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如何计算对流形式的热交换?

【摘要】:借液体或气体粒子的移动传输热能的现象称为对流。然而,对流总是与热传导并存。边界层的对流散热如图2-4所示。图2-4边界层的对流散热1—层流区;2—紊流区。对流形式的热交换的计算公式为式中:dQ——在dt时间内以对流方式散出的热量; θ、θ0——发热体和周围介质的温度; A——散热面的面积; Kc——对流散热系数。对流散热过程很复杂,影响它的因素又多,故Kc值一般以实验的方式确定,也可以利用经验公式计算。

借液体或气体粒子的移动传输热能的现象称为对流。然而,对流总是与热传导并存。对流转移热量的过程与介质本身的转移互相联系,故只有在粒子能方便地移动的流体中才存在对流现象。影响对流的因素很多,其中包括粒子运动的本质和状态、介质的物理性质以及发热体的几何参数和状态。

载流体表面的散热大多以自由对流,即由热粒子与冷粒子的密度差引起的流体运动完成的。由于同发热体接触,空气被加热,其密度也减小了。两种粒子的密度差产生上升力,使热粒子上升,冷粒子则补充到热粒子的位置上。

液体运动有层流与紊流之分,当进行层流运动时,粒子与通道壁平行地运动;当进行紊流运动时,粒子则无序且杂乱无章地运动。然而,并非整层流体均做紊流运动,近通道壁处总有一薄层流体因其黏滞性而保留层流性质,此薄层内的热量靠热传导传递。边界层流厚度取决于流速,并因流速之增大而减小。

散热能力主要取决于边界层,因为此处温度变化最大。热量传递过程随流体性质而异,直接影响此过程的因素有热导率比热容、密度和黏滞系数等。边界层的对流散热如图2-4所示。

图2-4 边界层的对流散热

1—层流区;2—紊流区。

对流形式的热交换的计算公式为

式中:dQ——在dt时间内以对流方式散出的热量;

   θ、θ0——发热体和周围介质的温度;

   A——散热面的面积;

   Kc——对流散热系数。

对流散热过程很复杂,影响它的因素又多,故Kc值一般以实验的方式确定,也可以利用经验公式计算。