物體的導熱性能,分為各向同性和各向異性兩種,當各向異性時,其導熱性能的表達是通過導熱分係數矩陣來表達的。
基本介紹
- 中文名:傳熱分係數
- 外文名:individual heat transfer coefficient
- 別稱:傳熱膜係數、給熱係數或放熱係數
- 概括:衡量對流傳熱強弱程度的參數
正文,
正文
又稱傳熱膜係數、給熱係數或放熱係數,是衡量對流傳熱強弱程度的一個參數,是流體在單位時間內,在單位溫度差推動下,經單位傳熱面積所傳遞的熱量。傳熱分係數與傳熱面積乘積的倒數為對流傳熱的熱阻,有時亦以傳熱分係數的倒數表征對流傳熱的熱阻。
傳熱分係數與傳熱時有無相變、流體流動狀況、固體壁面結構和尺寸以及流體本身的物性(如熱導率、粘度、密度、比熱容)等有關(見表)。有相變對流傳熱的傳熱分係數,通常比無相變對流傳熱時的大得多。提高傳熱分係數,是研究對流傳熱的目標之一。 工程上求取傳熱分係數的常用方法,是用相似論或因次分析來確定與對流傳熱過程有關的無因次數群,如普朗特數Pr、雷諾數Re和努塞爾數Nu等,然後通過實驗求得它們之間的關係。傳熱分係數α則可以由下式算出:式中λ為流體的熱導率;L為傳熱面的幾何特徵長度;Nu為努塞爾數,它是反映對流傳熱強弱的一個無因次數群(即無量綱參數),其表達式為:此表達式也可改寫成為:式中α*為一虛擬量,相當於傳熱過程僅以熱傳導方式進行時的傳熱分係數。從上式可看出努塞爾數的物理意義。
當湍流流動的流體與一定幾何形狀的換熱面進行無相變對流傳熱時,努塞爾數是雷諾數和普朗特數的函式,即:
傳熱分係數與傳熱時有無相變、流體流動狀況、固體壁面結構和尺寸以及流體本身的物性(如熱導率、粘度、密度、比熱容)等有關(見表)。有相變對流傳熱的傳熱分係數,通常比無相變對流傳熱時的大得多。提高傳熱分係數,是研究對流傳熱的目標之一。 工程上求取傳熱分係數的常用方法,是用相似論或因次分析來確定與對流傳熱過程有關的無因次數群,如普朗特數Pr、雷諾數Re和努塞爾數Nu等,然後通過實驗求得它們之間的關係。傳熱分係數α則可以由下式算出:式中λ為流體的熱導率;L為傳熱面的幾何特徵長度;Nu為努塞爾數,它是反映對流傳熱強弱的一個無因次數群(即無量綱參數),其表達式為:此表達式也可改寫成為:式中α*為一虛擬量,相當於傳熱過程僅以熱傳導方式進行時的傳熱分係數。從上式可看出努塞爾數的物理意義。
當湍流流動的流體與一定幾何形狀的換熱面進行無相變對流傳熱時,努塞爾數是雷諾數和普朗特數的函式,即:
Nu=f(Re,Pr)
這是由於這種對流傳熱過程的強弱程度取決於速度場與溫度場,而速度場特性取決於雷諾數,普朗特數又決定速度場與溫度場間的關係。傳熱過程的實驗研究結果,通常用這個函式關係式來關聯,並套用於傳熱設備的設計計算中。例如在圓管內作湍流流動的流體與管壁進行對流換熱時,有如下經驗關係:
Nu=0.023Re0.8Prb