热对流：流体传热的基本方式

热对流是指由于流体的宏观运动使温度不同的流体相对位移而产生的热量传递现象。显然，热对流只能发生在流体之中，而且必然伴随有微观粒子热运动产生的导热。

在日常生活和生产实践中，经常遇到流体和它所接触的固体表面之间的热量交换，如锅炉水管中的水和管壁之间、室内空气和暖气片表面及墙壁面之间的热量交换等。当流体流过物体表面时，由于黏滞作用，紧贴物体表面的流体是静止的，热量传递只能以导热的方式进行。离开物体表面，流体有宏观运动，热对流方式将发生作用，所以，流体与固体表面之间的热量传递是热对流和导热两种基本传热方式共同作用的结果，这种传热现象在传热学中称为对流换热（见图2-14）。

1701年，牛顿提出了对流换热的基本计算公式，称为牛顿冷却公式，形式如下：

式中，t_w——固体壁面温度；

t_f——固体壁面温度；

α——对流换热的表面传递系数，曾称为对流换热系数[W/（m²·K）]。牛顿冷却公式也可以写成欧姆定律表达式的形式，即(www.xing528.com)

图2-14 对流换热

式中，R_α——对流换热热阻。

表面传热系数的大小反映对流换热的强弱，它不仅取决于流体的物性（热导率、黏度、密度、比热容等）、流体的形态（层流、湍流）、流动的成因（自然对流和受迫对流）、物体表面的形状和尺寸，还与换热时流体有无相变（沸腾或凝结）等因素有关。因此，有关对流换热现象的研究和表面传热系数的确定通常采用理论分析和实验相结合的方法。