327 传热学-对流换热

基本方程

流体在固体表面的对流换热计算式为：

Q=αA(T_F-T_S)

式中，Q为对流换热量，W；α为对流换热系数，W/(m².K)；A为流体与固体表面的换热面积，m²；T_F为流体温度，K；T_S为固体表面温度，K。

计算示例

冬季为室内暖气内通常是流动的热水，设热水进出暖气的平均温度为70℃，暖气内壁的平均温度为65℃，暖气内壁的面积为0.8m²，热水与暖气内壁的对流换热系数为500W/(m².K)，计算热水与暖气内壁之间的对流换热量。

解：

由对流换热量计算公式：

Q=αA(T_F-T_S)

=500*0.8*(70-65)

=2000W

对流换热系数

在对流换热量计算中，难点是对流换热系数，其与流体物性、流体运动状态、流体相变情况等均有关。

如空气与壁面自然对流换热系数通常为5～8 W/(m².K)，空气与壁面强制对流换热系数通常为15～35 W/(m².K)；水与壁面自然对流换热系数通常为150～350 W/(m².K)，水与壁面强制对流换热系数通常为1000～8000 W/(m².K)；流体相变（汽化或冷凝）对流换热系数通常为3000～30000 W/(m².K)。

正规设计时均需对流换热系数较准确的数据，实际应用中的对流换热情况多种多样，很多情况都能找到相应的计算公式（如“冷热平台”第215篇等），但在应用时需注意流体的对流换热背景、流体类型、流体流动状态、公式适用范围、特征尺寸、定性温度、公式中符号含义及单位等，如可能，尽量找几个来源的公式分别计算并对计算结果进行分析评估。

当复杂对流换热问题无法找到对流换热系数计算公式时，可借助计算传热学方法进行估算，或采用适宜的实验方法进行测取。