对流传热的机理

对流传热第一题：知识点总结（一）对流传热概述1、对流传热：流体流过固体壁时的热量传递。

传热机理：热对流和热传导的联合作用热流量用牛顿冷却公式表示：Φ=hA△t其中对流传热面积A，温差△t，对流传热系数h2、影响对流传热系数的因素（1）流动的起因：>由于流动起因的不同，对流换热分为强迫对流传热与自然对流传热两大类。

（2）流动速度：>根据粘性流体流动存在着层流和湍流两种状态，对流传热分为层流对流传热与湍流对流传热两大类。

（3）流体有无相变：同种流体发生相变的换热强度比无相变时大得多。

（4）壁面的几何形状、大小和位置：对流体在壁面上的运动状态、速度分布和温度分布有很大影响。

（5）流体的热物理性质：影响对流传热系数有热导率λ，密度，比定压热容，流体粘度，体积膨胀系数。

综上所述，影响对流传热系数h的主要因素，可定性地用函数形式表示为h=f（v，l，λ，，，或，，）（二）流动边界层和热边界层1、流动边界层特性：（1）流体雷诺数较大时，流动边界层厚度与物体的几何尺寸相比很小；（2）流体流速变化几乎完全在流动边界层内，而边界层外的主流区流速几乎不变化；（3）在边界层内，粘性力和惯性力具有相同的量级，他们均不可忽略；（4）在垂直于壁面方向上，流体压力实际上可视为不变，即=0；（5）当雷诺数大到一定数值时，边界层内的流动状态可分为层流和湍流。

2、热边界层定义：当流体流过物体，而平物体表面的温度与来流流体的温度不相等时，在壁面上方形成的温度发生显著变化的薄层，称为热边界层。

热边界层厚度：当壁面与流体之间的温差达到壁面与来流流体之间的温差的0.99倍时，即=0.99，此位置就是边界层的外边缘，而该点到壁面之间的距离则是热边界层的厚度记为。

与δ一般不相等。

3、普朗特数流动边界层厚度δ反应流体分子动量扩散能力，与运动粘度有关；而热边界层厚度反应流体分子热量扩散的能力，与热扩散率a有关。

==它的大小表征流体动量扩散率与热量扩散率之比（三）边界层对流传热微分方程组1、连续性方程+=02、动量微分方程根据动量定理可导出流体边界层动量微分方程流体纵掠平壁时3、能量微分方程热扩散率a=边界层能量微分方程式：+=4、对流传热微分方程-------x处的对流传热温差------流体的热导率-------x处壁面上流体的温度变化率（四）、管内强迫对流传热1、全管长平均温度可取管的进、出口断面平均温度的算术平均值作为全管长温度的平均，即=（）2、层流和湍流的判别由雷诺数Re大小来判别针对管内流动，当Re<2200时为层流；Re>1×时为湍流；2200<Re<1×时则为不稳定的过渡段（1）管内流动：（2）板内流动：湍流强迫对流传热管内强迫对流平均对流传热系数特征数关联式为：=0.023R P:考虑边界层内温度分布对对流传热系数影响的温度修正系数；:考虑短管管长对对流传热系数影响的短管修正系数；:考虑管道弯曲对对流传热系数影响的弯管修正系数。

高瑞利数湍流混合对流传热机理一、湍流混合对流传热的概念湍流混合对流传热是指在流体中出现的湍流现象对传热效果的影响。

湍流状况下，流体内部会形成大量的涡流和湍流结构，从而增大了流体的传热系数，使得传热效果得到显著提高。

而湍流混合对流传热更是指在一个封闭容器内，不同温度的流体在一起混合的过程中，通过湍流现象传递热量的过程。

二、高瑞利数湍流混合对流传热的特点高瑞利数是描述流体湍流程度的一种无量纲数，是流体中湍流运动占主导地位的表示。

在高瑞利数下，流体内部会形成复杂的湍流结构，出现大量的涡流和涡旋，使得传热系数显著增大。

因此，高瑞利数湍流混合对流传热具有以下几个特点：1.传热效果显著：高瑞利数下的湍流混合对流传热效果显著，传热系数大大增大，流体内部的温度分布更加均匀，能够更快速地传递热量。

