如何计算对流形式的热交换？

2025-09-29 理论教育版权反馈

【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。

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图2-4　边界层的对流散热

1—层流区；2—紊流区。(https://www.chuimin.cn)

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。

如何计算对流形式的热交换？

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