
对流换热
这里所说的对流换热是指流体与固体壁面之间的热量交换过程,这一过程是一种极其复杂的现象,如流体与固体壁面的温差,流体运动发生的原因,流体运动的情况,流体的物性以及固体壁面的形状、大小和位置等,都与对流换热的
强度有关。
当围护结构的壁面与相接触而流动着的空气之间存在着温差时,相互间就会产生对流换热,其中包括空气分子之间的导热和由空气分子相对位移而引起
的热量转移两种传热方式。
根据实验观察得知,空气沿壁面流动时,在紧靠壁面处有一薄层空气平行于壁面作有规则的流动,见实际,这一薄层称作“层流边界层”。
在层流边界层内,热量的转移主要靠导热;距表面稍远处的空气呈不规则流动,制冷机组这一区域称作“紊流区”,在紊流区热量的转移是靠空x气分子的相对位移,通过温
实际围护结构表面与周围空气间的对流换热麵测可以看出’在层流边
界层内,因空气导热性低而
出现显著的温度降落,在边界层外的紊流区内由于空气冷热分子的互相混合,温
度逐渐趋于一致。
围护结构表面与周围空气间的对流换热量似常用下式进行计算:
qd~a{r~t)=aAt(3-9)
式中?——围护结构表面与周围空气间的温差,t:a——对流换热系数,
从式(3-9)可见,影响对流换热的一切复杂因素都归结到对流换热系数《
去了,对流换热系数在数值上等于:当固体壁面与流体主体部分的温差为It:时,单位时间通过单位面积的换热量。
求解对流换热强度,实际上也就是如何确定对流换热系数a的问题。
在传热学中有许多计算《的公式,但都有其特定的应用条件,使用时要注意,在已知壁面与空气的温差和气流速度的条件下,可按下列经验公式计算围护结构内外表面的对流换热系数。
自然对流条件下(指流体运动是由于流体内部温差不同而引起的),对围护结构内表面:
垂直平面:
a=1.7/At(3-10)
水平平壁:当热流由下而上时
a=2A5-/At(3-11)
当热流由上而下时
a=1.13-/At(3-12)
受迫对流条件下(指流体运动是受外力作用而引起的):通常这时总伴有自然对流的作用,外力作用引起的对流换热主要取决于风速的大小,同时也与表面的粗糙裎度有关,对中等粗糙的平面,可按下列近似公式来计算《:
对围护结构内表面a—2+3.6v(3-13)
对围护结构外表面
a-=(5)+3.6t;(3-14)
式中V——流体运动的速度
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