传热学读书报告
传热学实验报告
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传热学实验报告传热学实验报告摘要:本实验通过研究传热学的基本原理和实验方法,探究了不同材料的导热性能和热传导规律。
通过实验数据的分析和处理,得出了一系列结论,对于进一步研究传热学提供了重要的参考。
引言:传热学作为热力学的一个重要分支,研究了热能在物质之间传递的规律和过程。
在工程领域中,传热学的应用非常广泛,例如热交换器、散热器等设备的设计和优化都需要依靠传热学的理论和实验研究。
本实验旨在通过实验手段,深入了解传热学的基本原理和实验方法,并通过实验数据的分析和处理,得出一些有价值的结论。
实验方法:1. 实验仪器和材料的准备本实验所需的仪器包括导热仪、温度计等,实验材料包括不同导热性能的物体,如金属、塑料等。
2. 实验步骤(1) 将不同材料的样品放置在导热仪的传热面上,并确保与传热面接触良好。
(2) 打开导热仪,记录下初始温度。
(3) 记录下不同时间间隔内的温度变化,并计算出相应的传热速率。
(4) 将实验数据整理并进行分析。
实验结果与讨论:通过实验数据的分析,我们得出了以下几个结论:1. 不同材料的导热性能存在明显差异。
在实验中,我们发现金属材料的导热性能要远远高于塑料等非金属材料。
这是因为金属材料中的自由电子能够在材料内部快速传递热能,而非金属材料中的分子结构则限制了热能的传导速度。
2. 传热速率与温度差成正比。
根据实验数据的分析,我们发现传热速率与传热面和环境之间的温度差成正比。
这是因为温度差越大,热能的传递速度越快。
3. 传热速率与传热面积成正比。
我们还观察到传热速率与传热面积成正比的规律。
这是因为传热面积越大,热能的传递面积也就越大,传热速率也就越快。
结论:通过本次实验,我们深入了解了传热学的基本原理和实验方法。
通过实验数据的分析和处理,我们得出了一系列结论,对于进一步研究传热学提供了重要的参考。
在实际应用中,我们应根据不同的工程需求,选择合适的材料和设计合理的传热面积,以提高传热效率和节约能源。
传热学报告
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塑料表面黑度研究报告2011年5月塑料表面黑度研究报告一、研究目的1、巩固辐射换热理论。
2、掌握用真空辐射法测定固体表面黑度的实验方法。
3、分析固体表面黑度随温度的变化规律。
二、研究内容将所选白色塑料管试件放在真空系统中,用辐射法测定其表面黑度。
三、研究方法 真空辐射法四、实验原理当一物体放在另一物体的空腔内,且空腔内不存在吸收热辐射的介质时(如空气),彼此以辐射换热方式进行热交换,其辐射换热量由下式计算:441201121122100100111T T C F Q F F εε⎡⎤⎛⎫⎛⎫-⎢⎥⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎢⎥⎣⎦=⎛⎫+- ⎪⎝⎭(W) (1)式中 F 1——错误!未找到引用源。
试件外表面积(m 2);F 2——外壳内表面积(m 2);C 0——黑体辐射系数,C 0=5.67W/m 2K 4;T 1、T 2——分别为试件外表面和外壳内表面的绝对温度,K ; ε1、ε2——分别为试件外表面和外壳内表面的黑度。
当F 1、F 2为已知,由实验测得Q 12、T 1、T 2,根据式(1)试件外表面黑度ε1可由下式算出:441201111222100100111T T C F F Q F εε⎧⎫⎡⎤⎛⎫⎛⎫-⎪⎪⎢⎥⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎛⎫⎢⎥⎪⎪⎣⎦=--⎨⎬ ⎪⎝⎭⎪⎪⎪⎪⎩⎭(2)为了研究试件表面黑度ε1随温度T 1的变化关系,必须测量不同温度下的黑度值,从而画出ε1 = f (T 1)曲线。
五、实验装置及设备实验设备由黑度测定仪本体及三个系统组成。
三个系统分别为1、加热系统:包括电加热器、电流表、电压表、调压器、稳压集成块。
2、真空系统:包括真空泵、真空保持阀、真空表、大气阀以及密封装置。
3、热电偶测温系统:包括外壳及试件上的热电偶、数显温度表。
本体是由圆柱管的试件及外壳组成。
试件外径为φ32.72mm ,管长270mm 。
外壳内径为φ99mm ,管长270mm 。
本实验装置的外壳内表面黑度取ε2=0.6。
传热实习报告
![传热实习报告](https://img.taocdn.com/s3/m/3899a04b6fdb6f1aff00bed5b9f3f90f77c64d55.png)
一、实习背景随着我国经济的快速发展,传热技术在工业、建筑、交通等领域得到了广泛应用。
为了提高学生的实践能力,加强理论联系实际,我们选择了传热实习作为本次实习的主要内容。
通过本次实习,我们深入了解了传热的基本原理、传热方式、传热系数等知识,并掌握了传热实验的基本操作方法。
二、实习目的1. 掌握传热的基本原理和传热方式;2. 熟悉传热实验的基本操作方法;3. 培养学生的实践能力和团队协作精神;4. 提高学生对传热技术在实际工程中的应用认识。
三、实习内容1. 传热基本原理与传热方式实习期间,我们首先学习了传热的基本原理和传热方式。
传热是热能从高温区域传递到低温区域的过程,主要包括三种方式:导热、对流和辐射。
(1)导热:导热是指物体内部由于温度梯度而产生的热量传递。
导热过程遵循傅里叶定律,即热量传递速率与温度梯度成正比。
(2)对流:对流是指流体内部由于温度梯度而产生的热量传递。
对流过程遵循牛顿冷却定律,即热量传递速率与温度梯度、流体密度和流体速度成正比。
(3)辐射:辐射是指物体表面发射的热能传递到其他物体表面的过程。
辐射过程遵循斯特藩-玻尔兹曼定律,即热量传递速率与物体表面温度的四次方成正比。
2. 传热系数实习期间,我们学习了传热系数的概念及其计算方法。
传热系数是描述传热能力的物理量,单位为W/(m²·K)。
传热系数的大小取决于传热方式、材料性质、几何形状等因素。
3. 传热实验(1)实验目的:验证牛顿冷却定律,测定传热系数。
(2)实验原理:牛顿冷却定律表明,热量传递速率与温度梯度成正比。
通过测定实验装置中液体温度随时间的变化,可以计算出传热系数。
(3)实验步骤:① 准备实验装置,包括加热器、温度计、搅拌器等;② 将液体加入实验装置,记录初始温度;③ 打开加热器,加热液体,记录不同时间点的温度;④ 根据实验数据,绘制温度-时间曲线,计算传热系数。
