re Pr d)1/ 3 ( f) 0.14 ]2lw则 Nu f 可作为常数处理，采用下式计算表面传热系数。
常物性流体在热充分发展段的Nu 是Nu f 4.36(q const)Nu f3.66(t w const)(2) 过渡流换热公式对于气体， 0.6Pr f1.5 ， 0.5T f1.5 ， 2300Re f 104。
注册公用设备工程师执业资格考试基础课辅导传热学讲授：许淑惠教授北京建筑大学1对流换热部分2¾确定h的3 种基本方法1、分析法（理论分析方法）(1) 微分方程分析解(2) 积分方程分析解2、类比法（雷诺类比）（半经验方法）（经验方法）3、试验法（经验方法45一、影响对流换热的一般因素1）流动的起因和流动状态2）流体的热物理性质3）流体的相变4）换热表面几何因素(),,,,,,,,W f p h f u t t c l λραμ=¾流动边界层的几个重要特性：1)边界层很薄，其厚度与壁的定型尺寸相比是极小的；2)在边界层内存在较大的速度梯度；3)边界层流态分为层流与紊流，紊流边界层紧靠壁面处将是层流，称层流底层；4)流场可划分为主流区和边界层区，只有在边界层内才显示流体粘性的影响。
819•速度场相似：对应速度成比例，为速度场相似倍数•稳态温度场相似：空间对应点上过余温度成比例，为温度场相似倍数第六节相似理论基础一、几何相似二、物理现象相似6－1 基本概念1)几何相似：存在为几何相似倍数l C 物理量相似：Cu C θ20（1）为温度场相似倍数；（2）为时间相似倍数。
C θC τ表示物理量相似。
,,,,,l u C C C C C C τθλν•非稳态温度场相似：空间对应点上过余温度成比例：因此当等物理量相似是物理现象相似的前提条件。
•物理相似（物理现象相似）影响物理现象的所有物理量场分别相似的综合，就构成了物理现象相似。
注意三点：（1）必须是同类现象才能谈相似；（2）物理量场的相似倍数间有特定的制约关系，体现这种制约关系，是相似原理的核心；（3）注意物理量的时间性和空间性。
216-2 相似原理•相似原理的三点表述：A.相似性质；B.相似准则间的关系；C.判断相似的条件。
一、相似性质相似性质：彼此相似的现象，它们的同名相似准则必定相等。
=Nu Nu'''=Re'Re''Pr'=Pr'''=''Gr Gr2627二、相似准则间的关系(Re,Pr,)Nu f Gr =(Re,Pr)Nu f =(Re)Nu f =(,Pr)Nu f Gr =4. 自然对流换热，其准则关联式：1、无相变受迫稳态对流换热，且当自然对流不可忽略时，准则关联式：2、无相变受迫稳态对流换热，若自然对流可以忽略不计时，准则关联式：3、对于空气，Pr 可以作为常数，无相变受迫稳态对流换热，准则关联式：Re nNu C =()Pr n Nu C Gr =Re Pr n m Nu C =三、判断相似的条件•判断现象是否相似的条件，满足：A.凡同类现象；B.单值性条件相似；C.同名的相似准则相等。
222管内强制对流换热计算示例-空气222 管内强制对流换热计算示例-空气说明流体在换热过程中无相变。
流体在管内用泵、风机、压缩机等强制流动。
雷诺数Re=ud/v式中，u为流体速度，m/s；d为管路直径，m；v为流体的运动黏度，m2/s。
计算方程（流体与管内壁温差不太大、管路不太短时）当2300>R e>13，且dR e P r/L>10时（R e为流体流动的雷诺数，无因次；d为管路的当量直径，m；P r为流体的普朗特数，无因次；L 为管路长度，m），N u=1.86(dR e P r/L)0.333当10000>R e>2300，且流体为气体，气体普朗特数1.5>P r>0.6时，N u=0.0214P r0.4(R e0.8-100)当10000>R e>2300，且流体为液体，液体普朗特数100>P r>1.5时，N u=0.012P r0.4(R e0.87-280)当12*104>R e>104，普朗特数120>P r>0.7，L/d>60时，如流体被加热，则：N u=0.023P r0.4R e0.8如流体被冷却，则：N u=0.023P r0.3R e0.8上述公式中流体物性的定性温度为流体进出管路的平均温度。
换热系数：a fa=N u d ao/d式中，a fa为流体的对流换热系数，W/(m2.K)；N u为努谢尔特数，无因次；d ao为流体的热导率，W/(m.K)；d为管路当量直径，m。
流体与管路的换热量为：Q=a fa FT d式中，Q为换热量，W；a fa为流体的对流换热系数，W/(m2.K); F 为流体与管路壁面的接触面积，m2；T d为流体与管壁表面温度之差；K。
计算示例空气在膜管-壳体型膜组件的壳侧（膜管与壳体之间的空间）流动，壳体内直径为40mm，膜管有100根，膜管外直径为1.3mm，膜管长度为1500mm，膜管外壁温度约为80℃；空气在膜管外的流速为6.6m/s，空气在膜管外的平均温度为78℃，计算膜组件给空气的加热量和空气流经膜组件的温升。
§4-3 流体在管内受迫对流换热
学习对流换热的目的：学会解决实际问题；会计算表面传热系数h
工程上、日常生活
中有大量应用：
暖气管道、各类热
水及蒸汽管道、换
热器
图5-17 管内流动局部表面传热系数h
的变化(1)层流;(2)湍流
x
（3）热边界条件——均匀壁温和均匀热流两种湍流：除液态金属外，两种条件的差别可不计
