传热1
1传热的三种方式
Ah1
（2）平壁的导热
0
A tw1 tw2
tw1
tw 2
tw1 tw2 R
A
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h2
tw2 tf2
x
19
（3）右侧的对流换热
Ah2
tw2 tf 2
tw2 tf 2 1
tw2 tf 2 Rh2
Ah2
在稳态情况下，以上三式的热流量相同，可得
发射热辐射时：内热能 辐射能
（2）所有实际物体都具有吸收热辐射的能力， 吸收热辐射时：辐射能 内热能 ；
（3）热辐射不依靠中间媒介，可以在真空中传 播；
（4）物体间以热辐射的方式进行的热量传递是
双向的。 高温 物体
低温 热 辐 射 是 热 量 传 递 物体 的基本方式之一 。
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16
辐射换热：以热辐射的方式进行的热量交换。 辐射换热的主要影响因素：
传热理论基础
刁乃仁 diaonr@
电话：86623257
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1
一、热量传递的基本方式
热量传递有三种基本方式: 导热 对流 辐射
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2
1、导热
在物体内部或相互接触的物体表面之 间，由于分子、原子及自由电子等微观粒 子的热运动而产生的热量传递现象。
纯金属的导热系数随 温度的升高而减小。
一般合金和非金属的 导热系数随温度的升高而 增大。
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8
保温材料（或称绝热材料）： 用于保温或隔热的材料。国家标准规定，温度低于 350℃时导热系数小于0.12 W/(mK)的材料称为保温材料。 多孔材料的导热系数随温度的升高而增大。
1传热学第一章课件
辐射换热：物体间靠热 辐射进行的 热量传递
2.辐射换热的特点
➢不需要冷热物体的直接接触； 即：不需要 介质的 存在，在真空中就可 以传递能量
➢在辐射换热过程中伴随 着能量 形式的转换 物体热 力学能 电 磁波能 物体热力学能
热 力学： tm , Q
传热学：过程的速率
水，M2
20oC
t = f ( x , y , z , ); Q = f ( )
传热学研究内容 热量传递的机理和速率、温度 场的变化
传热学的工程应用
1、 强化传热：即在一定的 条件下， 增加 所传递 的热量。 如热水的 搅拌冷 却
2 、 削弱传热，也称 热绝缘 ：即在一 定的温差 下，使 热量的传递 减到最小。如热 水瓶
教材
《传热学》，戴锅生著，第二版
学时
总学时：24，讲课：22，实验：2
参考资料：《传热学》，杨世铭、陶文铨编著，第四版 《传热学重点难点及典型题精解》，王秋旺，西安交大出版社
辅导
周四 4:00-5:00pm，一校区教4楼 热能教研室
第一章 绪论
§1-1 传热学概述 §1-2 热量传递的基本方式 §1-3 传热过程与热阻
燃煤电厂的基本流程
锅 炉 工 作 原 理
三、传热学与工程热力学的关系
相同点： 传热学以热力学第一定律和第二定律为基础
热力学第一定律
热量始终是从高温物体向低温物体传递，在热量传递过程中 若无能量形式的转换，则热量始终保持守恒。
热力学第二定律
热量能自发的从高温物体传递到低温物体
不同点 a. 工程热力学：热能与机械能及其他形式能量之间 相互转换的规律。不考虑热量传递过程的时间。
化工原理-传热1
粘滞应力为零 — 主流区 流场可以划分为两个区：边界层区与主流区
边界层区：流体的粘性作用起主导作用，流体的运动可用 粘性流体运动微分方程组描述（N-S方程）
主流区：速度梯度为0，=0；可视为无粘性理想流体；
欧拉方程 ——边界层概念的基本思想
第四章 对流换热
26
流体外掠平板时的流动边界层
临界距离：由层流边界层开 始向湍流边界层过渡的距离，
Ⅰ 流动边界层（Velocity boundary layer）
由于粘性作用，流 体流速在靠近壁面 处随离壁面的距离 的缩短而逐渐降低； 在贴壁处被滞止， 处于无滑移状态
24
