chapter10-11

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1、第十章对流换热Convectionheattransfer1第十章对流换热对流换热：指流体流经固体时，流体与固体表面之间的热量传递现象。对流换热与热对流不同，既有热对流，也有导热；不是基本传热方式。对流换热实例：1)暖气管道;2)电子器件冷却210-1概述1.牛顿冷却公式=Ah(tw－tf)q=h(tw－tf)h—整个固体表面的平均表面传热系数;tw—固体表面的平均温度;tf—流体温度，对于外部绕流，tf取远离壁面的流体主流温度；对于内部流动，tf取流体的平均温度。3对等壁温，对照式=Ah(tw－tf)可得:如何确定表面传热系

2、数的大小，是对流换热计算的核心问题，也是本章讨论的主要内容。对于局部对流换热，1.牛顿冷却公式42.对流换热的影响因素对流换热是流体的导热和热对流两种基本传热方式共同作用的结果。因此，凡是影响流体导热和热对流的因素，都将对对流换热产生影响。主要有以下五个方面：流动起因流动状态流体有无相变流体的物理性质换热表面的几何因素5流动的起因，影响流体的速度分布与温度分布。强迫对流换热自然对流换热一般的说，自然对流的流速较低，因此自然对流换热通常要比强迫对流换热弱，表面传热系数要小。例如：气体自然对流h在1~10W/m2.K，而气体强迫对流h

3、在10~100W/m2.K。(1)流动的起因6(2)流动的状态层流:紊流:流速缓慢，流体分层地平行于壁面方向流动，垂直于流动方向上的热量传递主要靠分子扩散（即导热）。流体内存在强烈的脉动和旋涡，使各部分流体之间迅速混合。因此紊流对流换热要比层流对流换热强烈，表面传热系数大。(3)流体有无相变沸腾换热凝结换热7(4)流体的物理性质1）热导率，W/(mK)，愈大，流体导热热阻愈小，对流换热愈强烈2）密度，kg/m3和比热容c，J/(kgK)。c反映单位体积流体热容量的大小，其数值愈大，通过对流所转移的热量愈多，对流换热愈强

4、烈3）动力粘度，Pas；运动粘度＝/，m2/s。影响速度分布与流态，故影响对流换热8(5)换热表面的几何因素换热表面的几何形状、尺寸、相对位置以及表面粗糙度等几何因素，将影响流体的流动状态，因此影响流体的速度和温度分布，对对流换热产生影响9综上所述，影响对流换热的因素很多，表面传热系数h是很多变量的函数：特征长度（定型尺寸）几何因素2.对流换热的影响因素10一些表面传热系数的数值范围对流换热类型表面传热系数h，W/(m2K)空气自然对流换热1～10水自然对流换热100～1000空气强迫对流换热10～100水强迫对流换热

5、100～15000水沸腾2500～35000水蒸气凝结5000～2500011第十章小结重点掌握以下内容：（1）牛顿冷却公式（2）对流换热系数的数值概念（3）对流换热的影响因素12第十一章辐射换热本章主要从宏观的角度介绍热辐射的基本概念、基本定律以及辐射换热的计算方法。热辐射是热量传递的基本方式之一，以热辐射方式进行的热量交换，称为辐射换热。1311-1热辐射的基本概念1.吸收、反射与透射投入辐射:单位时间内投射到单位面积物体表面上的全波长范围内的辐射能。G，w/m2反射辐射:Gw/m2吸收辐射:Gw/m2透射辐射:Gw/m

6、2吸收比反射比透射比14根据能量守恒，如果投入辐射是某一波长的辐射能G，则光谱吸收比光谱反射比光谱透射比与的关系：15注意：（1）属于物体的光谱辐射特性，取决于物体的种类、温度和表面状况，是波长的函数。不仅取决于物体的性质，还与投射辐射能的波长分布有关。（2）固体和液体对辐射能的吸收和反射基本上属于表面效应。金属：表面层厚度小于1m；绝大多数非金属：表面层厚度小于1mm。（3）对于固体和液体，。16镜反射与漫反射：(a)镜反射(b)漫反射产生何种反射决于物体表面的粗糙程度和投射辐射能的波长。反射角=入射角被反射的辐射能在各个

7、方向均匀分布物体表面对辐射的反射有两种：镜反射与漫反射172.灰体与黑体灰体：注意：黑体、白体与黑色、白色物体的区别。光谱辐射特性不随波长而变化的假想物体。即分别等于常数：绝对黑体：吸收比=1的物体，简称黑体。黑体和灰体一样，是一种理想物体。人工黑体模型：镜体（漫反射时称为白体）：=1绝对透明体：=1183.辐射强度辐射强度说明物体表面在空间某个方向上发射辐射能的多少。立体角：半径为r的球面上面积A与球心所对应的空间角度，单位为Sr（球面度）（，）方向上的微元面积dA2对球心所张的微元立体角19辐射强度：单位时间内从单位

8、投影面积（可见面积）所发出的包含在单位立体角内的所有波长的辐射能。称为dA1在（，）方向的辐射强度，或称为定向辐射强度，单位是W/(m2Sr)。3.辐射强度20辐射强度的大小不仅取决于物体种类、表面性质、温度，还与方向有关。对于各向同性的物体