东南大学传热学对流换热总结
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传热学心得体会传热学是研究热量在物体之间传递的学科,它在我们日常生活和工程实践中都扮演着重要的角色。
通过学习传热学,我深刻理解了热量的传递方式、途径和影响因素,下面将分享我对传热学的心得体会。
一、热传导:承接热量的“接力棒”热传导是物体内部热量传递的方式之一。
在传热学中,我了解到热传导是由分子之间的相互作用导致的。
当物体的一部分受热时,其周围的分子会通过碰撞将热量传递给邻近的分子。
这类似于接力赛中的接力棒,热量在物体内部通过分子相互碰撞的方式传递。
热传导的速度与物体的导热性质相关,我了解到导热性能好的物质会更有效地传导热量。
例如,金属具有良好的导热性能,因此金属制品在传热过程中会传递更多的热量。
而绝缘材料则有较低的导热性能,可以减少热量的传递。
二、对流传热:热流之水,携热而行对流传热是指热量通过流体的传递方式。
这种传递方式在我们日常生活中非常常见,例如风扇吹来的冷风、水的热量传递等。
在对流传热中,热量基本上是通过流体的对流来传递的。
对流传热的特点是需要通过流体来承载热量,并且需要有流体内的物质运动。
例如,当水加热时,受热的水会被加热并上升,而凉爽的水则下沉,形成对流。
这种对流传热方式可以使热量更快地传递,提高传热效率。
三、辐射传热:能量的跳跃传递辐射传热是指通过电磁波辐射的方式传递热量。
这种方式在太阳能、火焰热等场景中广泛应用。
辐射传热是一种无需通过介质的传递方式,热量可以直接在真空中传递。
辐射传热是由发射热辐射的源头向周围的物体传递热量。
在传热学中,我了解到热辐射是由发射、传输和吸收三个过程组成的。
当一个物体的温度高于其周围的物体时,它将以电磁波的形式发射热辐射,传递给周围的物体。
这种方式使得热量可以越过空气、液体和固体等物质直接传入目标物体内部。
四、传热过程的应用通过学习传热学,我不仅了解了传热的基本原理,还学到了如何将传热知识应用于日常生活和工程实践中。
例如,我们在空调工作原理中应用了对流传热,通过冷热空气的流动来调节室内温度。
绪论部分一、热量传递的三种基本方式⒈导热应充分理解导热是物质的固有本质,无论是气体、液体还是固体液态还是固态,都具有导热的本领。
利用傅里叶定律进行稳态一维物体导热量的计算。
应能区分热流量Φ和热流密度q。
前者单位是w,后者单位是w/m2,且q=Φ/A。
同时还应将热流量Φ与热力学中的热量Q区别开来,后者的单位是J。
传热学中引入了时间的概念,强调热量传递是需要时间的。
充分掌握导热系数λ是一物性参数,其单位为w/(m·K);它取决于物质的热力状态,如压力、温度等。
对不同的物质,可用教材的附录查得导热系数值。
⒉对流掌握对流换热是流体流过固体壁面且由于其与壁面间存在温差时的热量传递现象,它与流体的流动机理密不可分;同时,由于导热也是物质的固有本质,因而对流换热是流体的宏观热运动(热对流)与流体的微观热运动(导热)联合作用的结果。
初步会运用牛顿冷却公式或计算对流换热量。
注意其中A为换热面积,必须是流体与壁面间相互接触的、与热量传递方向相垂直的面积。
掌握对流换热的表面传热系数h为一过程量,而不像导热系数λ那样是物性参数。
也正因为如此,不同对流换热过程的表面传热系数的数量级相差很大。
⒊热辐射掌握热辐射的特点,区分它与导热及对流的不同之处。
掌握黑体辐射的斯蒂藩—玻耳兹曼定律。
它是一个黑体表面向外界发射的辐射热量,而不是一个表面与外界之间以辐射方式交换的热量。
通过对两块非常接近的互相平行黑体壁面间辐射换热的计算,以了解辐射换热的概念。
应注意三种热量传递方式并不是单独出现,常常串联或并联在一起起作用。
可以结合日常生活及工程实际中的实例加深理解。
二、传热过程与传热系数⒈传热过程充分理解传热过程是热量在被壁面隔开的两种流体之间热量传递的过程。
在传热过程中三种热量传递方式常常联合起作用。
能对一维平壁的传热过程进行简单的计算。
理解传热系数K是表征传热过程强弱的标尺。
既然对流换热表面传热系数h是过程量,它常作为传热过程的一个环节,因而传热系数也是过程量。
chap1-R数学表达式
Chap2-R边界层近似和边界层方程
4.层流边界层:壁面法线方向热量传递主要靠导热
湍流边界层:黏性底层:导热;湍流核心:速度脉动引起的对流混合
根据普朗特数的大小,流体一般可分为三类:
(1)高普朗特数流体,如一些油类的流体,在102~103的量级;
(2)中等普朗特数的流体,0.7~10之间,如气体为0.7~1.0, 水为0.9~10;(3)低普朗特数的流体, 如液态金属等,在0.01的量级。
Chap. 3外部层流边界层
外掠平壁层流边界层3.用边界层积分方程求解对流换热问题的基本步骤:
注:UHF代表均匀热流,UWT代表均匀壁温例题7
Chap 4 管道的层流强制对流
忽略粘性耗散,充分发展段Nu为常数,与Re,Pr无关
计及粘性耗散,充分发展段Nu不为常数,与Pr及Ec有关忽略粘性耗散,入口段Nu不为常数,与Pr及Re有关。
对流传热总结1.特征数(1)雷诺数Re :惯性力与粘性力之比的一种量度。
νcul Re =(2)普朗特数Pr :动量扩散能力与热量扩散能力之比的一种量度。
aPr ν=(3)努赛尔数Nu :壁面上流体的无量纲温度梯度。
λchl Nu =(4)格拉晓夫数Gr :流体浮升力与粘性力之比的一种量度。