四、实习成果通过本次实习,我们掌握了以下成果:1. 熟悉了传热的基本原理和传热方式;2. 掌握了传热实验的基本操作方法;3. 提高了实践能力和团队协作精神;4. 对传热技术在实际工程中的应用有了更深入的认识。
《传热学》第五章--对流换热分析报告
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二、连续性方程
推导依据——质量守恒定律
各方向流进和流出微元体的质量流量:
将以上四式代入质量守恒定律: 得出:
三、动量微分方程式(N•S方程)
推导依据——牛顿第二定律F=ma
1.微元体的质量×加速度: DU 在两个方向的分量分别为:
d
2.微元体所受的外力:(x,y两方向)
将上式在x,y两个方向代入牛顿第二定律,得到Navier-Stokes方程: 对于不可压缩流体:
换热器蒸汽锅炉水循环系统冷凝器连续肋片管束环肋片管束采暖散热器第一节对流换热概述影响对流换热的因素一流动的起因和流动状态起因自然对流受迫对流流动状态层流紊流混合对流二流体的热物理性质比热容导热系数密度黏度体积膨胀系数等比热容和密度大单位体积流体能携带更多能量导热系数大流体内部导热能力强黏度小流体流动顺畅h增大体积膨胀系数对理想气体re增大h增大定性温度换热中起主导作用的温度以此特征温度确定物性参数可将物性参数按常数处理三流体的相变凝结沸腾融化凝固升华凝华冷凝器锅炉四换热表面几何因素壁面尺寸粗糙度形状及与流体的相对位置对流表面传热系数h的多参数函数定型尺寸换热中有决定意义的尺寸以此特征尺寸作为分析计算的依据能准确反映物体形状对换热的影响对流换热情况分类第二节对流换热微分方程组对流换热问题总的求解步骤二维不可压缩牛顿型流体速度场温度场已知条件动量方程能量方程过程方程一对流换热过程微分方程式推导依据
二、相似原理
1.相似性质——相似的现象,其同名相似准则必定相等
雷诺准则
——受迫对流中惯性力和黏滞力的相似倍数之比
格拉晓夫准则 普朗特准则
——自然对流中浮升力和黏滞力的相似 倍数之比
——流体动量传递能力和热量传递能力的相对大小
努谢尔特准则
传热学课程设计报告
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传热学课程设计报告一、课程目标知识目标:1. 让学生掌握传热学基础知识,包括热传导、对流和辐射的基本原理;2. 使学生了解实际工程中的传热问题,学会运用传热学理论解决简单实际问题;3. 培养学生运用传热学公式和计算方法进行传热过程分析和计算的能力。
技能目标:1. 培养学生运用数学和物理知识解决传热问题的能力;2. 培养学生运用实验方法和实验设备进行传热实验的能力;3. 培养学生运用计算机软件进行传热模拟和仿真的能力。
情感态度价值观目标:1. 培养学生对传热学领域的兴趣,激发学生探索科学技术的热情;2. 培养学生具备良好的团队合作精神,学会在团队中分享和交流;3. 培养学生关注传热学在节能减排、环境保护等方面的应用,增强学生的社会责任感。
课程性质分析:本课程为物理学科传热学部分,旨在帮助学生建立传热学基本概念,掌握传热过程的分析和计算方法,培养解决实际传热问题的能力。
学生特点分析:学生为高中年级学生,具备一定的数学和物理基础,对科学实验和计算机仿真有一定的兴趣。
教学要求:1. 结合课本内容,注重理论与实践相结合,提高学生的实际操作能力;2. 采用启发式教学,引导学生主动思考,培养学生的创新意识;3. 注重过程性评价,关注学生的学习过程和实际表现,及时给予指导和鼓励。
二、教学内容1. 热传导理论:热传导的基本定律、导热系数、稳态和非稳态热传导;2. 对流换热:对流换热的机理、边界层理论、Nu数和Re数的计算;3. 辐射换热:黑体辐射、实际物体辐射、辐射换热的计算方法;4. 传热过程分析:复合传热、传热过程控制方程、数值解法;5. 传热应用实例:家用电器、工业设备、建筑节能等领域的传热问题分析;6. 实验教学:稳态热传导实验、对流换热实验、辐射换热实验;7. 计算机仿真:运用传热软件进行传热过程的模拟和计算。
教学内容安排和进度:第一周:热传导理论及稳态热传导计算;第二周:非稳态热传导计算、对流换热基本概念;第三周:对流换热计算、Nu数和Re数的应用;第四周:辐射换热理论、黑体辐射与实际物体辐射;第五周:辐射换热计算、传热过程分析;第六周:传热应用实例、稳态热传导实验;第七周:对流换热实验、辐射换热实验;第八周:计算机仿真教学与实践。
《地埋管换热器传热过程的数值模拟研究》——读书报告
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《地埋管换热器传热过程的数值模拟研究》——读书报告地埋管换热器的传热计算研究是地源热泵系统的难点,同时也是地源热泵技术的核心和应用基础。
因此,地源热泵技术的推广应用,关键和难点也就在于对地埋管换热器的传热机理及模型进行分析,建立准确的设计计算方法。
北京工业大学的杨刚杰在前人研究的基础上对模型进行了改进,使其能更精确的模拟地源热泵系统,并且从单管模型延伸到管群模型,对地埋管管群的布置方法进行了讨论研究,最后总结规律提出新的地埋管管长计算方法。
下面简要介绍一下文章中提出的优化后的管群数值模型。
在土壤源热泵系统中,单根地埋管换热器埋入地下深度一般为一百米,随着深度的增加,热泵系统的投资成本也随之几何增长。
但实际工程中单根换热器难以满足负荷需求,因此工程会采用由几十根或者上百根地埋管换热器组成的管群来满足工程要求。
为了保证管群换热器能高效率长期运行,必须要设计出合理的管群配置方式,如埋管深度、埋管数量、埋管间距、埋管排列方式等。
埋管太深会增加工程投资成本,埋管间距太小会造成埋管间热干扰印象长期运行和蓄热能力,埋管间距太大会增大工程需求地面面积。
为了综合考虑各个影响因素提高管群的换热效率,有必要建立地埋管换热器管群模型进行模拟,从而得出优化方案。
实际地源热泵工程中的管群排列方法主要有两种,顺排和叉排,其排列方法分别如图 1 所示。
顺排方法是以 4 根管为最小单位组成的正方形排列,每行每列间距相等;叉排方法是以 3 根管为最小单位组成的正三角形排列,每根管与其相邻管的间距相等。
本文选取顺排图 a)中的 3×3 阵列的正方形区域建立了管群顺排模型,选取叉排图 b)中正六边形区域建立了管群叉排模型。
图1、管群排列示意图在地埋管换热器单管模型基础上,利用 Gambit 软件建立管群模型,并且划分网格,方法与单管模型的方法相同,划分好网格之后的模型图如图2 所示:图2、管群模型的网格划分模拟计算分别采用有地下水渗流和无地下水渗流模型,两模型又分别有叉排和顺排两种排列方法,管群的管间距为 3m。
传热学读书报告
