考研华科动力机械复试内燃机08对流换热的理论基础课件

1、考研华科动力机械复试内燃机08对流换热的理论基础第五章对流换热的理论基础5-1 对流换热概说5-2 对流换热问题的数学描述5-4 流体外掠平板传热层流分析解及比拟理论5-3 边界层型对流换热问题的数学描述考研华科动力机械复试内燃机08对流换热的理论基础固体壁面温度tw与流体温度tf之间温差的绝对值；热流密度，约定恒取正值；对流换热系数,简称换热系数,单位为w（m2K）。5-1 对流换热概说bthA15athq15牛顿冷却公式：对流换热系数kmwtqh2考研华科动力机械复试内燃机08对流换热的理论基础热对流与对流换热有何区别？热对流对流换热思 考 题考研华科动力机械复试内燃机08对流换热的理论基

2、础1、影响换热系数的因素2、对流换热的分类3、研究对流换热系数的方法讨论三方面内容:1、影响换热系数的因素（1）流体流动的起因强迫对流自然对流由温差引起的流体运动。由外力引起的流体运动，宏观运动。自然对流强制对流在其它条件相同时，强制对流换热强度大于自然对流.为什么自然对流的换热系数要比受迫对流时低？夏天开动风扇时人们感到凉快，你认为空气温度是升高了还是降低了？思 考 题考研华科动力机械复试内燃机08对流换热的理论基础（2）换热壁面的热状态（壁温的大小）有相变无相变壁温高于流体饱和温度，发生凝结,汽化,沸腾现象.对流换热系数比有相变时小得多在其它条件相同时，无相变比有相变时换热小得多.无流体微

3、团的横向脉动，法线方向为导热（3）流体流动的状态层流湍流过渡状态有流体微团的横向脉动其它条件相同时，湍流换热强度强于层流换热。考研华科动力机械复试内燃机08对流换热的理论基础（5）流体的热物性导热系数、比热容c、动力粘度、密度（4）换热壁面的几何因素换热壁面的形状、大小以及相对于流动方向的位置都会引起换热系数的变化。水平板热面朝上水平板热面朝下mGrlhPr076. 1mGrlhPr747. 01.受迫对流换热主要受哪些因素的影响？ 它们是如何影响换热的？2.增强对流换热有哪些措施？ 若发现滑油冷却器温度过高,就应开大冷却阀门来加大冷却水流量,使出口的滑油温度下降。试分析这是由于改变了哪些条件

4、才取得了这一效果。思 考 题考研华科动力机械复试内燃机08对流换热的理论基础xxxtqh换热壁面上x处的局部热流密度x处的局部温差该处的局部对流换热系数（2）平均换热系数tqhtqh25,pclufh局部换热系数和平均换热系数影响换热系数的因素很多（1）局部换热系数考研华科动力机械复试内燃机08对流换热的理论基础2对流换热的分类对流换热无相变有相变自然对流强制对流混合对流沸腾换热凝结换热内部流动外部流动大空间自然对流有限空间自然对流大容器沸腾管内沸腾管内凝结管外凝结考研华科动力机械复试内燃机08对流换热的理论基础分析法、实验法、比拟法、数值法现象所服从的基本规律某一具体的换热现象数学分析对流换

5、热现象=对流换热微分方程组+单值条件h 边界层方法的分析解 离散化方法的数值解求近似解（1）数学分析法建立一个对流换热的物理模型根据质量守恒、能量守恒和动量守恒方程利用某一特定现象的单值条件进行数学分析，求得换热系数。3.研究对流换热系数的方法考研华科动力机械复试内燃机08对流换热的理论基础将对流换热过程中的热量传递和动量传递相类比，用数学关系式将两个传递现象联系起来， 由流体流动的阻力规律来求解对流换热规律。理论分析或实验测试热量传递和动量传递的类比规律基本规律和基本假设对流换热现象=流体流动的阻力规律对流换热规律 h（2）类比法考研华科动力机械复试内燃机08对流换热的理论基础经验法半经验法

6、利用实验测得的数据，计算出换热系数值，再利用在该实验范围内获得的一系列h值，整理成经验公式。根据换热现象的物理模型，用相似理论找到判别一组相似的对流换热现象所具有的充要条件，应用大量实验数据整理出适用于某一实验范围内的准则方程。现象所服从的基本规律某一具体的换热现象相似理论对流换热现象=对流换热微分方程组+单值条件准则方程（3）实验法（4）数值解法求解所得到的直接结果是流体中的温度分布得h.考研华科动力机械复试内燃机08对流换热的理论基础5-2 对流换热问题的数学描述以二维、常物性、不可压缩流体、无内热源的非稳定流动为例的对流换热微分方程组：852222yuxuxpFyuvxuuux952222yvxvypFyvvxvuvy2.基于动量定律的动量微分方程750yvxu1.基于质量守恒定律的连续性微分方程3.基于能量守恒定律的能量微分方程1052222ytxtcytvxtut考研华科动力机械复试内燃机08对流换热的理论基础式（5-7）（5-10）共四个方程，其中包含有4个未知数（u, v, p, t）.原则上可以求解4对流换热过程的单值条件1）几何条件：换热物体的形状和尺寸；2）物性条件：流体的种类以及热物性参数；4）边界条件：流体边界面上的速度和温度等；3）时间条件：过程