显著，流体内部的湍流结构十分复杂，能够更加有效地将热量传递出去，提高传热效果。

3.过程不稳定：高瑞利数下的湍流混合对流传热过程是不稳定的，流体内部出现大量的涡流和湍流结构，使得传热过程不规则，难以精确预测。

三、高瑞利数湍流混合对流传热的机理分析高瑞利数湍流混合对流传热的机理主要包括以下几个方面：1.涡流和湍流结构的形成：高瑞利数下，流体内部会形成大量的涡流和湍流结构，这些结构能够将流体内部的温度快速混合，从而提高了传热效果。

2.湍流传热的增强效应：在高瑞利数下，流体内部的湍流结构能够有效地将热量从高温区传递到低温区，从而增大了传热系数，提高了传热效果。

显著，大量的涡流和湍流结构使得传热过程更加有效，提高了传热效果。

四、高瑞利数湍流混合对流传热的应用高瑞利数湍流混合对流传热在工程领域中具有广泛的应用，特别是在化工、能源、环保等领域。

具体应用包括：1.化工领域：在化工生产过程中，需要进行大量的传热操作，高瑞利数湍流混合对流传热可以有效提高传热效果，使得化工生产更加高效。

2.能源领域：在能源设备中，如锅炉、换热器等设备中，采用高瑞利数湍流混合对流传热技术，可以大大提高能源利用率，减少能源消耗。

自然对流传热强制对流传热机理
自然对流传热是指在液体或气体中由于温度差异而产生的自发流动，而强制对流传热是通过外部力量驱动使流体产生流动。

自然对流传热机理：
当液体或气体中存在温度差异时，由于热胀冷缩效应，密度较高的冷流体下沉，密度较低的热流体上升，从而形成自然对流。

这种流动会在液体或气体中形成对流传热。

自然对流传热的速率取决于温差、流体性质、流体的运动性能和流体与外部物体之间的传热面积。

强制对流传热机理：
强制对流传热是通过外部力量驱动使流体产生流动，这种流动可以通过搅拌器、风扇、泵等方式实现。

外部力量的作用下，流体会形成流动，从而增加了传热的速率。

强制对流传热的速率可以通过控制外部力量来调节。

总而言之，自然对流传热是通过温度差异所产生的自发流动，而强制对流传热是通过外部力量驱动使流体产生流动。

两种机制在传热过程中起着重要的作用，具体的传热速率取决于流体的性质和运动性能以及与外部物体的接触面积。

对流传热的实验分析导言：热传导是物质内部的热量传递方式，而对流传热则是通过流体的运动来传递热量。

对流传热在自然界和工程领域都有广泛的应用。

本文将通过对流传热的实验分析，探讨其机理和影响因素。

一、实验设备和方法在对流传热的实验中，我们通常会使用一个加热器和一个冷却器。

加热器中的流体被加热，然后通过管道流动到冷却器中，从而实现热量的传递。

为了控制实验条件，我们需要测量加热器和冷却器中的温度、流速以及热量的转移率。

二、实验结果和讨论1. 温度分布在实验中，我们可以通过在加热器和冷却器中放置温度传感器来测量温度分布。

实验结果通常显示，在加热器中，温度随着距离加热源的远离而逐渐降低；而在冷却器中，温度随着距离冷却源的接近而逐渐升高。

这是因为加热器中的热量被流体吸收，并随着流动被带到冷却器中。

2. 热传递率实验中，我们可以通过测量加热器和冷却器中的温度差来计算热传递率。

热传递率是指单位时间内传递的热量。

实验结果显示，热传递率与流体的流速成正比。

当流速增加时，热传递率也随之增加。

这是因为流体的流动可以带走更多的热量，加快热量的传递速度。

3. 流体性质实验中，我们可以通过更换不同性质的流体来研究其对对流传热的影响。

实验结果表明，流体的热导率和比热容对对流传热起着重要作用。

热导率越大的流体，其传热能力越强；而比热容越大的流体，其储热能力越强。

因此，在工程应用中，我们可以根据需要选择合适的流体来实现高效的对流传热。

4. 几何形状实验中，我们还可以通过改变加热器和冷却器的几何形状来研究其对对流传热的影响。

实验结果显示，几何形状的改变会影响流体的流动状态，从而影响热量的传递。

例如，增加管道的弯曲会增加流体的阻力，降低热传递率；而增加表面积可以增加热量的传递速度。

结论：通过对流传热的实验分析，我们可以深入了解对流传热的机理和影响因素。

实验结果表明，对流传热是一种高效的热传递方式，其传热能力可以通过流速、流体性质和几何形状等因素进行调控。