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传热学读书报告首先我们来对传热学作一个概念上的了解。
热量在温度差作用下从一个物体传递至另外一个物体,或者在同一物体的各个部分之间进行传递的过程称为传热。
将传热进行分类的一个基本原则是按照热量传递的不同机理,即热量以何种方式或何种运动形式进行传递。
经过大量归纳总结,人们发现按传热的不同机理,可将传热划分成三种基本方式:热传导、热对流和热辐射。
当物体内有温度差或两个不同温度的物体接触时,在物体各部分之间不发生相对位移的情况下,物质微粒(分子、原子或自由电子)的热运动传递了热量,这种现象被称为热传导,简称导热。
流体中,温度不同的各部分之间发生相对位移时所引起的热量传递过程叫热对流。
流体各部分之间由于密度差而引起的相对运动称为自然对流;而由于机械(泵或风机等)的作用或其它压差而引起的相对运动称为强迫对流(或受迫对流)。
物体通过电磁波传递能量的过程称为辐射。
物体会因各种原因发出辐射能。
由于热的原因,物体的内能转化成电磁波的能量而进行的辐射过程称为热辐射【1】。
实际传热过程一般都不是单一的传热方式,如火焰对炉壁的传热,就是辐射、对流和传导的综合,而不同的传热方式则遵循不同的传热规律。
为了分析方便,人们在传热研究中把三种传热方式分解开来,然后再加以综合。
热科学的工程领域包括热力学和传热学.传热学的作用是利用可以预测能量传递速率的一些定律去补充热力学分析,因后裔只讨论在平衡状态下的系统.这些附加的定律是以三种基本的传热方式为基础的,即导热、对流和辐射。
传热学是研究不同温度的物体,或同一物体的不同部分之间热量传递规律的学科。
传热不仅是常见的自然现象,而且广泛存在于工程技术领域。
例如,提高锅炉的蒸汽产量,防止燃气轮机燃烧室过热、减小内燃机气缸和曲轴的热应力、确定换热器的传热面积和控制热加工时零件的变形等,都是典型的传热问题【2】。
在化学和石油化学工业领域内,使用着大量各式各样的传热和传质设备。
从一定意义上说,该领域是换热设备门类最齐全、形式最多的一个行业。
高等传热学学习报告
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高等传热学学习报告专业:动力工程学号:11846905姓名:张立明一. 对流传热1. 概念对流传热是传热学的重要组成部分,研究流体流动所引起的传热现象。
2.机理:依靠流体流动将热量从一处传递到另一处,即运动的流体质点以热焓形式将热量带走。
由于壁面上流体速度为零,故流体传给壁面的热流密度仍由傅里叶定律确定。
总之对流给热是流体流动载热与热传导的联合作用的结果。
传递的热量:Q=mc(t f1-t f2)3.影响因素:流体流动的状态,流体对壁面的热流密度因流动而增大,湍流的传热效果一般比层流的要好。
壁面的材料和几何形状对传热也有很大的影响。
液体的物理性质密度、粘度、热容等也对对流传热有很大的影响。
4.微分方程求解对流换热问题时需要联立求解连续性方程、动量方程、能量方程和熵方程① 质量连续方程对于闭口系统,质量是守恒的;对于开口系统,流过系统的质量是“连续”的,也就是说对于时间是可导的。
cvm m in outm q q t ∂=-∂∑∑ M cv 为某一时刻控制体内的质量;q m 为输入、输出控制体的质量流量。
连续方程:()()()0p u u u t x y zρρρ∂∂∂∂+++=∂∂∂∂ ② 动量方程将动量守恒定律应用于运动的流体(控制体)中,可以得到动量方程。
控制体上的外作用力分为表面力(与表面积成正比,如压力和粘性应力等)和体积力(与体积成正比,如重力和离心力等)。
作用于控制体上的力平衡()()()n v cv n m n m n in outM F q v q v t ∂=+-∂∑∑∑ N_S 方程222222+F x u u u u pu u u u v w t x y z x x y z ρη⎛⎫⎛⎫∂∂∂∂∂∂∂∂+++=-+++ ⎪ ⎪∂∂∂∂∂∂∂∂⎝⎭⎝⎭222222+F y v v v v pv v v u v w t x y z y x y z ρη⎛⎫⎛⎫∂∂∂∂∂∂∂∂+++=-+++ ⎪ ⎪∂∂∂∂∂∂∂∂⎝⎭⎝⎭222222+F z w w w w pw w w u v w t x y z z xy z ρη⎛⎫⎛⎫∂∂∂∂∂∂∂∂+++=-+++ ⎪ ⎪∂∂∂∂∂∂∂∂⎝⎭⎝⎭③ 能量方程对流换热的温度场可以通过求解能量方程获得,因而得到正确的能量方程是十分重要的。
传热学实习报告
![传热学实习报告](https://img.taocdn.com/s3/m/42724adfbdeb19e8b8f67c1cfad6195f312be8af.png)
一、实习目的通过本次传热学实习,我深入了解了传热学的基本原理和方法,掌握了传热学实验的基本技能,提高了自己的动手能力和实验操作能力。
同时,通过实际操作,我对传热学理论有了更深刻的认识,为今后的学习和工作打下了坚实的基础。
二、实习内容1. 实验一:对流传热实验(1)实验目的掌握对流传热的实验方法,了解对流传热的基本规律。
(2)实验原理对流传热是指流体在流动过程中,由于流体与固体壁面之间的温度差,导致热量从高温区域传递到低温区域。
本实验采用水作为工作流体,通过测量流体在不同温度下的对流传热系数,来研究对流传热规律。
(3)实验步骤①搭建实验装置,包括水箱、管道、温度传感器等。
②设置实验参数,如水流量、温度差等。
③启动实验装置,记录温度传感器数据。
④计算对流传热系数。
(4)实验结果与分析通过实验,得到不同温度差下的对流传热系数,并与理论值进行比较。
分析实验结果,发现实验值与理论值基本吻合,验证了对流传热规律。
2. 热传导实验(1)实验目的掌握热传导实验方法,了解热传导的基本规律。
(2)实验原理热传导是指热量在固体、液体或气体中通过分子、原子的碰撞和振动传递的过程。
本实验采用铜棒作为热传导材料,通过测量铜棒两端的温度差,来研究热传导规律。
(3)实验步骤①搭建实验装置,包括加热器、温度传感器、数据采集器等。
②设置实验参数,如加热器功率、温度差等。
③启动实验装置,记录温度传感器数据。
④计算热传导系数。
(4)实验结果与分析通过实验,得到不同温度差下的热传导系数,并与理论值进行比较。
分析实验结果,发现实验值与理论值基本吻合,验证了热传导规律。
3. 热辐射实验(1)实验目的掌握热辐射实验方法,了解热辐射的基本规律。
(2)实验原理热辐射是指物体通过电磁波的形式将热量传递到另一物体的过程。
本实验采用黑体辐射计和红外热像仪,通过测量物体表面的温度分布,来研究热辐射规律。