从 y = 0、u = 0 开始，u 随 着 y 方向离壁面距离的增加
而迅速增大；经过厚度为
的薄层，u 接近主流速度 u
y = 薄层 — 流动边界层
xc 临界雷诺数：Rec
Re
c=
u
XC
=
u
XC
平板： Rec 3105 ~ 3106; 取 Rec 5 105 湍流边界层：
xc
Rec
u
粘性底层（层流底层）：紧靠壁面处，粘滞力会占绝对优势，使
粘附于壁的一极薄层仍然会保持层流特征，具有最大的速度梯度
第四章 对流换热
27
流动边界层的几个重要特性
w,L
故：湍流换热比层流换热强！
与 t 的关系：分别反映流体分子和流体微团的动量
和热量扩散的深度
31
3 .2两种对流形式
3 .3对流传热过程的数学描述
各准数对传热影响的物理意义
Re lu 流体流动状态影响
Pr Cp 流体物性影响
Gr
g t 2l3 2
传热的基本原理
传热的基本原理
传热是指热量从一个物体传递到另一个物体的过程。
热量传递可以通过三种基本途径发生：传导、对流和辐射。
传导是指热量通过物质内部的分子或离子的振动和碰撞来传递的过程。
当一个物体的一部分受热时，其分子通过振动和碰撞将能量传递给周围的分子，从而逐渐使整个物体达到热平衡。
传导的速率取决于物体的导热性质，即物体的热导率。
热导率越高，传导速率越快。
对流是指流体（气体或液体）的传热过程。
当一个物体受热时，周围的流体也会受热并产生密度变化，从而形成对流流动。
对流能够有效地传递热量，因为流体的流动会带走热量并将其传递到其他地方。
对流的速率取决于流体的热扩散性质和流体的流动性质。
辐射是指热量以电磁波的形式传递，无需通过物质进行传导或对流。
所有物体都会辐射热量，其强度取决于物体的温度和辐射特性。
辐射热量可以在真空中传递，也可以在透明的介质（例如空气或玻璃）中传递。
在实际情况中，传热往往是以上三种方式的综合作用。
例如，在烹饪中，热量通过盖子底部的传导传递给锅内的食物，然后通过对流将热量均匀分布到整个食物中。
而太阳的热量则通过辐射传递到地球表面，然后通过导热和对流进一步分布到大气层和海洋中。
了解传热的基本原理对于很多日常生活和工程应用都非常重要。
通过控制传热过程，我们可以更好地设计和改进热交换设备、节能系统以及热管理系统，从而提高能源利用效率，减少能源消耗。
第4章传热-1、2、3
三、传热的基本方式
1、热传导
热量从物体内部温度较高的部分传递到温度较低的 部分或者传递到与之相接触的温度、较低的另一物体的 过程称为热传导，简称导热。 特点：物质间没有宏观位移，只发生在静止物质内的一种 传热方式。 微观机理因物态而异
2、热对流
流体中质点发生相对位移而引起的热量传递，称为热对流 对流只能发生在流体中。 强制对流 用机械能（泵、风机、搅拌等）使流体发生 对流而传热。 自然对流 由于流体各部分温度的不均匀分布，形成 密度的差异，在浮升力的作用下，流体发 生对流而传热
对于n层圆筒壁：
2 L(t1 tn 1 ) t1 tn 1 t1 tn 1 Q＝ n n ＝ n bi 1 ri 1 ln Ri ri i 1 i i 1 i S mi i 1
Q 2 rlq 1 1 2 r 2lq2 2 r 3lq3
2、蓄热式换热
蓄热式换热器是由热容量较大的蓄热室构成。室中充 填耐火砖作为填料，当冷、热流体交替的通过同一室时， 就可以通过蓄热室的填料将热流体的热量传递给冷流体， 达到两流体换热的目的。
3、间壁式换热
间壁式换热的特点是冷、热流体被一固体隔开，分别 在壁的两侧流动，不相混合，通过固体壁进行热量传递。
流体通过管壁的传热过程
冷、热流体通过间壁的 传热过程分为三步： (1) 热流体将热量传给热
流体侧壁面（对流传热）
(2) 热量由一侧传至另
一侧（热传导）；
(3) 热量由壁面传给冷 流体（对流传热）；
T1 T2 体
Q1 ( 对流 )
t1
冷 流 体
(1)热流体 管壁内侧 (2)管壁内侧 管壁外侧 (3)管壁外侧 冷流体
t f ( x, y , z )
反应堆传热1
由此可见，堆内传热是一个较复杂的传热 问题。
反应堆传热
热传递的基本规律 ---三大传热方式
热传导 依靠微观粒子的热运动而产生的热量传递 对流传热 热传导 对流传热
流体各部分之间发生相对位移，冷热流体相互掺混所引 起的热量传递方式。
辐射传热
