因此,只要流體與外界存在溫度差,其在流動過程中必會存在傳熱現象。
傳熱的方式有三種,分別是熱傳導、熱對流和熱輻射。熱傳導是指不同溫度的物體在相互接觸過程中,熱量由高溫物體自發的傳到低溫物體的過程;熱對流則是不同溫度的流體因攪拌、流動引起流體質點巨觀位移而導致的傳熱過程;輻射傳熱是涉及輻射能從熱源(固體、液體、氣體)向熱阱傳遞的過程。
流體力學與傳熱雖然分屬於兩個不同的領域和研究方向,它們之間有著密切的內在聯繫。
不同的流動狀況與傳熱的關係
流體的流速、層流與湍流、湍流程度的大小都會對傳熱有很大的影響。一般來說,增大流速對傳熱有利,因為流速越大,對流換熱係數增大,傳遞的熱量就越多,反之亦然。層流和湍流的本質區別在於前者的流體質點之間沒有徑向脈動;而後者存在徑向脈動,湍流程度越大,徑向脈動也越大。另一方面,流速越大,湍流程度也越大,邊界層厚度就越薄,傳熱阻力就越小。究其原因主要是流速增大,流體質點徑向運動越厲害,質點間的碰撞越激烈,這樣必然導致能量交換越快。
邊界層與傳熱的關係
何為邊界層?邊界層是怎樣形成的?簡單來說,在垂直流動方向上,有速度梯度的流體層就稱為流動邊界層;同理,在垂直流動方向上有溫度梯度的流體層就稱為傳熱邊界層。邊界層是有流動邊界層和傳熱邊界層之分的。邊界層的形成有其內因和外因的共同作用。內因是流體本身具有粘性;外因是流體流動收到壁面作用。而熱邊界層的形成與流動邊界層的形成類似,只不過形成溫度梯度的範圍一般比形成速度梯度的範圍要小,因而大多數情況下,流動邊界層的厚度大於傳熱邊界層的厚度。因為傳熱邊界層是進行對流傳熱的主要區域。任何能夠破壞邊界層的發展和形成的因素都能起到強化傳熱的作用。
1.不同的流動狀況與傳熱的關係
流體的流速、層流與湍流、湍流程度的大小都會對傳熱有很大的影響。一般來說,增大流速對傳熱有利,因為流速越大,對流換熱係數增大,傳遞的熱量就越多,反之亦然。層流和湍流的本質區別在於前者的流體質點之間沒有徑向脈動;而後者存在徑向脈動,湍流程度越大,徑向脈動也越大。另一方面,流速越大,湍流程度也越大,邊界層厚度就越薄,傳熱阻力就越小。究其原因主要是流速增大,流體質點徑向運動越厲害,質點間的碰撞越激烈,這樣必然導致能量交換越快。
2.邊界層與傳熱的關係
何為邊界層?邊界層是怎樣形成的?簡單來說,在垂直流動方向上,有速度梯度的流體層就稱為流動邊界層;同理,在垂直流動方向上有溫度梯度的流體層就稱為傳熱邊界層。邊界層是有流動邊界層和傳熱邊界層之分的。邊界層的形成有其內因和外因的共同作用。內因是流體本身具有粘性;外因是流體流動收到壁面作用。而熱邊界層的形成與流動邊界層的形成類似,只不過形成溫度梯度的範圍一般比形成速度梯度的範圍要小,因而大多數情況下,流動邊界層的厚度大於傳熱邊界層的厚度。因為傳熱邊界層是進行對流傳熱的主要區域。任何能夠破壞邊界層的發展和形成的因素都能起到強化傳熱的作用。