(3)实验步骤①搭建实验装置,包括黑体辐射计、红外热像仪、加热器等。
传热实验实验报告讨论心得
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传热实验实验报告讨论心得引言传热是热力学的一个重要研究领域,它主要研究热量如何从一个物体传递到另一个物体。
在本次传热实验中,我们通过对不同材料之间传热的实验研究,探究了传热的基本规律和影响因素,并讨论了实验结果的合理性和可靠性,为深入理解传热过程提供了实验依据。
实验目的本次实验的目的是观察不同材料之间传热的效果,并分析影响传热的因素。
通过实验,我们希望探究传热规律,并对实验结果进行讨论和分析。
实验步骤实验中,我们准备了不同材料的试样,并使用传热实验装置进行实验。
首先,我们将试样放置在传热装置上,并接通电源。
然后,我们测量试样的起始温度和环境温度,并记录下来。
在实验过程中,我们持续观察试样温度的变化,并定时记录下来。
当试样的温度趋于稳定时,我们停止记录,并测量试样的最终温度。
实验结果在实验中,我们选择了几种常见的材料进行传热实验,包括金属、塑料和木材。
根据实验结果,我们发现不同材料之间传热的效果有所差异。
金属材料的传热速度较快,传热效果较好;塑料材料的传热速度较慢,而木材材料的传热速度最慢。
我们还观察到,温度差异是影响传热速度的主要因素之一。
当温度差异较大时,传热速度较快;而当温度差异较小时,传热速度较慢。
这与传热定律中的温度差异平方成正比的规律相符合。
另外,我们还发现材料的热导率对传热速度也有一定的影响。
热导率高的材料传热速度快,而热导率低的材料传热速度慢。
这说明热导率是影响传热的一个重要因素。
讨论与分析通过实验结果的观察和分析,我们可以得出以下结论:首先,传热速度与材料的热导率有关。
热导率高的材料具有更好的传热性能,能够更快地传递热量。
因此,在某些需要高传热速度的应用中,选择热导率高的材料是合理的选择。
其次,传热速度受到温度差异的影响。
温度差异越大,传热速度越快。
因此,在设计传热装置时,应尽量保持较大的温差,以提高传热速度。
最后,传热实验的结果应该考虑到实验环境和实验条件的影响。
实验过程中的环境温度、湿度等因素可能会对实验结果产生一定的影响,因此,在进行传热实验时,应尽量控制实验条件,保证实验结果的准确性和可靠性。
传热学课程设计心得
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传热学课程设计心得一、课程目标知识目标:1. 让学生掌握传热学的基本概念,如热传导、对流和辐射;2. 使学生了解不同物质的热传导性能及其影响因素;3. 帮助学生理解热力学第一定律和第二定律在传热过程中的应用;4. 引导学生掌握热传递过程中能量守恒和熵增的基本原理。
技能目标:1. 培养学生运用传热学原理分析和解决实际问题的能力;2. 让学生学会运用数学工具进行热传递过程的计算和模拟;3. 提高学生实验操作和观察现象的能力,能够设计简单的传热实验。
情感态度价值观目标:1. 培养学生对传热学研究的兴趣和热情,激发探索自然界热现象的欲望;2. 培养学生严谨的科学态度,注重实证和逻辑思维;3. 引导学生关注能源利用和环保问题,树立节能减排的价值观。
本课程针对高中物理学科,结合学生年级特点,注重理论联系实际,提高学生的科学素养。
课程设计旨在使学生在掌握传热学基本知识的基础上,培养解决实际问题的能力,同时激发学生对科学研究的兴趣,树立正确的价值观。
通过分解课程目标为具体的学习成果,为后续教学设计和评估提供明确的方向。
二、教学内容1. 热传导:讲解热传导的微观机制,介绍热传导方程及其定解条件,分析不同材料的热传导性能,探讨影响热传导系数的因素。
教材章节:第二章 热传导内容安排:2课时2. 对流:介绍对流换热的原理,分析层流和湍流对流传热的特点,讲解牛顿冷却定律及其应用。
教材章节:第三章 对流内容安排:2课时3. 辐射:讲解热辐射的基本概念,介绍斯特藩-玻尔兹曼定律和维恩位移定律,探讨黑体辐射规律和实际物体的辐射特性。
教材章节:第四章 辐射内容安排:2课时4. 热力学在传热中的应用:复习热力学第一定律和第二定律,分析热力学在传热过程中的应用,如卡诺循环等。
教材章节:第五章 热力学在传热中的应用内容安排:2课时5. 实验与案例:设计热传导、对流和辐射的实验,分析实际案例,培养学生的实验操作能力和解决实际问题的能力。
数值传热学读书报告
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《数值传热学》读书笔记数值传热学是指对描写流动与传热问题的控制方程采用数值方法通过计算机予以求解的一门传热学与数值方法相结合的交叉学科。
其本质是:借助计算机用数值方法求解传热问题的学科。
一、数值传热学的优势相比与其他传热学研究方法,数值传热学存在以下优势:1、具有成本较低等优势;2、结果的可靠性取决于模型的正确性和物性数据的可靠性;3、非常全面和详细的过程;4、不受实验等条件限制,便于分析单个因素的影响;5、其他条件下无法进行试验的研究;6、高温、高压等危险环境和超常尺寸等;7、对于工业设计可降低成本和研发时间。
二、数值传热学的总体思路1、给出物理模型2、借助基本原理/定律给出数学模型(质量守恒、能量守恒、动量守恒傅立叶定律、牛顿冷却公式)3、对数学模型进行简化和化简4、求解区域的离散化5、数学模型的离散化(恰当的方法;建立结点处待求变量近似值之间的代数关系:离散化方程)6、求解离散化方程7、可靠性检验(与分析解对比(简单问题);实验结果;前人结果)8、结果表达与分析(图线,可视化,动画;分析讨论)详细流程图见下图1。
三、数值传热学中的常用方法1、有限差分法。
主要特征:(1)、用差商代替;(2)、导数经典、成熟。
(3)、数学理论基础明确。
2、有限容积法。
主要特征:(1)、控制容积法;(2)、对守恒方程对控制容积积分。
3、有限单元法。
主要特征:(1)、将求解区域分成若干个小的单元;(2)、设定待求变量在单元上的分布函数;(3)、适应性强,适用于复杂的求解区域;(4)、对流项处理不成熟。
4、边界元法。
主要特征:(1)对数学模型在边界上离散化;(2)、不需要全区域求解;(3)、数学技巧要求高;(4)、通用性差。
5、有限分析法。
主要特征:(1)、将求解区域分成若干个子区域;(2)、给出在各个子区域上的分析解;(3)、利用边界条件耦合各个子区域上的分析解从而得到离散化方程;(4)、最大限度地引入了分析解的成分;(5)、一般可以提高求解效率和精度;(6)、数学技巧非常高;(7)、很难形成通用程序。
传热学第十章学习报告
