對流傳熱
| 對流傳熱 |
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對流傳熱是熱傳遞的一種基本方式。熱能在液體或氣體中從一處傳遞到另一處的過程。主要是由於質點位置的移動，使溫度趨於均勻。雖然液體和氣體中熱傳遞的主要方式是對流傳熱，但也常伴有熱傳導。通常由於產生的原因不同，有自然對流和強制對流兩種。根據流動狀態，又可分為層流傳熱和湍流傳熱。化學工業中所常遇到的對流傳熱，是將熱由流體傳至固體壁面(如靠近熱流體一面的容器壁或導管壁等)，或由固體壁傳入周圍的流體(如靠近冷流體一面的導管壁等)。這種由壁面傳給流體或相反的過程，通常稱作給熱。
目錄
簡介
對流僅發生於流體中，它是指由於流體的宏觀運動使流體各部分之間發生相對位移而導致的熱量傳遞過程。由於流體間各部分是相互接觸的，除了流體的整體運動所帶來的熱對流之外，還伴生有由於流體的微觀粒子運動造成的熱傳導。在工程上，常見的是流體流經固體表面時的熱量傳遞過程，稱之為對流傳熱。
對流傳熱通常用牛頓冷卻定律來描述，即當主體溫度為tf的流體被溫度為tw的熱壁加熱時，單位面積上的加熱量可以表示為q=a(tw-tf)，當主體溫度為tf的流體被溫度為tw的冷壁冷卻時，有q=a(tf-tw)式中q為對流傳熱的熱通量，W/m2;a為比例係數，稱為對流傳熱係數，W/(m2·℃)。牛頓冷卻公式表明，單位面積上的對流傳熱速率與溫差成正比關係。
評價
原理 在工程上，對流傳熱是指流體固體壁面的傳熱過程，它是依靠流體質點的移動進行熱量傳遞的。因此與流體的流動情況密切相關。熱流體將熱量傳給固體壁面，再由壁面傳給冷流體。由流體力學知，流體流經圓體壁面時，在靠近壁面處總有一薄層流體順着壁面做層流流動，即層流底層。當流體做層流流動時，在垂直於流動方向的熱量傳遞，主要以熱傳導方式進行。由於大多數流體的導熱係數較小，故傳熱熱阻主要集中在層流底層中，溫差也主要集中在該層中。而在湍流主體中，由於流體質點劇烈混合，可近似的認為無傳熱熱阻，即湍流主體中基本上沒有溫差。在層流底層與湍流主體之間存在着一個過渡區，在過渡區內，熱傳導與熱對流均起作用使該區的溫度發生緩慢變化。
所以，層流底層的溫度梯度較大，傳熱的主要熱阻即在此層中，因此，減薄層流底層的厚度δ是強化對流傳熱的重要途徑。在傳熱學中，該層又稱為傳熱邊界層(Thermal Boundary Layer)。[1]