传热的三种基本方式及机理传热是能量从高温物体向低温物体传递的过程。

在自然界中，热量的传递方式主要有三种：传导、对流和辐射。

下面将详细介绍这三种传热方式及其机理。

一、传导传导是通过物质内部的分子碰撞传递热量的方式。

这种方式主要存在于固体和液体中，而在气体中传导的热量相对较小。

在固体中，热量的传导是由于物质内部的分子或原子在温差作用下的振动和碰撞。

当一个局部区域的分子振动增强，它们会传递给周围的分子，从而使热量传导。

不同的固体具有不同的传导性能，热导率是衡量固体导热性能的指标。

在液体中，传导主要是通过分子的扩散传递的。

随着温差的存在，热量会从高温区域向低温区域传导，分子会通过碰撞传递热量。

液体的导热性能较差，相对固体来说，传导的热量较小。

二、对流对流是通过流体的流动传递热量的方式。

流体包括气体和液体。

对流传热是由于流体内部的温差产生的密度差，从而引起流体的运动和对流传热。

在自然对流中，流体的流动是由于密度差引起的。

当一个物体受热后，周围的流体会受热膨胀，密度减小，从而产生一个向上的浮力。

这个浮力会使得流体形成对流循环，热量也随之传递。

在强制对流中，流体的流动是通过外部力的作用引起的。

例如，通过风扇或泵等设备产生的流动。

强制对流相较于自然对流，传热效果更强。

三、辐射辐射是通过电磁波的传播传递热量的方式。

辐射传热不需要介质，可以在真空中传播。

热辐射是由于物体内部的分子或原子发生跃迁，释放出电磁波而产生的。

根据普朗克辐射定律，物体的辐射功率与其温度的四次方成正比。

因此，温度较高的物体辐射的功率较大。

辐射传热在太阳能利用中起着重要的作用。

辐射传热可以通过吸收、反射和透过等方式发生作用。

当物体表面受到辐射时，可以选择吸收或反射部分辐射能量。

透过是指辐射能量穿过物体并在另一侧释放。

以上是传热的三种基本方式及其机理的介绍。

传导、对流和辐射是热量在自然界中传递的重要方式。

了解这些方式的特点和机理，有助于我们更好地理解和应用传热知识，例如在工程设计中合理选择传热材料和传热方式，提高能源利用效率。

知识点4－3 对流传热概述【学习指导】1．学习目的通过本知识点的学习，掌握对流传热的机理，理解对流传热系数的意义和影响因素，并建立保温层临界直径的概念。

2．本知识点的重点对流传热机理。

3．本知识点的难点边界层概念的理解。

4．应完成的习题本知识点无习题。

对流传热在工程技术中非常重要。

许多工业部门中经常遇到两流体之间或流体与壁面之间的热交换问题，这类问题需用对流传热的理论予以解决。

在对流传热过程中，除热的流动外，还涉及到流体的运动，温度场与速度场将会发生相互作用。

对流传热是指运动流体与固体壁面之间的热量传递过程，故对流传热与流体的流动状况密切相关。

根据流体在传热过程中的状态对流传热可分为两类：（1）流体无相变的对流传热：包括强制对流（强制层流和强制湍流）、自然对流。

（2）流体有相变的对流传热：包括蒸汽冷凝和液体沸腾等形式的传热过程。

对于上述几类，其对流传热过程机理不尽相同，影响对流传热速率的因素也有区别。

为了方便，先介绍对流传热的基本概念。

一、对流传热速率方程和对流传热系数（一）对流传热速率方程对流传热是一个复杂的传热过程，影响对流传热速率的因素很多，而且对不同的对流传热情况又有差别，因此目前的工程计算仍按半经验法处理。

根据传递过程普遍关系，壁面与流体间（或反之）的对流传热速率也应该等于推动力和阻力之比，即对流传热速率＝对流传热推动力÷对流传热阻力＝系数×推动力上式中的推动力是壁面和流体间的温度差。

影响阻力的因素很多，但比较明确的是阻力必与壁面的表面积成反比。

还应指出，在换热器中，沿流体流动方向上，流体和壁面的温度一般是变化的，在换热器不同位置上的对流传热速率也随之而异，所以对流传热速率方程应该用微分形式表示。

若以流体和壁面间的对流传热为例，对流传热速率方程可以表示为（4-23）式中dQ———局部对流传热速率，W；dS———微分传热面积，m2;T———换热器的任一截面上热流体的平均温度，℃；T w———换热器的任一截面上与热流体相接触一侧的壁面温度，℃；α———比例系数，又称局部对流传热系数，W/(m2·℃)。

