对流换热学习课件

来源：网络收集时间：2026-09-20

导读： 3.3 对流换热 3.2.1 基本概念 3.2.2 基本规律---对流换热微分方程组 3.2.3 常见对流换热问题经验规律和性质上一页下一页返回 3.2.1 基本概念 1.对流换热机理是什么？(掌握) 2.什么是牛顿冷却定律？什么对流换热系数？ (掌握) 3.对流换热的影响因素有哪些

3.3 对流换热

3.2.1 基本概念 3.2.2 基本规律---对流换热微分方程组 3.2.3 常见对流换热问题经验规律和性质

3.2.1 基本概念

1.对流换热机理是什么？(掌握) 2.什么是牛顿冷却定律？什么对流换热系数？ (掌握) 3.对流换热的影响因素有哪些？(掌握)

1.对流换热机理是什么？(掌握)

对流换热：运动流体参与的换热过程称为对流换热。通常是指固体表面与通过该表面的运动流体间的换热过程对流换热机理：热对流：由于流体质点宏观上的相对运动，将把流体质点所具有的热能从一个位置携带传递到另一个位置，从而引起能量的转移热传导：流体各个质点温度不同，质点在运动过程中不可避免接触与其温度不同的流体质点，在接触界面处，将通过热传导方式发生能量转移上一页下一页返回

2.什么是牛顿冷却定律？何谓对流换热系数？ (掌握)

牛顿冷却定律牛顿通过观察研究了大量对流换热现象后，总结得出如下规律

Twq

q (Tw T f ) 对流换热系数

对流换热系数定义： q Tw T f

Tf (W/m2.℃)

物理意义：单位时间、单位面积、单位温差所产生的传热量，是表征对流换热强度大小的指标，其数值决定于对流换热状况。局部对流换热系数与平均对流换热系数的概念

3.对流换热的影响因素有哪些？(掌握)

几何因素：形状、尺寸、位置物性因素：导热系数、粘性系数、比热作用力因素：重力、浮力、粘性力、压力、惯性力运动因素：速度、状态(层流、紊流) 时间因素：时间边界条件因素：流体边界上的温度分布、速度分布

3.2.2 基本规律---对流换热微分方程组

1.如何建立微分方程组？(了解) 2.对流换热微分方程组单值性条件有哪些？(了解) 3.对流换热问题如何分类？(掌握) 4.对流换热问题研究方法和途径是什么？(了解) 5.如何运用对流换热微分方程组进行相似分析？(了解) 6.对流换热过程常见的相似准数有哪些？其物理意义是什么？(掌握)

1.如何建立对流换热微分方程组？(了解)

(1)换热微分方程建立 (2)流体能量守恒微分方程建立 (3)流体动量守恒微分方程的建立 (4)流体质量守恒微分方程的建立

(1)换热微分方程建立通过

固体表面的热流密度qq (Tw T f )q f T xx 0

Twq

Tf x

f T T xx 0

(2)能量微分方程建立以研究区域流体为控制体以控制体边界内侧为控制面控制体V

控制面F

单位时间以热传导方式通过控制面传入控制体的热量+单位时间通过控制面流入流出流体带入控制体的热量 + 单位时间控制体内部产生的热量(内热源) + 单位时间外力对控制体所做功量 = 单位时间控制体内能量增量 T wx T x wy T y wz T x f c p x ( T2 2

)

qs c p

热对流项

热传导项

(3)动量微分方程建立(N-S方程)以研究区域流体为控制体以控制体边界内侧为控制面单位时间通过控制面流入流出流体带入控制体的动量 + 作用在控制体上的合外力控制体V

控制面F

= 单位时间控制体内动量增量 w wx w x wy w y wz w x g 1 p w2

惯性力

粘性力

(4)质量微分方程建立(连续性微分方程)控制面F以研究区域流体为控制体

以控制体边界内侧为控制面单位时间通过控制面流入流出流体带入控制体的质量 = 单位时间控制体内质量增量 wx x wy y wz x 0

控制体V

f T T xx 0

T x

T y

T x

c p x

(

T2 2

) 2

qs c p

热对流项 w wx w x wy w y wz w x g

热传导项1 p w2

惯性力 wx x wy y wz x 0

粘性力

2.对流换热微分方程组单值性条件有哪些？(了解)

几何条件：形状尺寸物性条件：流体密度、导热系数、比热、粘性系数初始条件： = 0 =0, T=T(x, y, z) 边界条件：流体边界上的速度分布、温度分布

3.对流换热问题如何分类？(掌握)

稳定对流换热与非稳定对流换热(按时间分) 有内热源与无内热源对流换热(按内热源分) 自然对流与强迫对流(按动力分) 层流与紊流(按流动状态分) 有相变与无相变对流换热(按相变分)

外部强制对流对

无相变

内部自然对流混合对流沸腾换热大空间有限空间池沸腾

外掠平板外掠圆管外掠非圆管圆管非园管

流换热有相变

凝结换热

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