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來自 孔夫子舊書網 的圖片

對流換熱是全國科學技術名詞審定委員會審定、公布的科技術語。

歷史名詞是歷史上曾出現的事件及事物的名稱[1],例如「禪讓」,傳說古代實行舉薦賢能之人為首領繼承人的一種制度,據文獻記獻:有堯舉舜、舜舉禹[2]、禹先舉皋陶、皋陶死禹又舉益等歷史故事。

名詞解釋

對流換熱(英語:convection)是指流體流經固體時流體與固體表面之間的熱量傳遞現象。對流換熱是依靠流體質點的移動進行熱量傳遞的,與流體的流動情況密切相關。

根據換熱形式的不同,流體各部分因溫度引起的密度差所形成的運動稱為自然對流;由風機、泵等所驅動的流體運動稱為受迫對流;受迫對流根據邊界層形成和發展情況的不同,又可以分成內部流動和外掠流動兩種。

對流換熱是指流體與固體表面的熱量傳輸。對流換熱是在流體流動進程中發生的熱量傳遞現象。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。例如:家用空調換熱器鋁翅片既有導熱又和空氣進行對流換熱實際流體都是有粘性的,由於粘性的作用,靠近固體壁面的流體滯止,流體力學中稱為無滑移邊界條件。壁面與流體間的換熱必須經過這一個邊界層,而穿過靜止流體的熱量傳遞方式只能是導熱。

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。

因素

影響對流換熱的因素是影響流動和影響流體中熱量傳遞因素的綜合作用。主要有以下五個方面。

(1)流體流動的起因

由於流動的起因不同,對流可以分為強制對流和自然對流換熱兩大類。兩種流動的成因不同,流體中的速度場有差別,所以換熱規律也不一樣。

(2)流體有無相變

當流體沒有相變時對流換熱中的熱量交換是由於流體的顯熱變化而實現的;而在有相變的換熱過程(如沸騰或凝結),流體的相變潛熱往往起着主要作用,因而換熱規律與無相變時不同。

(3)流體的流動狀態(單相流動)

層流時流體微團沿着主流方向作有規律的分層流動,而湍流時流體各部分之間發生強烈的混合,因而換熱能力不同。

(4)流體的物性條件

流體的密度、動力黏度、導熱率等不僅對流體的流動有影響,而且對流體中熱量傳遞也有影響,因此流體的物理性質對流體換熱有着很大的影響。

(5)換熱表面的幾何因素

這裡的幾何因素指換熱面的形狀、大小、換熱表面與流體運動的相對方向及換熱面的狀態(光滑或粗糙)。

傳熱係數

也稱換熱係數。對流換熱的強度依據牛頓冷卻定律,其基本計算公式是:式中q為單位面積的固體表面與流體之間在單位時間內交換的熱量,稱作熱流密度;Tw、Tf分別為固體表面和流體的溫度;h稱為傳熱係數,它表示在單位面積的固體表面上,當流體與固體表面之間的溫度差為1K時,每單位時間內所傳遞的熱量。h的大小反映對流換熱的強弱,如上所述,它與影響換熱過程的諸因素有關,並且可以在很大的範圍內變化,所以牛頓公式只能看作是傳熱係數的一個定義式。它既沒有揭示影響對流換熱的諸因素與h之間的內在聯繫,也沒有給工程計算帶來任何實質性的簡化,只不過把問題的複雜性轉移到傳熱係數的確定上去了。因此,在工程傳熱計算中,主要的任務是計算h。計算傳熱係數的方法主要有實驗求解法、數學分析解法和數值分析解法。

參考文獻