1、4.3 对流传热4.3.1理论分析法求4.3.2实验方法求4.3.3 类比法求对流传热系数小结 的数量级,幻灯片2目录,第四章 热量传递基础, 4.3 对流传热,什么是对流传热？P190,流动的流体与外界的传热,静止流体与外界的传热,强制对流,自然对流,的获得主要有三种方法：, 4.3 对流传热,用因次分析法、再结合实验，建立经验关系式。,把理论上比较成熟的动量传递的研究成果类比到热量传递过程。,建立理论方程式，用数学分析的方法求出的精确解或数值解。这种方法目前只适用于一些几何条件简单的几个传热过程，如管内层流、平板上层流等。,连续性方程和N-S方程，得到速度场壁面处的速度梯度 壁面力 ,4.
2、3.1 理论分析法求,回忆：第一章范宁因子f 的理论求解过程：,引入：阻力系数（又称范宁因子）,引入：摩擦因数,1圆管内的稳定层流,的理论求解过程为：,边界层是对流传热的主要热阻所在。,4.3.1 理论分析法求,影响的因素主要有：1.引起流动的原因：自然对流和强制对流(书P185)2.流动型态：层流或湍流3.流体的性质：、cp、等4.传热面的形状、大小、位置：如圆管与平板、垂直与水平、管内与管外等5.有相变与无相变： cp或汽化潜热r,4.3.2 实验方法求,因次分析法：,(书P191),-格垃霍夫准数Gr是雷诺数的一种 变形，表征自然对流时的“雷诺数”,无因次数群：,-努塞特准数，表示导热热
3、阻与对流热阻之比,4.3.2 实验方法求,-普兰特准数，反映物性的影响。 一般，气体的Pr1,-导温系数,(See alsoP192),故,4.3.2 实验方法求,对流传热系数经验式:,（一） 无相变时,当Gr25000，需考虑自然对流对传热的影响，式（4-78）乘上一个大于1的校正系数：,4.3.2 实验方法求,（书P195 式4-73）,（一） 无相变时,Why？,Why？,若使用条件不满足上述条件时，需修正：,（1）对于短管，L/d60,乘上一个大于1的校正系数：用式（4-75）,（2）当壁面与流体主体温差较大时，需引入一个校正项：,教材式4-74,（3）非圆形管的强制湍流：,上式仍可使
4、用，但需将d换成de,（4）弯管内：,乘上一个大于1的校正系数：式4-80,（一） 无相变时,（3）流体在管壳间的对流传热：式484,3、管外的强制对流传热（1）流体横向流过单管传热：见图423（2）流体横向流经管束（管簇）的传热：式482，83,（一） 无相变时,C、n为经验常数。,4、自然对流,（一） 无相变时,式4-87a,4.3.2 实验方法求,竖直壁面： 层流：P207式4-89，4-90 湍流： P208式4-95 水平圆管外： 层流：P208式4-96,1、冷凝传热,水平管束：,膜状冷凝传热的强化：减薄冷凝液液膜厚度； 选择正确的蒸汽流动方向； 在传热面上垂直方向上刻槽或安装若干
5、条金属丝等。,第一排的与单管相似， 第二排的比第一排小， 第三排的比第二排小， 若干排后，基本上不变。 平均比单排的小。,（二）有相变时,产生沸腾现象的必要条件： 液体过热、 有汽化核心,沸腾曲线,2、大容积沸腾传热,核状沸腾传热系数的主要影响因素有：表面粗糙度、汽化核心、温差,（二）有相变时,4.3.3 类比法求,4.3.3 类比法求,二几种类比关系,1雷诺类比：史坦登准数,2柯尔本类比： 传热j-因子3普兰特类比：,对流传热系数小结,的量级,空气中,水中,总之：,油类中,幻灯片3目录,4.4 辐射传热4.4.1基本概念4.4.2物体的辐射能力4.4.3两灰体间的辐射传热4.4.4 两灰体组
6、成的封闭体系的辐射传热速率Q1-2的计算4.4.5暴露在空气中的设备的热损失计算,第四章 热量传递基础,4.4 辐射传热,4.4.1 基本概念,一、什么是辐射传热？,热辐射线波长在0.4m40m，属可见光、红外线,二吸收率、发射率、透过率,三黑体、白体、透热体、灰体,-透热体，如单原子或对称双原子构成的气体（H2，O2，He等等）,灰体-以相同的吸收率吸收所有波长的热辐射能的物体，如工业用的大多数固体材料。,4.4 辐射传热,4.4.1 基本概念,4.4.2 物体的辐射能力,辐射能力：单位时间、单位面积上对所有波长辐射线的辐射能量，用E表示，单位W/m2。,根据普朗克量子理论，,一黑体的辐射能
7、力Eb,4.4.2物体的辐射能力,-黑度（或辐射率）,属物性，与材料性质和温度、压力、浓度等有关,三与的关系-可希霍夫定律(p220-221),二灰体的辐射能力E,4.4.3两灰体间的辐射传热,影响角系数的因素：两物体间的距离、两物体表面积、两物体的放置角度等。,一、角系数,辐射能被拦截的百分数，用12、 21表示(p221),思考：如图，两相距很近的无限大平板， 角系数为多少？,角系数的性质：,1、相对性：,2、完整性：,如图，由N个面组成的闭合体，任一面的所有角系数之和为多少？,3、加和性：,4.4.3两灰体间的辐射传热,二、两灰体间的辐射传热速率的计算,-投入辐射,W/m2,-有效辐射，
8、 W/m2,几个概念：,4.4.3 两灰体间的辐射传热,物体与环境交换的热量,二、两灰体间的辐射传热速率的计算,4.4.3两灰体间的辐射传热,4.4.4 两灰体组成的封闭体系的辐射传热速率Q1-2的计算,对两灰体组成的封闭体系：,（1）,又,4.4.4 两灰体组成的封闭体系的辐射传热速率Q1-2的计算,（2）,利用加和定理整理式1、2 ，得：,4.4.4 两灰体组成的封闭体系的辐射传热速率Q1-2的计算,对两足够大平行板：1-2=1，A1=A2。故,特例1：,4.4.4 两灰体组成的封闭体系的辐射传热速率Q1-2的计算,思考：写出两无限大平行平板之间平行插入第三块板时的辐射传热量计算式。（如图所示）,对比：两无限大平行平板之间的辐射传热速率与平行插入第三块板时的辐射传热速率。,影响辐射传热的因素：,4.4.5暴露在空气中的设备的热损失计算,其中：,作业：P237 17,
