
【建】 convection heat transfer
【医】 convective heat
conduct
【化】 conduction
【医】 conduction; dromo-; transmission
对流热传导(Convective Heat Transfer)是热力学中能量传递的复合机制,指流体(气体或液体)因宏观运动导致的热量迁移过程。其核心包含两种作用:一是流体内部因温度梯度引发的分子级热传导(heat conduction),二是流体整体位移形成的能量输运。
从物理机制分析,当流体受热不均时,密度差异驱动自然对流(natural convection),例如暖气片加热室内空气;而外力作用(如风扇或泵)产生的强制对流(forced convection)则常见于汽车散热系统。美国机械工程师协会(ASME)的《传热手册》指出,该过程遵循牛顿冷却定律:
$$ q = hA(Ts - T{infty}) $$
其中$h$为对流传热系数,$A$为接触面积,$Ts$与$T{infty}$分别代表表面与流体温度。中国《工程热力学》教材特别强调,实际工程计算需同时考虑流体的流动状态(层流或湍流)与物性参数(粘度、导热系数)。
该理论在航空航天领域有典型应用,NASA技术报告显示,航天器重返大气层时,表面隔热层设计需精确计算高速气流带来的强制对流传热效应。气象学中,该原理也用于解释海陆风形成机制——白天陆地升温快引发空气上升运动,形成低气压区吸引海洋冷空气补充。
对流热传导是热传递过程中同时涉及对流和传导两种方式的综合作用,通常发生在流体(气体或液体)中。以下为详细解释:
热传导是热量通过物质内部微观粒子(分子、原子、电子)的相互作用传递的过程,不伴随物质的宏观移动。其特点包括:
对流是因流体内部温度差异导致密度变化,从而引发流动的热传递方式,分为自然对流(温差驱动)和强制对流(外力驱动):
在流体中,热传导和对流往往同时发生:
对流热传导本质是流体传热中两种机制的结合:传导通过微观粒子传递能量,对流通过宏观流动加速热量扩散。这一概念在散热设计、气象学等领域有重要应用。
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