溫度邊界層

又稱熱邊界層，流體流過壁面時，邊界附近因加熱或冷卻而形成的具有溫度梯度的薄層，也就是對流傳熱熱阻所在的區域。在此區域之外，溫度梯度和熱阻都可忽略。

正文

溫度邊界層的概念，是流動邊界層概念在非等溫流動情況下的推廣。運用溫度邊界層的特性，簡化能量方程，仿照流動邊界層的計算方法，可以進行對流傳熱的計算，確立溫度分布，求得傳熱分係數。
壁面上溫度邊界層的形成　當流體流過與其溫度不同的固體表面時，根據流體在壁面處是被加熱還是被冷卻,有不同的溫度分布(圖1)。流體溫度的變化，理論上可以延伸到無窮遠處，但變化主要發生在壁面附近的薄層中。一般規定，流體與壁面的溫度差達到流體主體與壁面的溫度差的99％處到壁面的距離，為溫度邊界層的厚度δt。即溫度邊界層外邊界處的溫度應滿足下式：

(T－Tw)=0.99(Tf－Tw)

式中Tf和Tw分別為流體主體和壁面的溫度；T為溫度邊界層外邊界處的溫度。溫度邊界層厚度沿流動方向不斷增厚。δt越薄則層內溫度梯度越大。
對流傳熱時，流體中的溫度場分成兩個區域：一是存在著溫度梯度的溫度邊界層，其中熱傳導起一定作用；另一是溫度梯度可以忽略的層外主流區，在此區內以對流傳熱為主，熱傳導的作用可予忽略。
壁面上的溫度邊界層，可與流動邊界層同時開始形成,也可先形成流動邊界層,隨後才開始形成溫度邊界層（圖2）。兩種邊界層的厚度之比，與普朗特數Hr有關。當兩種邊界層同時開始形成時，兩者的近似關係為：

式中δt和δ 分別為溫度邊界層和流動邊界層的厚度。當Hr＝1時，兩者的厚度相等。

溫度邊界層

平壁上溫度邊界層的計算　溫度邊界層中經熱傳導所傳遞的熱量為：

式中q為熱量通量；λ 為流體的熱導率，為熱流方向y的溫度梯度；下標w指壁面處。聯立牛頓冷卻定律（見對流傳熱），就可得出傳熱分係數的計算式為：

若能求得溫度分布，得知壁面溫度梯度值，即可算出傳熱分係數。
對於平壁上邊界層作層流流動時，可算出溫度邊界層厚度為：

式中 x為離平壁端點的距離；Re為雷諾數。此時的溫度分布可近似表示為：

式中y 為離壁的垂直距離。平均傳熱分係數αm的計算式為：

式中L為平壁長度。

配圖

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