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對流換熱

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§5-1對流換熱概述

1對流換熱的定義和性質

●對流換熱與熱對流不同，既有熱對流，也有導熱；不

是基本傳熱方式

●對流換熱實例：1)暖氣管道;2)電子器件冷卻；3)電

風扇

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2對流換熱的特點

(1)導熱與熱對流同時存在的複雜熱傳遞過程

(2)必須有直接接觸（流體與壁面）和宏觀運動；

也必須有溫差

(3)由於流體的粘性和受壁面摩擦阻力的影響，緊

貼壁面處會形成速度梯度很大的邊界層

3對流換熱的基本計算式

牛頓冷卻式:

ΦhA(twt)W

qΦA

2

h(twtf)Wm

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4表面傳熱係數（對流換熱係數）

2

hΦ(A(twt))W(mC)

——當流體與壁面溫度相差1度時、每單位壁面面

積上、單位時間內所傳遞的熱量

如何確定h及增強換熱的措施是對流換熱的核心問題

研究對流換熱的方法：

（1）分析法

（2）實驗法

（3）比擬法

（4）數值法

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5對流換熱的影響因素

對流換熱是流體的導熱和對流兩種基本傳熱方式共同作用的

結果。其影響因素主要有以下五個方面：(1)流動起因;(2)

流動狀態;(3)流體有無相變;(4)換熱表面的幾何因素;(5)

流體的熱物理性質

6對流換熱的分類：

(1)流動起因

自然對流：流體因各部分溫度不同而引起的密度差異所產

生的流動

強制對流：由外力（如：泵、風機、水壓頭）作用所產生

的流動

h强制h自然

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(2)流動狀態

h湍流h层流

h相变h单相

層流：整個流場呈一簇互相平行的流線（Laminarflow）

湍流：流體質點做複雜無規則的運動（紊流）（Turbulentflow）

(3)流體有無相變

單相換熱：（Singlephaseheattransfer）

相變換熱：凝結、沸騰、昇華、凝固、融化等

（Phasechange）（Condensation）（Boiling）

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(4)換熱表面的幾何因素：

內部流動對流換熱：管內或槽內

外部流動對流換熱：外掠平板、圓管、管束

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(5)流體的熱物理性質：

熱導率[W(mC)]密度[kgm3]

比熱容