对流传热

热传递的基本方式之一
对流传热是热传递的一种基本方式。热能在液体或气体中从一处传递到另一处的过程。主要是由于质点位置的移动,使温度趋于均匀。是液体和气体中热传递热能在液体或气体中从一处传递到另一处的过程。主要是由于质点位置的移动,使温度趋于均匀。是液体和气体中热传递的的主要方式。但也往往伴有热传导。通常由于产生的原因不同,有自然对流和强制对流两种。根据流动状态,又可分为层流传热和湍流传热。化学工业中所常遇到的对流传热,是将热由流体传至固体壁面(如靠近热流体一面的容器壁或导管壁等),或由固体壁传入周围的流体(如靠近冷流体一面的导管壁等)。这种由壁面传给流体或相反的过程,通常称作给热。

基本原理

原理

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)。