23Δναtgl Gr V c =2.特征方程与应用(1)流体外掠平板的实验关联式:()Pr Re,f Nu = 定性温度:2∞+=t t t w m ,w t ——平板温度,∞t ——来流温度 特征长度:l l c =,l ——流体流过平板长度 特征流速:∞=u u c ,∞u ——来流流速 流动状态:5105⨯=c Re ,c Re ——临界雷诺数(2)管槽内强制对流的实验关联式:()Pr Re,f Nu = 定性温度:2f f m t t t ''+'=,f t '——流体进口温度,f t ''——流体出口温度特征长度:d l c =,d ——管子内径 特征流速:u u c =,u ——管内平均流速 流动状态:2300=c Re ,c Re ——临界雷诺数(3)流体横掠单管的实验关联式:()Pr Re,f Nu = 定性温度:2∞+=t t t w m ,w t ——管壁温度,∞t ——来流温度 特征长度:d l c =,d ——管子外径 特征流速:∞=u u c ,∞u ——来流流速流动状态:51051⨯=.Re c ,c Re ——临界雷诺数(4)流体横掠管束的实验关联式:()Pr Re,f Nu = 定性温度:2f f m t t t ''+'=,f t '——流体进口温度,f t ''——流体出口温度特征长度:d l c =,d ——管子外径特征流速:u u c =,u ——管束最小界面处流速 排数校正:管排数16<需校正(5)竖平板及圆柱大空间自然对流的实验关联式:()Pr ,Gr f Nu = 定性温度:2∞+=t t t w m ,w t ——壁面温度,∞t ——环境温度 特征长度:H l c =,H ——竖平板或圆柱高度 体胀系数:mV T 1=α,m T ——定性温度(6)水平板大空间自然对流的实验关联式:()Pr ,Gr f Nu = 定性温度:2∞+=t t t w m ,w t ——壁面温度,∞t ——环境温度 特征长度:PA l Pc =,P A ——换热面积,P ——换热周长 体胀系数:mV T 1=α,m T ——定性温度(7)夹层有限空间自然对流的实验关联式:()Pr ,Gr f Nu = 定性温度:2ch m t t t +=,h t ——热面温度,c t ——冷面温度 特征长度:δ=c l ,δ——冷、热面之间的距离流动状态:竖直夹层导热2860≤δGr ,水平夹层导热2430≤δGr(8)膜状凝结的实验关联式:()c l ,,t ,r ,,f h ληρΔ= 定性温度:2ws m t t t +=,s t ——蒸气饱和温度,w t ——壁面温度 特征长度:H l c =,H ——板、柱、球竖直高度流动状态:()16004=-=rt t hl Re w s c c η,c Re ——临界膜层雷诺数(9)大容器膜态沸腾的实验关联式:()c l ,,t ,r ,,f h ληρΔ= 定性温度:2ws m t t t +=,s t ——饱和液体温度,w t ——壁面温度 特征长度:H l c =,H ——横管外径d 沸腾状态:常压下水C 200Δo >t(10)大容器核态沸腾的实验关联式:()wl p C Pr,,,c ,t ,r ,,f h σηρΔ= 定性温度:2ws m t t t +=,s t ——饱和液体温度,w t ——壁面温度 特征长度:H l c =,H ——横管外径d 沸腾状态:常压下水C 25ΔC 4o o <<t。
对流换热知识点总结导言对流换热是热传递的一种方式。
在许多实际问题中,流体和固体之间都会发生对流换热现象。
对流换热是指热能通过流体传输到物体表面上,然后再通过固体的传热机制传递到物体内部。
对流换热的基本原理是通过流体的流动将热能传送到物体之间,并在传热过程中通过流体对物体表面的冷却来达到等温条件。
本文将会围绕对流换热知识点进行总结,着重讨论对流换热的基本原理、传热系数计算、传热器设计、流动形式以及一些应用等方面。
一、对流换热的基本原理对流换热的基本原理是通过流体的流动将热能传送到物体之间,并在传热过程中通过流体对物体表面的冷却来达到等温条件。
对流换热是通过流体对物体表面进行冲刷,从而带走物体表面的热量。
对流换热的基本原理可以用纽塔尔方程来描述,该方程为:Q = h*A*ΔT其中Q表示热交换量,h表示传热系数,A表示传热面积,ΔT表示传热温差。
传热系数h是对流换热的特性参数,它描述了在单位面积上对流换热所需要的热传导率。
当流体在物体表面上流动时,会形成一层相对静止的边界层,边界层中的流体速度较低,温度较高,因此会对物体表面带走较多的热量,进而提高传热系数h。
二、传热系数的计算传热系数是描述对流换热的特性参数,它有多种计算方法,其中常用的方法有理论计算和实验测定两种。
理论计算方法一般包括:经验公式法、边界层理论法、流体力学法和数值模拟法。
而实验测定则通过对流体在传热器上的温度和流速进行测定,进而得到传热系数。
对于复杂的情况,常常需要采用复杂的数学模型和计算方法来精确求解传热系数。
在一些工程问题中,传热系数的计算是非常重要的,它直接影响到传热器的设计和使用效果。
三、传热器的设计传热器是用来加热或冷却流体的设备,它包括热交换管、冷凝器、蒸发器、换热管、加热器和冷却器等。
传热器的设计是通过传热系数的计算和流体的流动特性来确定的。
在传热器的设计过程中,需要考虑传热器的结构形式、材料选用、传热系数、流体流动参数等因素。