![传热学第十章学习报告](https://img.taocdn.com/s3/m/68f3acca89eb172ded63b7e2.png)
第十章学习报告1.通过平板与圆管的传热系数的计算方法。
解:(1)通过平壁的传热过程 单层传热系数 (2)通过圆管的传热过程传热过程包括管内流体到管内侧壁面、管内侧壁面到管外侧壁面、管外侧壁面到外侧流体三个环节。
稳态条件下,三个环节的热流量不变。
内部对流 圆柱面导热外部对流 则对外侧面积而言得传热系数的定义式由下式表示:从热阻的角度看2.已知肋化系数后,通过肋面的传热系数的计算方法。
解:稳态下换热情况:21111h h k ++=λδ)(1wi f i i t t l d h -=Φπ()1ln()2wi wo o it t Φd l d λπ-=)(2f wo o o t t l d h -=Φπ11ln 2o o o o i i i ok k d d d h d d h λ==++oo i o i i o A h d d l A h kA 1ln 2111++=πλ肋面总效率以肋侧表面积为基准的肋壁传热系数定义肋化系数: 则传热系数工程上一般都以未加肋时的表面积为基准计算肋壁传热系数3.临界热绝缘直径的物理意义及计算方法。
解:圆管外敷保温层后可见,保温层使得导热热阻增加,换热削弱;另一方面,降低了对流换热热阻,使得换热赠强。
综合效果到底是增强还是削弱要看d Φ/ddo2 和d2Φ/ddo22的值)(11w f i i t t A h -=Φ)(1wo w i t t A -=Φδλ)()()(21fo wo o o o fo wo f o fo wo o t t A h t t A h t t A h -=-+-=Φηηof o A A A )(21ηη+=00()1111fi f fi f o o i i i o o oi i i o ot t A t t A A h A A h A h A A h δδληλη--Φ==++++111f o o i i i o ok A A h A A h δλη=++io A A =β111f i o ok h h δβλβη=++00()111fi f i fi f i i i i o o oi o o ot t A t t A h A A h A h h A δδληλη--Φ==++++11111f i i o o i o o ok A h h h h A δδληβλη'==++++oo i o i i fo fi d h d d d h t t l Φ1)ln(211)(++-=λπ2122111)ln(21)ln(211)(o o o o i o i i fo fi d h d d d d d h t t l Φ+++-=λλπ临界热绝缘直径 或 Bi 是管道外表面的毕渥数可见,确实是有一个极值存在,从热量的基本传递规律可知,应该是极大值。
传热实训报告总结
![传热实训报告总结](https://img.taocdn.com/s3/m/6bde4442640e52ea551810a6f524ccbff121caaa.png)
随着我国经济的快速发展,传热技术在工业生产、建筑节能、环保等领域发挥着越来越重要的作用。
为了提高学生的实践能力,加深对传热理论知识的理解,我们开展了传热实训。
本次实训旨在通过实际操作,使学生掌握传热的基本原理、实验方法及实验技能,培养学生的创新意识和团队协作能力。
二、实训目的1. 加深对传热理论知识的理解,提高学生的理论联系实际的能力;2. 掌握传热实验的基本方法和操作技能;3. 培养学生的实验设计、实验操作、数据处理和实验分析能力;4. 增强学生的团队协作意识和创新能力。
三、实训内容1. 传热基本原理:介绍传热的三种基本方式:导热、对流和辐射,以及影响传热速率的因素。
2. 传热实验方法:讲解实验原理、实验步骤、实验设备、实验数据采集和处理方法。
3. 传热实验操作:包括实验设备的安装、调试、实验数据的采集和实验现象的观察。
4. 传热实验分析:对实验数据进行处理和分析,验证理论,找出影响传热速率的因素。
四、实训过程1. 实验准备:了解实验目的、原理、方法和步骤,熟悉实验设备,准备实验数据表格。
2. 实验操作:按照实验步骤进行操作,注意观察实验现象,采集实验数据。
3. 数据处理:对采集到的实验数据进行整理、计算,得出实验结果。
4. 实验报告撰写:根据实验结果,撰写实验报告,总结实验过程、实验现象、实验结果及分析。
1. 实验现象:通过实验,学生观察到了导热、对流和辐射三种传热方式的实际表现,加深了对传热理论知识的理解。
2. 实验结果:通过实验数据的处理和分析,验证了理论,找出了影响传热速率的因素。
3. 实验技能:学生在实验过程中,掌握了实验设备的操作、实验数据的采集和处理方法,提高了实验技能。
六、实训总结1. 理论与实践相结合:通过本次实训,学生将所学传热理论知识与实际操作相结合,提高了理论联系实际的能力。
2. 提高实验技能:学生在实验过程中,学会了实验设备的操作、实验数据的采集和处理方法,提高了实验技能。
动力工程师传热学实训报告
![动力工程师传热学实训报告](https://img.taocdn.com/s3/m/58bb49767275a417866fb84ae45c3b3567ecddb8.png)
传热学是研究热量传递规律及其应用的科学,是动力工程领域的基础学科之一。
为了提高动力工程师的专业技能,本人在实训期间进行了传热学实训,通过理论学习和实际操作,掌握了传热学的基本原理、计算方法和工程应用。
二、实训目的1. 理解传热学的基本概念和基本规律;2. 掌握传热学的基本计算方法;3. 培养实际操作能力,提高工程应用能力;4. 深入了解传热学在动力工程领域的应用。
三、实训内容1. 传热学基本理论在实训期间,我学习了传热学的基本概念、基本规律和传热方式。
通过学习,我了解了热传导、对流和辐射三种传热方式的特点、影响因素和计算方法。
2. 传热学计算方法实训过程中,我学习了传热学计算方法,包括稳态传热和非稳态传热的计算。
通过实际案例的分析和计算,我掌握了传热学计算的基本步骤和注意事项。
3. 传热学工程应用实训期间,我学习了传热学在动力工程领域的应用,如热交换器、冷凝器、蒸发器等设备的传热计算和优化设计。
通过学习,我了解了传热学在动力工程中的重要作用。
4. 实际操作为了提高实际操作能力,我在实训期间参与了以下实际操作:(1)热传导实验:通过实验,我了解了热传导系数的测定方法和实验操作技巧。
(2)对流实验:通过实验,我掌握了对流换热系数的测定方法和实验操作技巧。
(3)辐射实验:通过实验,我了解了辐射传热的计算方法和实验操作技巧。
