传热原理

传热	对流传热
传热，即热量的传递，是自然界中普遍存在的物理现象。凡是有温度差存在的物系之间，就会导致热量从高温处向低温处的传递的传热过程。　　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，℃。传热的基本方式　　根据热量传递机理的不同，传热基本方式有三种，即热传导、对流和辐射。 ·热传导：　　热传导又称导热。是指热量从物体的高温部分向同一物体的低温部分、或者从一个高温物体向一个与它直接接触的低温物体传热的过程。 ·对流传热：　　对流传热是依靠流体的宏观位移，将热量由一处带到另一处的传递现象。在化工生产中的对流传热，往往是指流体与固体壁面直接接触时的热量传递。 ·辐射传热：　　又称为热辐射，是指因热的原因而产生的电磁波在空间的传递。物体将热能变为辐射能，以电磁波的形式在空中传播，当遇到另一物体时，又被全部或部分地吸收而变为热能。作为换热设备，我们主要关心的热传导和对流传热。	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。
表面传热系数的影响因素	特征数的物理意义	特征数
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。	对流传热的分类：　　　无相变化传热: 强制对流　　　　　　　　　　自然对流　　　有相变传热:　蒸汽冷凝　　　　　　　　　　液体沸腾无相变化时对流传热过程的因次分析　　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)