对流传热的概念及影响因素
一、对流传热的概念
对流传热，又称为强制对流传热，是指流体在流动过程中，由于流体的宏观运动而引起的热量传递。对流传热是热传递的三种基本方式之一，另外两种为传导和对流。对流传热在工程技术和日常生活中都非常常见，如空调、暖气、散热器等设备中均有应用。
对流传热的数学描述通常采用牛顿冷却定律，其表达式为：
Q = h A (T_s T_∞)
其中，Q为对流传热的热量，h为对流换热系数，A为传热面积，T_s为固体表面的温度，T_∞为流体的温度。
二、对流传热的影响因素
1. 流体性质：流体的密度、粘度、导热系数等性质会影响对流传热的效率。
2. 流动状况：流体的流动状态（层流或湍流）对对流传热有显著影响。湍流状态下，对流传热系数较大。
3. 流速：流速越高，对流传热系数越大，传热效率越高。
4. 温差：流体与固体表面之间的温差越大，对流传热越强。
5. 传热面积：传热面积越大，对流传热量越大。
6. 几何形状：物体的几何形状会影响流体的流动状况和接触面积，从而影响对流传热。
7. 热对流类型：热对流类型分为自然对流和强制对流。自然对流主要受重力影响，而强制对流则受外部因素（如泵、风扇等）的影响。
8. 表面粗糙度：表面粗糙度会影响流体的流动状态，从而影响对流传热。
9. 环境因素：如环境温度、压力等也会对对流传热产生影响。
10. 边界条件：流体与固体表面之间的边界条件（如绝热、恒温、对流等）也会影响对流传热。
三、参考文献
[1] Incropera, F. P., & DeWitt, D. P. (2011). Fundamentals of Heat and Mass Transfer. John Wiley & Sons.
[2] Kays, W. M., & London, A. L. (2005). Compact Heat Exchangers. McGrawHill.
四、常见问题清单及解答
1. 问题：对流传热与传导传热有什么区别？
解答：对流传热是流体流动过程中热量传递的方式，而传导传热是固体中热量传递的方式。对流传热需要流体运动，而传导传热则不需要。
2. 问题：对流传热系数h是如何计算的？
解答：对流传热系数h的计算公式为Q = h A (T_s T_∞)，其中Q为对流传热的热量，A为传热面积，T_s为固体表面的温度，T_∞为流体的温度。
3. 问题：自然对流和强制对流有什么区别？
解答：自然对流是由于流体内部密度差异引起的热量传递，而强制对流则是由于外部因素（如泵、风扇等）引起的流体运动。
4. 问题：对流传热在工程中有哪些应用？
解答：对流传热在工程中广泛应用于空调、暖气、散热器、冷却器、热交换器等领域。
5. 问题：对流传热系数h与流速有什么关系？
解答：对流传热系数h与流速呈正相关关系，即流速越高，对流传热系数越大。
6. 问题：对流传热系数h与流体性质有什么关系？
解答：对流传热系数h与流体的密度、粘度、导热系数等性质有关，这些性质会影响流体的流动状态和热量传递。
7. 问题：为什么湍流状态下的对流传热系数比层流状态下的对流传热系数大？
解答：湍流状态下，流体流动更剧烈，热量传递更充分，因此对流传热系数较大。
8. 问题：对流传热系数h与传热面积有什么关系？
解答：对流传热系数h与传热面积A成正比，传热面积越大，对流传热量越大。
9. 问题：对流传热系数h与表面粗糙度有什么关系？
解答：表面粗糙度会影响流体的流动状态，从而影响对流传热系数h。
10. 问题：如何提高对流传热效率？
解答：提高对流传热效率的方法包括提高流体流速、增加传热面积、优化几何形状、选择合适的流体等。