1. 理论知识方面:通过实训,我对传热学的基本概念、基本规律和传热方式有了深入的理解,掌握了传热学的基本计算方法。
2. 实际操作能力方面:通过实训,我掌握了传热学实验的基本操作技巧,提高了实际操作能力。
3. 工程应用能力方面:通过实训,我了解了传热学在动力工程领域的应用,为今后的工程实践打下了基础。
五、实训体会1. 重视理论学习和实际操作相结合:在实训过程中,我深刻体会到理论学习和实际操作相结合的重要性。
只有将理论知识应用于实际操作中,才能真正掌握传热学的知识和技能。
2. 注重实验方法和技巧:实验是验证理论、提高实际操作能力的重要手段。
传热实训报告心得
![传热实训报告心得](https://img.taocdn.com/s3/m/da658cfe0129bd64783e0912a216147916117e45.png)
一、前言时光荏苒,转眼间传热实训已经结束。
在这段时间里,我深刻体会到了理论知识与实际操作相结合的重要性,也收获了丰富的实践经验。
以下是我对传热实训的心得体会。
二、实训过程回顾1. 实训内容本次传热实训主要包括以下几个方面:传热基本概念、传热基本定律、传热系数测定、传热设备设计、传热过程模拟与优化等。
2. 实训过程(1)理论学习:通过查阅资料、课堂讲解,我对传热基本概念、定律有了更深入的了解,为实际操作奠定了基础。
(2)实验操作:在实验过程中,我学会了如何使用传热设备,掌握了一定的实验技巧,如温度、压力、流量等参数的测量与控制。
(3)团队协作:在实训过程中,我们分组进行实验,大家互相帮助、共同进步,培养了良好的团队协作精神。
三、实训心得体会1. 理论联系实际通过本次实训,我深刻认识到理论知识在实际操作中的重要性。
在实验过程中,我学会了将课本上的理论知识应用到实际操作中,提高了自己的实践能力。
2. 实验技能提升实训过程中,我掌握了传热实验的基本操作,提高了自己的实验技能。
在今后的学习和工作中,这将为我提供有力的支持。
3. 团队协作精神在实训过程中,我深刻体会到团队协作的重要性。
只有团结一致,才能顺利完成实验任务。
同时,我也学会了如何与他人沟通、协调,提高了自己的沟通能力。
4. 安全意识实训过程中,我明白了实验安全的重要性。
在操作过程中,我严格遵守实验规程,确保实验安全。
5. 对传热领域的认识通过本次实训,我对传热领域有了更深入的认识。
传热技术在工业、农业、日常生活等领域都有广泛的应用,具有很高的研究价值。
四、实训总结1. 实训成果通过本次传热实训,我掌握了传热实验的基本操作,提高了自己的实践能力;培养了团队协作精神;增强了安全意识;对传热领域有了更深入的认识。
2. 不足之处在实训过程中,我发现自己在某些方面还存在不足,如实验操作不够熟练、理论知识掌握不够扎实等。
在今后的学习和工作中,我将努力提高自己,弥补不足。
传热学新课堂感想
![传热学新课堂感想](https://img.taocdn.com/s3/m/bf0b0612c281e53a5802ff6f.png)
传热学新课堂感想这个学期我们的传热学课程进行了改革和创新,老师对此付出了很多的心血,我们也收获了很多,感悟颇多。
此次课程改革有两大创新点:以大作业报告的形式运用和回顾所学知识与课堂展示。
首先是对大作业的感想。
大作业的课题多是以生活实际和工程计算事实为来源,这样可以让我们对传热学有更加感性和切身的认识,对为什么学传热学有更为准确的认识,激发了我们学习传热学的热情。
因为完成传热大作业是以小组为单位,所以在这过程中我们不仅学到了知识而且也培养了我们的团队合作精神和分工效率意识。
最后是大作业的成果需呈现成报告的形式,这让我学到了很多。
比如,对word和excel软件的运用在其中起到了很大的作用,让我意识到这些很普遍的软件在学习和工程中的重要作用,平时要加强对它们的运用;报告的格式对整个作业的质量也起着至关重要的作用,要加强排版和思路的理性训练;具体过程中可能会遇到很多意想不到的问题,报告也可能要修改多次,这时就要有耐性不要怕麻烦,要相信别的小组能做出来自己也应该没问题。
总之,大作业这一形式不仅仅是形式,其作用是毋庸置疑的。
大作业完成后,到底怎样呢?这就需要课堂展示来证明和修正了。
课堂展示除了一般的,能让我们的语言表达和胆量得到锻炼,还有一些更为重要的作用。
课下也许每个小组之间也有对课题的交流但毕竟没有课堂上来的充分,也没有老师的指导,课堂展示就解决了这一问题。
在课堂展示中,不同小组之间可以互相提问,能够将在做大作业过程中遇到的问题很好的解决,就算不能解决也还有老师的指导,总能学到更多。
在同学作报告的时候,我们也可以充分了解他们解决问题的思路和过程,取长补短,为下次的大作业做更充分的准备。
如果说大作业是一块璞玉,那么课堂展示就是卞和,两者相辅相成,共同为传热学课程的创新谱写新的乐章。
小学科学四年级上册《热传递》观课报告 (5)
![小学科学四年级上册《热传递》观课报告 (5)](https://img.taocdn.com/s3/m/4c6815dfbb4cf7ec4afed072.png)
本课是四年级上册《热传递》单元中的一课。
目的是让学生通过实验认识热在水中的传递方式,由水和空气都是能流动的物体,进一步推想出热在气体中的传递方式,最后是让学生了解热对流在生活中的应用。
在研究本课的过程中,对教材稍做了一些改动。
将教材的导课游戏“开水养鱼”调整到了水对流的知识应用上,在研究水的对流实验中,又增加了纸屑、粉笔末,目的是让学生通过大量的感知认识水的对流。
在教学设计上,我遵照教学内容的实际,本着体现“探究——体验”的教学策略,一步一步地将教学内容贯穿在课堂教学中。
导课部分:为了激发学生的兴趣,我们采用的是游戏的方式,将装有冷水和热水(当然颜色也是不同的)的两个瓶口相对,让学生猜想要发生的现象。
第一次是冷水在下方,没有任何现象发生,这时学生的思维已经出现了障碍;接着把装置倒过来,也就是热水在下方,则发生了对流的现象,依此引导学生思考现象发生的原因,继而在学生猜测的基础上进行探究活动。
本课的探究活动就是探究热在液体中的传递方式:首先引导学生自行设计实验,老师为学生提供部分实验器材,然后在学生的要求下出示观察现象的参照物:木屑、纸屑、粉笔末。
学生自由选择参照物进行实验,并汇报各参照物在水中的现象。
学生汇报的时候,有的学生我要求他用手势比划,有的则要求在黑板上画下来,目的是加深学生对这种现象的认识和描述,帮助学生正确理解实验现象,培养学生
的理解能力,因为他们还只是四年级的学生,语言表达能力还不是那么的强。
在实验汇报的基础上进行总结:即所选择的参照物在水受热后都发生了上升、下降的循环运动,在受热前没有发生。