物体通过电磁波来传递热量的方式。
热传递的三种形式
反应堆热工
《反应堆热工》所要研究的基本课题之 一，就是如何把核反应过程所不断放出 的热量及时地载运出去，使反应堆得到 有效的冷却，以保证反应堆内的各部分 的温发不超过核燃料、结构材料等所能 够承受的安全限制温度。同时使反应堆 输出的热功率有效地加以利用。
燃料元件
上图是压水堆中燃料元件活性部分结构示意图．燃料 元件中的核燃料一般做成一定形状的芯块(铰片)，密 封在金属包壳内，芯块与包壳问在冷态时一般都留有 一个很小的间隙(或称气隙)，内中充以惰性气体
1.物性参数λ 、 ρ 、c均为常数：
qV t 2 t 2 t 2 t qV 2 2 2 a t 2 c x y z c c
c
定义：热扩散率 a
表征物体被加热或冷却时，物体内各部分温度趋向均匀一致的能力
dT Q kF dx
积分两次，得：
t c1 x c 2
t t c1 w1 w 2 c 2 t w1
代入边界条件解出C1和C2：
将C1和C2代入导热微分方程，得到：
t w1 t w 2 单层平壁的温度分布：t t w1 x
上式对x求导，得到：
6.物性参数λ 、 ρ 、c均为常数，一维稳态温度场，有内热源：
d 2 t qV 0 2 dx
建筑物理之传热原理1
(
Ri
Re)
注意： R ：平均热阻 F0:与热流方向垂直的总传热面积
F1、F2、F3…:平行于热流方向的各个传热面积 R0.1、R0.2、 R0.3 …:各个传热部位的传热阻
R0=Ri+R+Re
Ri 、Re ：内表面换热、外表面换热阻 φ ：修正系数，
（三）封闭空气层的热阻 建筑设计中常用封闭空气层作为围护结构
上
式 联
q
1
ti te d
1
ti te ti te Ri R Re R0
立:
i
e
q—通过平壁的传热量 w/m2
R0—平壁的总传热阻
R0—平壁的总传热阻，表示热量丛平壁一侧 传到另一侧是所受到的总阻力 （ m2K / w）
q
ti te R0
K 0(ti
te )
K0—平壁的传热系数
1 2 3
λ1
d1
q ——通过平壁的导热量w/m2
e ——平壁外表面的温度℃
θe te
λ2 λ3 d2 d3
三、外表面的散热
θe >te ,外表面把热量以对流和辐射的方式传给室
外的空气
qe e (e te )
qe e (e te ) e ec er
qe ——外表面的散热量，w/m2 e ——外表面的热转移系数，w/（m2K)
的保温层。 空气层中的传热方式：导热、对流和辐射
主要是对流换热和辐射换热
封闭空气层的热阻取决于间层 两个界面上的边界层厚度和界 面之间的辐射换热强度。
与间层厚度不成正比例关系
在有限空间内的对流换热强度与间层的厚度、
间层的设置方向和形状、间层的密闭性等因素
有关。
传热名词解释1
1.热传导：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能传递称为热传导。
2.热对流：由流体的宏观运动而引起流体各部分之间的相对位移，冷热流体相互掺杂所导致的热量传递过程。
3.对流传热：流体流过一个物体表面时，流体与物体表面间的热量传递过程。
4.热辐射：因热的原因发出辐射能的方式。
5.辐射传热：以辐射方式进行物体间热量传递。
6.热流量：单位时间，通过某一给定面积的热量。
7.热流密度：通过单位面积的热流量。
8.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的过程。
9.导热系数：指厚度为1m的材料上下两表面间温度差为1℃时，1s内通过1㎡表面积所传导的热量表征材料导热性能优劣的参数，是物性参数。
10.自然对流：流体的流动是由于流体冷，热各部分密度不同而引起的。
11.表面传热系数：又叫对流换热系数，反应了对流传热的快慢。
12.强制对流：流体的流动是由于水泵，风机或其它压差作用造成的。
13.传热系数：冷热流体间温差1℃，传热面积A=1㎡时热流量的值。
它表征传热过程的强烈程度。
14.温度场：各个时刻物体中各点温度所组成的集合。
15.等温线（面）：温度场中同一瞬间相同温度各点连成的面成为等温面。
16.内热源：单位时间内单位体积中产生或消耗的热能。
