对流传热的机理是什么(热的对流主要有三种导热方式)

对流传热的机理是什么(热的对流主要有三种导热方式)

首页维修大全综合更新时间:2025-12-14 11:21:19

对流传热的机理是什么

在工程上,对流传热是指流体固体壁面的传热过程,它是依靠流体质点的移动进行热量传递的。因此与流体的流动情况密切相关。

热流体将热量传给固体壁面,再由壁面传给冷流体。由流体力学知,流体流经圆体壁面时,在靠近壁面处总有一薄层流体顺着壁面做层流流动,即层流底层。当流体做层流流动时,在垂直于流动方向的热量传递,主要以热传导方式进行。

由于大多数流体的导热系数较小,故传热热阻主要集中在层流底层中,温差也主要集中在该层中。而在湍流主体中,由于流体质点剧烈混合,可近似的认为无传热热阻,即湍流主体中基本上没有温差。在层流底层与湍流主体之间存在着一个过渡区,在过渡区内,热传导与热对流均起作用使该区的温度发生缓慢变化。

所以,层流底层的温度梯度较大,传热的主要热阻即在此层中,因此,减薄层流底层的厚度δ是强化对流传热的重要途径。在传热学中,该层又称为传热边界层(Thermal Boundary Layer)。

热量传递主要有三种基本方式:导热、热对流和热辐射。传热可以以其中一种方式进行,也可以同时以两种或三种方式进行。根据传热介质的特征,热量传递的过程又可以分为热传导、对流传热和辐射传热。

1、导热指依靠物质的分子、原子和电子的振动、位移和相互碰撞而产生热量传递的方式。例如,固体内部热量从温度较高的部分传递到温度较低的部分,就是以导热的方式进行的。热传导在气态、液态和固态物质中都可以发生,但热量传递的机理不同。气体的热量传递是气体分子作不规则热运动时相互碰撞的结果。气体分子的动能与其温度有关,高温区的分子具有较大的动能,即速度较大,当它们运动到低温区时,便与低温区的分子发生碰撞,其结果是热量从高温区转移到低温区。

2、热对流指由于流体的宏观运动,冷热流体相互掺混而发生热量传递的方式。这种热量传递方式仅发生在液体和气体中。由于流体中的分子同时进行着不规则的热运动,因此对流必然伴随着导热。当流体流过某一固体壁面时,所发生的热量传递过程称为对流传热,这一过程在工程中广泛存在。在对流传热过程中,根据流体的流态,热量可能以导热方式传递,也可能以对流方式传递。

3、热辐射,物体通过电磁波来传递能量的方式称为辐射。辐射有多种类型,其中因热的原因而发出辐射能的现象称为热辐射。扩展资料自然界日常生活和工业生产领域中到处存在着温差,因此热量传递就成为一种极普遍的物理现象。研究热量传递的规律即根据不同的热量传递过程得出单位时间内所传递的热量与相应的温度差之间的关系。不同的热量传递方式具有不同的传递规律,相应的研究分析方法也各不相同。传热学在科学技术各个领域中都有十分广泛的应用。尽管各个领域中遇到的传热问题形式多样,但研究传热的目的大致上可以归纳为三个方面。(1)强化传热,在一定的条件下(如一定的温差、体积、重量或泵功等)增加所传递的热量。(2)削弱传热或称热绝缘,即在一定的温差下使热量的传递减到最小。(3)温度或传热控制,为使一一些设备能安全、经济地运行,或者为得到优质产品、工艺,需要对热量传递过程中物体关键部位的温度或传热速率进行控制。

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