作业帮热边界层概念对分析对流换热有何意义?
来源：学生作业帮助网 编辑：作业帮 时间：2024/05/05 18:25:06
热边界层概念对分析对流换热有何意义?
热边界层概念对分析对流换热有何意义?
热边界层概念对分析对流换热有何意义?
又称热边界层,流体流过壁面时,边界附近因加热或冷 温度边界层却而形温度边界层成的具有温度梯度的薄层,也就是对流传热热阻所在的区域.在此区域之外,温度梯度和热阻都可忽略.因此,关于对流传热的研究,仅限于温度边界层范围之内.
温度边界层的概念,是流动边界层概念在非等温流动情况下的推广.运用温度边界层的特性,简化能量方程
,仿照流动边界层的计算方法,可以进行对流传热的计算,确立温度分布,求得传热分系数.
编辑本段形成 当流体流过与其温度不同的固体表面时,根据流体在壁面处是被加热温度边界层还是被冷却温度边界层
,有不同的温度分布(图1).流体温度的变化,理论上可以延伸到无穷远处,但变化主要发生在壁面附近的薄层中.一般规定,流体与壁面的温度差达到流体主体与壁面的温度差的99％处到壁面的距离,为温度边界层的厚度δ
t.即温度边界层外边界处的温度应满足下式：(T－Tw)=0.99(Tf－Tw) 式中Tf和Tw分别为流体主体和壁面的温度；T为温度边界层外边界处的温度.温度边界层厚度沿流动方向不断增厚.
δt越薄则层内温度梯度越大.
对流传热时,流体中的温度场分成两个区域：一是存在着温度梯度的温度边界层,其中热传导起一定作用；另一是温度梯度可以忽略的层外主流区,在 温度边界层此区内以对流传热为主,热传导的作用可予忽略.
壁面上的温度边界层,可与流动边界层同时开始形成,也可先形成流动边界层,随后才开始形成温度边界层（图2）.两种边界层的厚度之比,与普朗特数Hr有关.当两种边界层同时开始形成时,两者的近似关系为：式中δt和δ分别为温度边界层和流动边界层的厚度.当Hr＝1时,两者的厚度相等.温度边界层编辑本段计算 温度边界层中经热传导所传递的热量为：式中q为热量通量；λ为温度边界层流温度边界层体的热导率为热流方向y的温度梯度；下标w指壁面处.联立牛顿冷却定律（见对流传热）,就可得出传热分系数的计算式为：若能求得温度分布,得知壁面温度梯度值,即可算出传热分系数.
对于平壁上边界层作层流流动时,可算出温度边界层厚度为：式中x为离平壁端点的距离；Re为雷诺数
.此时的温度分布可近似表示为：式中y为离壁的垂直距离.