
在工程传热计算中,对流换热系数的大小反映了对流换热的强弱,其单位为W/(m²·K)。牛顿冷却定律于1701年由牛顿提出,公式为q=h*(tw-t∞),其中q为单位面积的固体表面与流体之间在单位时间内交换的热量,称作热流密度,tw为固体表面温度,t∞为流体温度。
对流换热系数的基本计算公式为Q=h*A*(tw-t∞),Q为面积A上的传热热量,A为壁面面积。因此,可以通过测量固体表面温度tw来计算对流换热系数h,这便是实验求解法。
实际上,对流换热系数与影响换热过程的诸因素有关,可以在很大范围内变化,所以牛顿公式只能看作是传热系数的一个定义式。它没有揭示影响对流换热的诸因素与h之间的内在联系,也没有给工程计算带来任何实质性的简化。
计算传热系数的方法主要有实验求解法、数学分析解法和数值分析解法。在实际应用中,通常会采用实验求解法,即通过测量固体表面温度tw和流体温度t∞来计算对流换热系数h。
需要注意的是,对流换热系数的物理意义是:当流体与固体表面之间的温度差为1K时,单位面积的固体表面与流体之间在单位时间内交换的热量。因此,仅凭壁温无法直接推算出换热系数,需要综合考虑流体温度等其他因素。