对流换热系数是换热器(如电厂锅炉中的省煤器、空预器,冶金炉中的各种换热设备及其日常生活中的各种热水器等)设计和校核的重要参数。通常,对流换热系数是在实验中以电加热试验管壁面后根据牛顿冷却定律计算得来的。管道壁面是定热流密度(第二类边界条件)。但在实际应用中多数情况是传热条件,即第三类边界条件。探讨这两种边界条件下管内外的对流换热系数的差别及相应的对应关系对于换热设备的设计具有重要的意义。采用数值模拟和实验研究相结合的方法研究了管道的对流换热。在传热边界条件下高温气体横掠单管,水在管内流动。这种情况下管内外对流换热是藕合的,得到的管内外对流换热系数分别与电加热管道壁面的边界条件下管内和管外流动的对流换热系数相对比,为了使他们具有可比性,我们规定在这两种边界条件下通过管子的平均热流密度相等。首先研究在这两种情况下管内(外)壁温、管内(外)流温、管内(外)壁面局部热流密度、管内(外)局部对流换热系数沿管子轴向的变化。然后研究平均对流换热系数在电加热边界条件和传热边界条件下的区别,同时提出对以往在电加热条件下所得出的换热系数经验式的修正。研究结果表明:在实验室中电加热方式得到的管外对流换热系数低于工程中传热条件下的管外对流换热系数,若按传热准则式关系,后者的努谢尔特数约为前者的1.4倍;而管内的对流换热系数在两种边界条件下的差别不大。