层流：两种边界条件下的换热系数差别明显。
（2）流体热物性变化对换热的影响
对于液体：主要是粘性随温度而变化
流体平均温度相同的条件
下，液体被加热时的表面
传热系数高于液体被冷却
加热时的值
↓
⇒↑μ t 对于气体：除了粘性，还有密度
和热导率等
↑
↓↑⇒↑λρμ，，
t
计及流体热物性对换热的影响，用热边界层的平均温度t m 作定性温度；引入温度修正系数：
n w f n w f n w f T T ⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝⎛⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛Pr Pr 、、μμ（3）弯管效应
离心力二次环流换热增强
修正系数：()
3
3.101 R d C R +=液体：()
R d C R 77.11
+=气体：][
];[m d m R 管直径—螺旋管曲率半径—
（4）管壁粗糙度的影响
粗糙管：铸造管、冷拔管等
湍流：粗糙度Δ>层流底层厚度δ时: 换热增强
层流：影响不大
粗糙度Δ<层流底层厚度δ时:
影响不大
有时利用粗糙表
面强化换热—强
化表面
（2）当温度超过以上推荐值时，则可以采用下面任一个公式计算
a 给迪图斯-贝尔特关联式加一个修正系数 ct (a) 气体被加热时： (b) 气体被冷却时： (c)
⎛ Tf ⎞ ⎟ ct = ⎜ ⎜T ⎟ ⎝ w⎠ ct = 1
n
0.5
⎛ μf ⎞ 液体：ct = ⎜ ⎟ ⎜μ ⎟ ⎝ w⎠
⎧n = 0.11 液体被加热时 ⎨ ⎩n = 0.25 液体被冷却时
式中 μ f 和μ w 分别是按流体平均温度及壁面温度下的动力粘度
b 齐德-泰特（Sieder-Tate）关联式，考虑了物性
Nu f = 0.027 Re
0. 8 f
L ≥ 60 适用的参数范围： Re f ≥ 10 ; 0.7 ≤ Pr f ≤ 16700; d
4
⎛μf ⎞ Pr ⎜ ⎜μ ⎟ ⎟ ⎝ w⎠
1/ 3 f
0.14
定性温度：进出口截面流体平均温度的算术平均值 tf 特征长度：管内径d
Pr f ⎞ ⎟ c 米海耶夫关联式，考虑了物性 Nu f = ⎟ Pr w ⎝ ⎠ L 4 6 10 ≤ Re f ≤ 1.75 × 10 ; 0.6 ≤ Pr f ≤ 700; ≥ 50 适用的参数范围： d 0.021 Re 0f.8
定性温度：进出口截面流体平均温度的算术平均值 tf 特征长度：管内径d
0.43 ⎛ Pr f ⎜ ⎜
0.25
几点说明： (1) 非圆形截面的槽道，采用当量直径de作为特征尺度 (2) 入口段效应则采用前面介绍的修正系数乘以各关联式 (3) 对于螺旋管中的二次环流的影响，也采用前面的修正 系数乘以各关联式即可 (4) 以上关联式仅适用Pr >0.6的气体和液体.
4 管内层流换热关联式
(Re < 2300 )
层流换热的发展已经比较充分，并总结了如下结论： (1) 层流对流换热中需要考虑热边界条件的影响 (2) 充分发展段的Nu与Re无关 (3) 层流中当量直径仅是一个几何参数，不用它来统一不同截面通道的换 热与阻力计算的表达式
工程换热设备中，层流换热常处于入口段范围，此时，推荐 采用下面的齐德－泰特的实验关联式计算平均Nu
d 1/ 3 ⎛ η f ⎞ ⎟ Nu f = 1.86(Re f Pr f ) ⎜ ⎜ ⎟ l η w ⎝ ⎠
适用的参数范围：
0.14
Re f < 2300; 0.48 < Pr f < 16700;
d 1/ 3 ⎛ η f (Re f Pr f ) ⎜ ⎜η l ⎝ w
⎞ ⎟ ⎟ ⎠
0.14
≥2
定性温度：流体平均温度 tf 特征长度：管内径d 管子处于均匀壁温
微尺度换热简介：空间微尺度，时间微尺度和结构微尺度 1997年，美国创办了国际微尺度热物理工程杂志，标志着 微尺度传热已经成为了一个新的热点
作业:pp.121, 23, 26
§4.4 外部流动强制对流换热实验关联式
外部流动的定义：换热 壁面上的流动边界层与 热边界层能自由发展， 不会受到临近壁面的限 制，例如，流体外掠平 板就是一种 本节以横掠单管和横掠管束为例 1 横掠单管换热实验关联式 (1)横掠单管的定义： (2)特性：除了边界层外，还会产生绕流脱体，从而产生回 流、漩流和涡束
(3) 绕流脱体的产生 过程
Stagnation point
Separation point
Favorable pressure gradient
Adverse pressure gradient
∂P <0 ∂x
∂P >0 ∂x
(4) 脱体的位置：取决于Re，即：
Re < 10时，不产生脱体 10 < Re < 1.5 × 105 时，流动是层流，产生在80～85°C Re > 1.5 × 105 时，流动是湍流，产生在140°C左右
(5) 外掠单管的当地对流换 热系数的变化 可见，影响外部流动换热 的因素，除了以前各项 外，还要考虑绕流脱体的 发生位置 (6) 平均表面传热系数，推 荐采用分段幂次关联式：
13 Nu m = C Re n m Prm ⎡ t ∞ = 15.5 ~ 982°C ⎤ ⎢ t = 21 ~ 1046°C ⎥ ⎥ Valid for : ⎢ w ⎢ 0.7 < Prm < 500 ⎥ 5 ⎢ ⎣0.4 < Re m < 4 × 10 ⎥ ⎦
。