经过这种对比性的思考,学生很容易找到参照物上升下降的原因,水受热后会上升,即水的对流现象。
传热学大作业报告二维稳态导热
![传热学大作业报告二维稳态导热](https://img.taocdn.com/s3/m/e09dc28609a1284ac850ad02de80d4d8d15a01da.png)
传热学大作业报告二维稳态导热二维稳态导热大作业报告导热问题是传热学中非常重要的一个研究领域。
在导热问题中,我们研究的是物体内部的温度分布、热流分布以及热传导过程。
本次大作业中,我们将研究一个二维稳态导热问题,分析材料内部的温度分布情况。
在二维稳态导热问题中,我们假设热传导发生在一个二维平面内,而且热流只在平面内的两个方向上进行。
我们的目标是研究材料内部的温度分布情况,并找到材料内各个位置的温度。
为了研究这个问题,我们首先需要建立热传导的数学模型。
根据热传导方程,在稳态下,热传导的速率是不变的。
假设材料在x和y两个方向上的热传导系数分别为kx和ky,温度分布函数为T(x, y),则可以得到以下的二维热传导方程:kx * d^2T/dx^2 + ky * d^2T/dy^2 = 0这是一个二维的亥姆霍兹方程,我们可以通过求解它来得到材料内部的温度分布。
为了进一步分析问题,我们对热传导方程进行了无量纲化处理。
使用无量纲化可以简化计算,并且使得结果更加清晰。
我们引入了一个无量纲化的温度变量θ,通过以下公式进行计算:θ=(T-T0)/(T1-T0)其中T是位置(x,y)处的温度,T0是最低温度,T1是最高温度。
这样处理之后,热传导方程可以写成:d^2θ/dx^2 + σ * d^2θ/dy^2 = 0其中σ = ky / kx 是无量纲化的热传导比。
为了求解这个二维亥姆霍兹方程,我们使用了有限差分法。
首先将平面划分成一个个小的网格单元,然后在每个网格单元中,使用二阶中央差分法对方程进行离散化。
最终得到一个线性方程组,可以通过求解该方程组,得到无量纲温度分布。
为了验证我们的计算结果,我们将研究一个简单的导热问题,即一个正方形材料中心局部加热的情况。
我们假设正方形材料的一部分区域中心加热,其余区域保持恒定温度。
我们通过计算得到了材料内部的温度分布,并且将结果与理论解进行了比较。
通过对比发现,计算结果与理论解非常吻合,验证了我们的计算方法的准确性和可靠性。
仿生传热学
![仿生传热学](https://img.taocdn.com/s3/m/2d8e311a4431b90d6c85c7a5.png)
仿生学在我们的生活中已经无处不在,从天上飞的飞机,水里游的潜艇,到我们日常使用的荧光灯和锯子等常用工具,无一不是仿生学的产物,这些形形色色的工具为我们的现代化生活提供了巨大的便利。
仿生学(bionics)是在具有生命之意的希腊语bion上,加上有工程技术涵义的ics而组成的词,大约从1960年开始使用。
作为一门新兴的独立边缘学科,仿生学是研究生物系统的结构、特质、功能、能量转换、信息控制等各种优异的特征,并把它们应用到技术系统,改善已有的技术工程设备,并创造出新的工艺过程、建筑构型、自动化装置等技术系统的综合性科学,根据对生物系统的研究,为设计和建造新的技术设备提供了新原理、新方法和新途径。
传热学是研究物体内部或物体与物体之间由温度差引起热量传递过程和规律的学科。
热量传递有三种基本方式,分别为热传导、热对流和热辐射。
强化或削弱传热性能、温度场速度场的分析、流动阻力的情况等是传热学要解决的典型问题,而几乎所有的工程技术学科都要或多或少的涉及这些知识,因此,可以说,传热学是科学研究中的占有基础地位的一门学科,而且随着社会的发展,科技的进步,传热学会有着愈加重要的科学地位。
近年来,追着某些动植物的部分组织有着特殊的导热和阻力特性的现象被发现并深入研究,人们受到启发,把仿生学引入传热学,通过模仿生物机理,改变传热装置的原理或结构,改善其传热传质性能,取得了巨大的成果。
通过这一系列的成果,我们可以给仿生传热学下一个定义,如下:仿生传热学,就是根据生物体的结构,功能和原理,模仿进行新的传热设备开发或改造,按照特定的需求改变传热结构的传热能力或者流动阻力,优化传热传质性能的一门学科。
由于仿生传热学并不是一个系统而具体的学科,我们无法在宏观上给出一个具体的知识架构,能找到的资料又比较有限,因此,在本读书报告中,我打算从以下几个主要方面介绍一下我所了解的一些仿生传热学应用,这也是自己对这门涵盖了多门知识的交叉学科的比较基础浅显的认识。
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传热学读书报告
姓名:何连江学号:2010301470004 院系:动力与机械学院班级:自动化一班
1 、传热学
传热学是研究热量传递规律的学科。
1)物体内只要存在温差,就有热量从物体的高温部分传向低温部分;
2)物体之间存在温差时,热量就会自发的从高温物体传向低温物体。
由于自然界和生产技术中几乎均有温差存在,所以热量传递已成为自然界和生产技术中一种普遍现象。
2 、热量传递过程
根据物体温度与时间的关系,热量传递过程可分为两类:(1 )稳态传热过程;(2 )非稳态传热过程。
1 )稳态传热过程(定常过程)
凡是物体中各点温度不随时间而变的热传递过程均称稳态传热过程。
2 )非稳态传热过程(非定常过程)
凡是物体中各点温度随时间的变化而变化的热传递过程均称非稳态传热过程。
各种热力设备在持续不变的工况下运行时的热传递过程属稳态传热过程;而在启动、停机、工况改变时的传热过程则属非稳态传热过程。
三、传热学的特点、研究对象及研究方法
1 、特点
1 )理论性、应用性强传热学是热工系列课程内容和课程体系设置的主要内容之
一。
是一门理论性、应用性极强的专业基础课,在热量传递的理论分析中涉及到很
深的数学理论和方法。
2) 有利于创造性思维能力的培养
传热学是建筑环境与设备工程专业的主干专业课之一,在教学中重视学生在学习过程中的主体地位,启迪学生学习的积极性,在时间上给学生留有一定的思维空间。
3 )教育思想发生了本质性的变化
传热学课程教学内容的组织和表达方面从以往单纯的为后续专业课学习服务转变到重点培养学生综合素质和能力方面,这是传热学课程理论联系实际的核心。
2 、研究对象
传热学研究的对象是热量传递规律。
3 、研究方法
研究的是由微观粒子热运动所决定的宏观物理现象,而且主要用经验的方法寻求热量传递的规律,认为研究对象是个连续体,即各点的温度、密度、速度是坐标的
连续函数,即将微观粒子的微观物理过程作为宏观现象处理。
热量传递的三种基本方式
一、导热(热传导)
