对流传热

对流传热系数是热工学中非常重要的一个参数，它描述了流体在流动状态下传热的效率。

而对流传质系数则描述了气体或液体中溶质在对流传质过程中的传递效率。

对流传热系数和对流传质系数之间存在一定的关系，本文将从理论和实验角度探讨这两者之间的关系式。

一、对流传热系数的定义在热传递过程中，传热介质与传热表面直接接触并通过对流传热方式传递热量。

对流传热系数h描述了单位时间内单位面积内的热量传递率。

它的数值大小取决于传热介质的性质、流体流动状态、传热表面的几何形状等因素。

二、对流传质系数的定义对流传质系数K描述了单位时间内单位面积内的溶质传递率。

在液体或气体中，溶质可以通过对流传质的方式在流动的介质中传递。

对流传质系数对于描述溶质在流体中的传递效率起着至关重要的作用。

三、传热和传质的相似之处在传热和传质过程中，传递的方式都是通过流体的对流运动来实现的。

无论是传热还是传质，都是通过流体流动将热量或溶质从一个地方传递到另一个地方。

传热和传质在某种程度上具有共性。

四、对流传热系数与对流传质系数的关系通过理论分析和实验研究，可以得出对流传热系数h和对流传质系数K之间存在一定的关系。

在一些情况下，对流传热和对流传质的传递过程具有相似的特性，因此它们之间的关系也具有一定的相似性。

在一些传热和传质过程中，对流传热系数h与对流传质系数K之间存在着如下的关系式：h = α·K其中，α为传热和传质的相似系数。

在一些情况下，可以通过实验测定α的值，从而通过对流传质系数K来间接推导出对流传热系数h的数值。

五、结论对流传热系数和对流传质系数是描述流体传热和传质过程中重要的参数。

通过对其进行研究，我们可以更深入地了解流体传递热量和溶质的过程，从而提高传热和传质的效率。

而对流传热系数和对流传质系数之间存在一定的关系，通过研究和实验可以得出它们之间的关系式，从而更好地应用于工程实践中。

对流传热系数和对流传质系数的研究具有重要的理论和实际意义，希望未来可以进一步深入研究这一领域，在工程实践中更好地应用这些参数。

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。

4.3对流传热对流传热是指流体中质点发生相对位移而引起的热交换。

对流传热仅发生在流体中，与流体的流动状况密切相关。

实质上对流传热是流体的对流与热传导共同作用的结果。

4.3.1对流传热过程分析流体在平壁上流过时，流体和壁面间将进行换热，引起壁面法向方向上温度分布的变化，形成一定的温度梯度，近壁处，流体温度发生显著变化的区域，称为热边界层或温度边界层。

由于对流是依靠流体内部质点发生位移来进行热量传递，因此对流传热的快慢与流体流动的状况有关。

在流体流动一章中曾讲了流体流动型态有层流和湍流。

层流流动时，由于流体质点只在流动方向上作一维运动，在传热方向上无质点运动，此时主要依靠热传导方式来进行热量传递，但由于流体内部存在温差还会有少量的自然对流，此时传热速率小，应尽量避免此种情况。

流体在换热器内的流动大多数情况下为湍流，下面我们来分析流体作湍流流动时的传热情况。

流体作湍流流动时，靠近壁面处流体流动分别为层流底层、过渡层（缓冲层）、湍流核心。

层流底层：流体质点只沿流动方向上作一维运动，在传热方向上无质点的混合，温度变化大，传热主要以热传导的方式进行。

导热为主，热阻大，温差大。

湍流核心：在远离壁面的湍流中心，流体质点充分混合，温度趋于一致（热阻小），传热主要以对流方式进行。

质点相互混合交换热量，温差小。

过渡区域：温度分布不像湍流主体那么均匀，也不像层流底层变化明显，传热以热传导和对流两种方式共同进行。

质点混合，分子运动共同作用,温度变化平缓。

根据在热传导中的分析，温差大热阻就大。

所以，流体作湍流流动时，热阻主要集中在层流底层中。

如果要加强传热，必须采取措施来减少层流底层的厚度。

4.3.2 对流传热速率方程对流传热大多是指流体与固体壁面之间的传热，其传热速率与流体性质及边界层的状况密切相关。

如图在靠近壁面处引起温度的变化形成温度边界层。

温度差主要集中在层流底层中。

假设流体与固体壁面之间的传热热阻全集中在厚度为δt有效膜中，在有效膜之外无热阻存在，在有效膜内传热主要以热传导的方式进行。

对流换热概念
1、定义
对流换热是指流体流经固体时流体与固体表面之间的热量传递现象。

对流换热是依靠流体质点的移动进行热量传递的，与流体的流动情况密切相关。

热对流（thermal convection/heat convection）又称对流传热，指流体中质点发生相对位移而引起的热量传递过程，是传热的三种方式之一。

2、特点
对流换热：导热与热对流同时存在的复杂热传递过程；必须有直接接触（流体与壁面）和宏观运动；也必须有温差。

热对流：只能发生在流体(气体和液体)之中，且必然同时伴有流体本身分子运动所产生的导热作用。

3、形式
对流换热：流体各部分因温度引起的密度差所形成的运动称为自然对流；由风机、泵等所驱动的流体运动称为受迫对流。

相应的换热过程分别称为自然对流换热和受迫对流换热。

热对流：自然对流；强迫对流和湍流，其中以湍流的热传递速率最高。

自然对流是由温度不均匀而引起流体内压强或密度不均匀，从而导致循环流动。

如煮水时水的上下循环流动。