对流传热机理
传热是物理学中一个非常重要的分支，涉及到热力学和热学相关
的许多现象。

在传热过程中，物质通过不同的方式传递热能，其中包
括导热、对流传热和辐射传热。

本文将主要探讨对流传热的机理及其
应用。

对流传热是指物质通过流动传递热能的方式。

在自然界中，许多
自然现象都与对流传热密切相关，如风、海浪、河流等。

在工业生产
和能源利用中，对流传热也扮演着重要的角色，如汽车散热器、空调、锅炉等。

对流传热机理主要参考热传递中的史特兰数，即相对流体动量和
黏性作用的比值。

当史特兰数大于1时，对流传热成为主导，而导热
则成为辅助作用。

而当史特兰数小于1时，导热则成为主导。

因此，
对流传热的关键在于流体的流动性能和黏性。

对流传热的流动形式分为自然对流和强制对流。

自然对流是指当
温度差异引起的密度差异超过大气的稳定层时，流体自然产生对流现象。

强制对流则是指当流体被外部强制驱动时发生的对流现象。

在实际的应用中，对流传热常常被用于工业生产和能源利用。

例如，对于汽车散热器，通过辅助风扇等手段增加流体的流动性能，以
提高对流传热效果。

对于空调和锅炉等设备，通过强制流体的流动性
能来实现对流传热。

此外，在太阳能以及地热能等方面的能源利用中，对流传热也起到了非常重要的作用。

总之，在传热机理中，对流传热是一个非常重要的分支，是人类对自然热力学与工业生产中所利用的一个不可或缺的方式。

希望本文能够对大家了解对流传热机理有所帮助，同时也向大家展示了对流传热在工业生产和科技发展中的广泛应用。

什么是自然对流传热强制对流传热机理自然对流和强制对流是传热中常用的两种机制。

对于物体的传热过程而言，了解这两种机制对于提高传热效率非常重要。

首先，我们来了解一下自然对流传热。

自然对流传热是指在没有外力驱动的情况下，由于温度差异引起的流体运动。

举一个简单的例子，我们烧开一锅水，水底部受热，热量导致水底部的温度升高，使得水在底部膨胀，密度减小。

这样，热水就会上浮，而凉水则会下沉。

这种自然的流动，将有助于传热，将热量从底部传递到其他部位。

自然对流传热在许多领域都有应用，例如地球大气层的对流循环就是自然对流的典型示例。

而强制对流传热则是在外力的驱动下，例如风，液流等，由于流体的强制运动传导热量。

以汽车的散热风扇为例，风扇通过强制流动的气流，将汽车发动机散发的热量迅速带走。

同样的原理也适用于液流，例如水在工业冷却设备中的运用，液体通过管道强制流动，以带走热量，从而冷却设备。

自然对流和强制对流在传热中的机理略有不同。

自然对流主要依靠温度差异产生的密度差来驱动流动，而强制对流则依靠外力推动流体运动。

此外，在传热效率上也存在差异。

自然对流传热受限于流体自身产生的流动，热量传递效率相对较低。

而强制对流传热通过外力的驱动，可以达到更高的传热效率，从而更快、更有效地将热量从热源传递到周围环境。

在实际应用中，我们需要根据不同的情况选择合适的传热机制。

对于自然对流传热，因为其效率较低，通常适用于传热量较小，或者不需要特别快速传热的情况下。

例如，太阳能集热器利用太阳辐射产生的热量，热量会经由集热器内的流体自然对流传递出去。

而对于强制对流传热，由于其更高的传热效率，通常适用于传热量较大，或者需要迅速传热的情况下。

综上所述，自然对流传热和强制对流传热是传热过程中两种常见的机制。

了解这两种机制的原理和适用范围，对于在实际应用中选择合适的传热方式具有重要意义。

无论是优化热能利用效率，还是设计高效的传热设备，都离不开对这两种机制的深入理解和充分应用。

对流传热和放射传热机理比较研究传热是指热量在物质之间的传递过程。

在自然界中，传热方式主要有对流传热和放射传热两种。

对流传热是指物质因温度差异而运动，从而导致热量传递的过程。

放射传热则是指热量通过电磁波辐射的方式传递。

