传热原理

传 热

　　解决传热问题，都需要从总的传热速率方程出发，即：
　　　
式中：Q--冷流体吸收或热流体放出的热流量，W；
　　　K--传热系数，
　　　A--传热面积，；
　　　--平均传热温差，℃。

　　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。假设流体与壁面的温度差全部集中在厚度为δ1'的有效膜内，该膜既不是热边界层，也非流动边界层，而是一集中了全部传热温差并以导热方式传热的虚拟膜。对流传热速率方程可用牛顿冷却定律来描述，该定律是一个实验定律：
　　　

　　　
　　对两侧流体，均可使用牛顿冷却定律，即：
　　　　Q=αAΔt
　　式中：Q----对流传热的热流量，W；
　　　　　A----对流传热面积，m2;
　　　　　Δt----壁面温度与壁面法向上流体的平均温度之差，K；
　　　　　α----比例系数，称为表面传热系数，W/（m².K）

　　对流传热过程的计算，归结为如何获取。一般由实验 测定，采用科学的试验方法。

　　利用因次分析的方法可获得描述对流传热的几个重要的特征数：
　　
　　(努塞尔数)
　 (雷诺数)
　　(普朗特数)
　　(格拉晓夫数)

流动状态的影响
　　　层流底层薄，
　　　动力消耗大。
强制对流和自然对流的影响
　　　强制对流：外部机械作功,一般u较大，故较大。
　　　自然对流：依靠流体自身密度差造成的循环过程,一般u较小，也较小。
流体物性的影响
　　的影响：
　　的影响：
　　的影响： 单位体积流体的热容量大，则较大
　　　的影响:
　　　定性温度：各种表面传热系数所用数据的特征温度。
传热面条件的影响
　　　不同的壁面形状、尺寸影响流型；会造成边界层分离，产 生旋涡，增加湍动，使增大。
　　　定型尺寸：对表面传热系数有决定性影响的特征尺寸。
相变化的影响
　　　一般情况下，有相变化时表面传热系数较大，机理各不相同，复杂。

努塞尔数

　　　=壁面温度梯度/平均温度梯度
　　　称为无因次温度梯度。平均温度梯度一定，壁面温度梯度越大，Nu越大,越大,有效膜越薄。
　　　按热边界层理论,壁面温度梯度恒大于平均温度梯度,所以,努塞尔数恒大于1。
雷诺数
　　　惯性力和粘滞力的比值，反映流动状态对的影响。
普兰特数 　　　　　v---动量扩散系数　α---热扩散系数
　该公式反映了热扩散和动量扩散的相互关系。反映流动边界层厚度和热边界层厚度的相对厚度。
　　　　　格拉晓夫数（又称升浮力数）
　　 　　反映自然对流程度的特征数。