1 、概念
物体各部分之间不发生相对位移时,依靠分子、原子及自由电子等微观粒子的热运动而产生的热量传递称导热。
固体与固体之间及固体内部的热量传递。
2 、导热现象的基本规律
1 )傅立叶定律(182
2 年,法国物理学家)
一维导热问题,两个表面均维持均匀温度的平板导热。
根据傅立叶定律,对于x 方向上任意一个厚度为dx 的微元层,单位时间内通过该
层的导热量与当地的温度变化率及平板面积A成正比
其中λ——比例常数,导热率(导热系数);
负号表示热量传递的方向同温度升高的方向相反。
2 )热流量
单位时间内通过某一给定面积的热量称为热流量,记为,单位w 。
3 )热流密度(面积热流量)
单位时间内通过单位面积的热量称为热流密度,记为q ,单位w/ ㎡。
当物体的温度仅在x 方向发生变化时,按傅立叶定律,热流密度的表达式为
二、对流
1 、基本概念
1) 对流:是指由于流体的宏观运动,从而使流体各部分之间发生相对位移,冷热流
体相互掺混所引起的热量传递过程。
对流仅发生在流体中,对流的同时必伴随有导热现象。
2) 对流换热:流体流过一个物体表面时的热量传递过程,称为对流换热。
2 、对流换热的分类
根据对流换热时是否发生相变分:有相变的对流换热和无相变的对流换热。
根据引起流动的原因分:自然对流和强制对流。
1 )自然对流:由于流体冷热各部分的密度不同而引起流体的流动。
如:暖气片表面附近受热空气的向上流动。
2 )强制对流:流体的流动是由于水泵、风机或其他压差作用所造成的。
3 )沸腾换热及凝结换热:
液体在热表面上沸腾及蒸汽在冷表面上凝结的对流换热,称为沸腾换热及凝结换热(相变对流沸腾)。
3 、对流换热的基本规律< 牛顿冷却公式>
h —比例系数(表面传热系数)单位
h 的物理意义:单位温差作用下通过单位面积的热流量。
表面传热系数的大小与传热过程中的许多因素有关。
它不仅取决于物体的物性、换热表面的形状、大小相对位置,而且与流体的流速有关。
一般地,就介质而言:水的对流换热比空气强烈;
就换热方式而言:有相变的强于无相变的;强制对流强于自然对流。
对流换热研究的基本任务:用理论分析或实验的方法推出各种场合下表面换热系数的关系式。
三、热辐射
1、基本概念
1 )辐射和热辐射
物体通过电磁波来传递能量的方式称为辐射。
因热的原因而发出辐射能的现象称为热辐射。
2 )辐射换热
辐射与吸收过程的综合作用造成了以辐射方式进行的物体间的热量传递称辐射换热。
自然界中的物体都在不停的向空间发出热辐射,同时又不断的吸收其他物体发出的
辐射热。
辐射换热是一个动态过程,当物体与周围环境温度处于热平衡时,辐射换热量为零,但辐射与吸收过程仍在不停的进行,只是辐射热与吸收热相等。
3 )导热、对流、辐射的评述
①导热、对流两种热量传递方式,只在有物质存在的条件下,才能实现,而热辐射
不需中间介质,可以在真空中传递,而且在真空中辐射能的传递最有效。
②在辐射换热过程中,不仅有能量的转换,而且伴随有能量形式的转化。
在辐射时,辐射体内热能→辐射能;在吸收时,辐射能→受射体内热能,因此,辐射换热过程是一种能量互变过程。
③辐射换热是一种双向热流同时存在的换热过程,即不仅高温物体向低温物体辐射
热能,而且低温物体向高温物体辐射热能,
④辐射换热不需要中间介质,在真空中即可进行,而且在真空中辐射能的传递最有
效。
因此,又称其为非接触性传热。
⑤热辐射现象仍是微观粒子性态的一种宏观表象。
⑥物体的辐射能力与其温度性质有关。
这是热辐射区别于导热,对流的基本特点。
四、传热过程
传递热量的基本方式:导热、对流、热辐射,由这三个基本方式组成不同的传热过程。
热量由壁面一侧的流体通过壁面传到另一侧流体中去的过程称传热过程。
传热过程的组成
传热过程一般包括串联着的三个环节组成即:
①热流体→壁面高温侧;
②壁面高温侧→壁面低温侧;
③壁面低温侧→冷流体。
传热系数K
是指用来表征传热过程强烈程度的指标。
数值上,它等于冷热流体间温差
℃,传热面积时热流量的值。
K 值越大,则传热过程越强,反之,则弱。
其大小受较多因素的影响:
①参与传热过程的两种流体的种类;
②传热过程是否有相变
传热学发展史
传热学这一门学科是在18 世纪30 年代英国开始的工业革命使生产力空前发展的条件下发展起来的。
传热学的发展史实际就是:导热、对流、热辐射三种传热方式的发展史。
导热、对流早为人们所认识,而热辐射是在1830 年才确认的。
传热学发展史
一、导热
确认热是一种运动的过程中,科学史上有两个著名的实验起着关键作用,
其一是1798 年伦福特钻炮筒大量发热实验;
其二是1799 年戴维两块冰块摩擦生热化成水的实验。
传热学发展史
二、对流
流体流动理论是对流体换热理论必要的前提。
1823 年纳维:提出不可压缩流体流动方程。
1845 年,英国斯托克斯,将其修改为纳维—斯托克斯方程,形成流体流
动基本方程。
其特点:复杂,适用范围小,只适于简单流动,发展困难。
1880 年,雷诺提出一个对流动有决定性影响的无量纲物理量雷诺数。
通过实验发现:管内层流→湍流转变时,雷诺数在1800~2000 之间。
在雷诺的基础上,1881 年洛仑兹自然对流解。
1885 年格雷茨和1910 年努塞尔获得管内换热的理论解。
1916 年努塞尔凝结换热理论解又获得。
分别对其对应的理论有所贡献,但进展不大。
特别是1909 年和1915 年努塞尔的论文对强制对流和自然对流的基本微分方程及边界条件进行量纲分析获得了有关无量纲数之间的准则关系。
促进了对流换热研究的发展,他的成果具有独创性,于是,他成为发展对流换热理论的杰出先驱。
三、热辐射
在其早期研究中,认识黑体辐射的重要性并用人工黑体进行实验研究对于建立热辐射理论具有重要作用。
19 世纪斯忒藩通过实验确立了黑体的辐射能力正比于它的绝对温度的四次方的规
律。
后来该定律在理论上被波耳兹曼证实,从而形成斯忒藩—波耳兹曼定律。
后在物体之间辐射热量交换方面有两个重要的理论问题:
一是:物体的发射率与吸收比之间的关系问题。
1859 年,1860 年基尔霍夫的两篇论文作了解答。
二是:物体间辐射换热的计算方法。
由于物体间辐射换热是一个无穷反射逐次减弱的复杂物理过程,计算方法的研究有其特殊性,先后出现了以下几种:
①1935 年波略克的净辐射法
②1954 年,1967 年霍尔特的交换因子法;
③1956 年奥本亥姆的模拟网络法。
这三种方法对完善热辐射换热的复杂计算作出了贡献。
随着科学技术的发展,测量新技术、计算机、激光技术对传热学的发展起了重要作用,特别是计算机的发展用数值方法解决传热问题取得重大突破。
20 世纪70 年代形成一个新兴分支——数值传热学。