本文将从传热机理、特征和应用等方面比较对流传热和放射传热。

一、传热机理比较对流传热的传热机理是物质的扩散和对流。

热量引起了流体的不均匀加热和扩散，从而使得温度发生变化，形成了热对流。

在热对流的过程中，热量通过运动的流体来传递。

对流传热通常受流体的比热容、密度和粘度等参数的影响。

比如，流体的粘度越高，其传热能力越低。

放射传热的传热机理是通过电磁波的辐射。

辐射传热并不需要传热介质，因此可以在真空中进行热量传递。

辐射传热的主要影响因素是物体的温度和表面特性。

物体的表面特性对其发射和吸收辐射的能力有关键性的作用。

常用的表面特性参数有吸收率、反射率、透射率等。

这些参数可以反映出物体表面对辐射热量的吸收能力。

二、传热特征比较对流传热的特征是流体的运动，它具有很强的可控性和可调节性。

只要改变流体的流速或使用不同的流体，就可以很容易地调节热量的传递速率。

对流传热还具有稳定性，当流体温度差趋于稳定时，传热速率趋于稳定。

此外，对流传热还能将物体的温度分布均匀化，使得物体的温度沿空间均匀分布。

放射传热的特征是热量的传递速率与物体表面温度和表面特性有关。

当物体表面温度升高时，热量传递速率会快速增加。

这就意味着放射传热可以实现高速传热。

放射传热还具有非接触热量传递的特征，因此可以较好地应用于高温、高压、真空和强辐射等环境下。

三、应用比较对流传热和放射传热在工业生产和日常生活中都有着广泛的应用。

在冷却系统中，对流传热被广泛应用。

例如，在汽车发动机中，循环冷却液可以带走发动机的热量，实现热量的排放。

此外，在制冷系统中，制冷剂的循环也是利用了对流传热的原理。

放射传热在日常生活中的应用也较为广泛，例如微波炉和红外烤箱等。

简述对流传热机理热量传递主要有三种基本方式：导热、热对流和热辐射。

传热可以以其中一种方式进行，也可以同时以两种或三种方式进行。

根据传热介质的特征，热量传递的过程又可以分为热传导、对流传热和辐射传热。

1、导热指依靠物质的分子、原子和电子的振动、位移和相互碰撞而产生热量传递的方式。

例如，固体内部热量从温度较高的部分传递到温度较低的部分，就是以导热的方式进行的。

热传导在气态、液态和固态物质中都可以发生，但热量传递的机理不同。

气体的热量传递是气体分子作不规则热运动时相互碰撞的结果。

气体分子的动能与其温度有关，高温区的分子具有较大的动能，即速度较大，当它们运动到低温区时，便与低温区的分子发生碰撞，其结果是热量从高温区转移到低温区。

2、热对流指由于流体的宏观运动，冷热流体相互掺混而发生热量传递的方式。

这种热量传递方式仅发生在液体和气体中。

由于流体中的分子同时进行着不规则的热运动，因此对流必然伴随着导热。

当流体流过某一固体壁面时，所发生的热量传递过程称为对流传热，这一过程在工程中广泛存在。

在对流传热过程中，根据流体的流态，热量可能以导热方式传递，也可能以对流方式传递。

3、热辐射，物体通过电磁波来传递能量的方式称为辐射。

辐射有多种类型，其中因热的原因而发出辐射能的现象称为热辐射。

扩展资料自然界日常生活和工业生产领域中到处存在着温差，因此热量传递就成为一种极普遍的物理现象。

研究热量传递的规律即根据不同的热量传递过程得出单位时间内所传递的热量与相应的温度差之间的关系。

不同的热量传递方式具有不同的传递规律，相应的研究分析方法也各不相同。

传热学在科学技术各个领域中都有十分广泛的应用。

尽管各个领域中遇到的传热问题形式多样，但研究传热的目的大致上可以归纳为三个方面。

(1)强化传热，在一定的条件下(如一定的温差、体积、重量或泵功等)增加所传递的热量。

(2)削弱传热或称热绝缘，即在一定的温差下使热量的传递减到最小。

(3)温度或传热控制，为使一一些设备能安全、经济地运行，或者为得到优质产品、工艺，需要对热量传递过程中物体关键部位的温度或传热速率进行控制。