流体的导热性是指当流体内部或流体与其他介质之间存在温度差时,温度较高区域与温度较低区域之间存在热量传递的现象。
热量传递有导热、对流和热辐射3种方式。流体流过壁面时,紧贴壁面的位置会形成层流底层,流体在该处流速很低,几乎可看做为零,故此处流体与壁面进行的是导热过程;层流之外的区域热传递方式主要是对流传热过程。
(1)导热
单位时间内通过某一给定面积的热量称为热流量。当物体的温度仅在x方向发生变化时,按照傅里叶定律(又称导热基本定律),热流密度的表达式为
式中 q——热流量,单位为W/m2;
Φ——总换热量,单位为W;
A——换热面积,单位为m2;
λ——导热系数,单位为W/(m·K);
式中 q——热流量,单位为W/m2;
Φ——总换热量,单位为W;
A——换热面积,单位为m2;
λ——导热系数,单位为W/(m·K);
——沿x方向的温度梯度,单位为K/m,x为面积的法线方向;
负号“-”表示热量传递方向与温度梯度方向相反。
(2)对流
通常,流体与固体表面间的对流换热量可用下式表达:
q=h(T1−T2) (1-5)
式中 q——热流量,单位为W/m2;
h——换热系数,单位为W/(m2·K);
T1-T2——流体与固体的温度差,单位为K。
(3)热辐射
一切实际物体的辐射能力都小于同温度下的黑体。实际物体辐射热流量的计算可以采用斯特番—波耳兹曼定律的经验修正公式:
Φ=ε1A1σ(T41−T42) (1-6)(www.xing528.com)
式中 Φ——总换热量,单位为W;
ε1——物体1的发射率(又称黑度),其值总小于1;
A1——物体1的辐射面积,单位为m2;
σ——斯特番—波耳兹曼常量(又称黑体辐射常数),是一个自然常数,σ=5.67×10-8W/(m2·K4);
T1、T2——物体1和物体2的温度,单位为K。
——沿x方向的温度梯度,单位为K/m,x为面积的法线方向;
负号“-”表示热量传递方向与温度梯度方向相反。
(2)对流
通常,流体与固体表面间的对流换热量可用下式表达:
q=h(T1−T2) (1-5)
式中 q——热流量,单位为W/m2;
h——换热系数,单位为W/(m2·K);
T1-T2——流体与固体的温度差,单位为K。
(3)热辐射
一切实际物体的辐射能力都小于同温度下的黑体。实际物体辐射热流量的计算可以采用斯特番—波耳兹曼定律的经验修正公式:
Φ=ε1A1σ(T41−T42) (1-6)
式中 Φ——总换热量,单位为W;
ε1——物体1的发射率(又称黑度),其值总小于1;
A1——物体1的辐射面积,单位为m2;
σ——斯特番—波耳兹曼常量(又称黑体辐射常数),是一个自然常数,σ=5.67×10-8W/(m2·K4);
T1、T2——物体1和物体2的温度,单位为K。
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