牛顿公式
Q h A t
只是对流换热系数h的一个定义式，它并没有揭示h 与
影响它的各物理量间的内在关系，研究对流换热的任务就是 要揭示这种内在的联系，确定计算表面换热系数的表达式。
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(3) 流体有无相变
单相换热： 相变换热：凝结、沸腾、升华、凝固、融化
(4) 换热表面的几何因素：
内部流动对流换热：管内或槽内
外部流动对流换热：外掠平板、圆管、管束
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( dxdy) dxdy
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微元体内流体质量守恒(单位流体质量的变化。
即：
( u ) ( v ) dxdy dxdy dxdy x y
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二、 对流换热的特点 (1) 对流换热的特点 １）必须有流体的宏观运动，必须有温差； ２）对流换热既有热对流，也有热传导； ３）流体与壁面必须有直接接触； ４）没有热量形式之间的转化.
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§ 5-1 对流换热概述与对流换热微分方程 本节重点 １．对流换热的概念：流体固体壁面； 2．对流换热中，导热和对流同时起作用； 3．对流换热的影响因素：，h——过程量； 4．对流换热系数如何确定：
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1、质量守恒方程(连续性方程) 流体的连续流动遵循质量守恒规律
从流场中 (x, y) 处取出边长为 dx、dy 的微元体（z方向为单位长度），如图所示， 质量流量为M [kg/s]
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•自然界普遍存在对流换热，它比导热更复杂。
•到目前为止，对流换热问题的研究还很不充分。(a) 某 些方面还处在积累实验数据的阶段；(b) 某些方面研究 比较详细，但由于数学上的困难；使得在工程上可应用 的公式大多数还是经验公式（实验结果）
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(1) 流动起因 自然对流：流体因各部分温度不同而引起的 密度差异所产生的流动
强制对流：由外力（如：泵、风机、水压头） 作用所产生的流动
h强制 h 自然
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运动粘度
[ m 2 s]
密度
[kg m3 ]
[1 K ]
2 [ N s m ] 动力粘度
体胀系数

1 v 1 v T p T p
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温度梯度或温度场取决于流体热物性、流动状况（层流或 紊流）、流速的大小及其分布、表面粗糙度等 温度 场取决于流场。 速度场和温度场由对流换热微分方程组确定：
质量守恒方程、动量守恒方程、能量守恒方程
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对流换热分类
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七、对流换热过程微分方程式
当粘性流体在壁面上流动时，由于粘性的作用， 在贴壁处被滞止 ， 处于无滑移状态（即： y=0,
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研究对流换热的方法： （1）分析法
（2）实验法 （3）比拟法 （4）数值法
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五、影响对流换热系数的因素 h
流体流动的起因
流体有无相变
流体的流动状态
换热表面的几何因素
流体的物理性质
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八、对流换热问题的数学描述 本节要求： 掌握对流换热问题完整的数学描写：对流换热微 分方程组及定解条件；对流换热微分方程组：连 续性方程+动量微分方程+能量微分方程； 熟悉能量微分方程的推导方法及思路：对微元体 应用能量守恒定律和傅里叶导热定律； 掌握对流换热微分方程组中各项的意义。
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三、对流换热的基本计算式 牛顿冷却式:
Φ hA(t w t ) W
q Φ A
2 h(tw t ) W m
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四、 表面传热系数（对流换热系数）
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传热学
建筑环境与设备工程专业主干课程之一 !
§5 对流换热分析
Chapter5 The Analysis of Convection Heat Transfer
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u=0）
在这极薄的贴壁流体层中，热量只能以导热方式
传递。
根据傅里叶定律：
t q y
y=0
t
y
y 0
为贴壁处壁面法线方向上的流体 温度变化率, 为流体的导热系 数。
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M x udy
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同理，单位时间内、沿 y 轴方向流入微元 体的净质量：
M y M y dy ( v) dy dxdy y y M y
单位时间内微元体内流体质量的变化:
h f ( v, t w , t f , , c p , , , , l , Ω )
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六、 对流换热的分类： 对流换热：导热 + 热对流；壁面+流动 由于流动起因的不同，对流换热分为强制对流换热与 自然对流换热两大类； 粘性流体存在着层流及湍流两种不同的流态，分为层 流对流换热与湍流对流换热； 按照流体与固体壁面的接触方式，对流换热可分为内 部流动换热和外部流动换热；内部流动对流换热：管 内或槽内外部流动对流换热：外掠平板、圆管、管束 按照流体在换热中是否发生相变可分为单相流体对流 换热和相变对流换热；单相换热和相变换热：凝结、 沸腾、升华、凝固、融化等。
y 0
t h＝－ t y
y 0
换热微分方程式给出了计算对流换热壁面上热流密度的公 式，也确定了对流换热系数与流体温度场之间的关系。 求解一个对流换热问题，获得该问题的对流换热系数或 交换的热流量，就必须首先获得流场的温度分布。 换热系数与流场的温度分布有关，因此，它与流速、流 态、流动起因、换热面的几何因素、流体物性均有关。
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本章内容要求：
重点内容：对流换热及其影响因素；牛顿冷却 公式；用分析方法求解对流换热问题的实质； 边界层概念及其应用；相似原理；无相变换热 的表面传热系数及换热量的计算。
掌握内容：对流换热及其影响因素；用分析方 法求解对流换热问题的实质。
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分别写出微元体各方向的质量流量分量：
X方向：
M x M xdx M x dx x
单位时间内、沿x轴方向流入微元体的净质 量：
M x ( u) M x M xdx dx dxdy x x
h Φ ( A(t w t ))
积上、单位时间内所传递的热量。
W (m C)
2
h —— 当流体与壁面温度相差1度时、每单位壁面面
如何确定h及增强换热的措施是对流换 热的核心问题。
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、c h (单位体积流体能携带更 多能量)
h (有碍流体流动、不利于热对流)
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