傳熱分係數

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。

傳熱分係數

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。

傳熱分係數

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

式中指數b的數值，在流體加熱時為0.4，在流體冷卻時為0.3。算出Nu後,就不難求出傳熱分係數。由於建立此式時所用的流體物性都是按照流體進出口溫度的算術平均值求得的，因此套用此式時也應參照這一規定確定物性參數。此平均溫度稱為定性溫度。使用這類經驗式時，必須注意關於定性溫度和特徵長度的規定，且經驗式只能在建立此式的實驗範圍內套用。
此外，按邊界層理論得出的解析解或數值解以及三傳類比的規律，也可用以求得傳熱分係數。

配圖

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