17.热扩散率：ɑ＝λ/ρc称为热扩散率,表示物体被加热或冷却时，物体内部各部分温度趋向均与一致的能力，a越大内部温度扯平能力越大，材料中温度传播越迅速。
18.肋效率：实际散热量与假设整个肋面处于肋基温度下的散热量的比值。
19.接触热阻：两个名义上互相接触的固体表面，实际上接触仅发生在一些离散的面积元上，在未接触界面之间的间隙中充满空气，热量以导热的方式穿过这种气隙层。
这种情况下与两固体表面真正完全接触相比，增加了传热阻力。
20.非稳态导热：物体温度随时间变化的导热过程。
21.Bi毕渥数：Bi＝hl/λ，固体内部导热热阻和界面上换热热阻之比。
1传热学-第一章课件讲解
热 力学： tm , Q 传热学：过程的速率
水，M2 20oC
t = f ( x , y , z , ); Q = f ( )
传热学研究内容 热量传递的机理和速率、温度 场的变化
传热学的工程应用
1、 强化传热：即在一定的 条件下， 增加 所传递 的热量。 如热水的 搅拌冷 却 2 、 削弱传热，也称 热绝缘 ：即在一 定的温差 下，使 热量的传递 减到最小。如热 水瓶 3 、温度控 制：为使 一些设备能安全 经济 地 运 行 ，需要对热量传递中的 关键部位进行温 度控 制 。如航 天器返回 地面， 笔记本的 散热
四、传热问题的分类和主要计算量
稳态传热过程: 传热过程中各处温度不 随时间变化。 非稳态传热过程：传热过程中各 处温度随时间变化。
热流量：
dQ Φ= d
[W]
W 2 m
热流密度：
t Φ q= = A
§1-2热量传递的基本方式
热量传递基本方式：热传导、热对流、热辐射
l
l
为什么水壶的提把要包上橡胶？
不同材质的汤匙放入热水中，哪个黄油融解更快？
在下列技术领域大量存在传热问题
动力、化工、制冷、建筑、环境、机械制造、新 能源、微电子、核能、 航空航天、微机电系统 （MEMS）、新材料、军事科学与技术、生 命科 学与生物技术…
燃煤电厂的基本流程
锅 炉 工 作 原 理
三、传热学与工程热力学的关系
相同点： 传热学以热力学第一定律和第二定律为基础 热力学第一定律
热量始终是从高温物体向低温物体传递，在热量传递过程中 若无能量形式的转换，则热量始终保持守恒。
热力学第二定律
热量能自发的从高温物体传递到低温物体
《传热学》第1章-绪论
三、传热学应用实例
● 自然界与生产过程到处存在温差—传热很普遍
日常生活中的例子：
● 人体为恒温体。若房间里气体的温度在夏天和 冬天都保持 20度，那么在冬天与夏天、人在房间里所穿的衣服能否一样？ 为什么？
● 夏天人在同样温度（如：25度）的空气和水中的感觉不一 样。为什么？
v 1904年他在哥廷根大学（Göttingen University）担任流体力学研究所的所 长，同年他发表了其具有历史意义的关于 边界层的著名论文，奠定了现代流体力学 和空气动力学以及对流换热分析的基础。 在风洞实验技术；机翼理论；湍流理论均 有杰出贡献；
v T. von 卡门是他的学生；
传热学名人-4
v 发展对流换热理论的杰出先 驱：对流换热的无量纲准则， 用实验方法求解对流换热问 题；
v 凝结换热理论解 ； v 层流入口段换热机理研究 ；
传热学名人-5
v 施密特（1892－1975）,出生 于1892年2月11日，是德国的 科学家，工程热物理学，尤其 是传热传质学研究领域的先 驱；
v 他是第一个测量自然对流边界 层的速度场和温度场以及膜态 凝结的当量传热系数的人。
™ 偏微分方程（导热）和偏微分方程组（对流） ™ 数值模拟----差分方程
v 实用性也强；
™ 由实验得出的对流换热的经验公式
对学习方法的建议
v 以方法论学习为主
™课堂上要注意学习建立方程的方法; ™不要去记复杂的公式; ™要记住最基本的公式;
v 对学习效果的要求程度
™合上书忘了——不要紧，但是翻开书就能看懂,能 想起来——基本可以;
q1
=
λ1
tw1
− tw2 δ
传热学1-热工
晶格结构振动的传递在文献中常称为弹性 波。
至于液体中的导热机理，还存在着不同的 观点。有一种观点认为定性上类似于气体， 只是情况更复杂，因为液体分子间的距离比 较近．分子间的作用力对碰撞过程的影响远 比气体为大。另一种观点则认为液体的导热 机理类似于非导电固体，主要靠弹性波的作 用。导热微观机理的进一步论述已超出本书 的范围，有兴趣的同学可参阅热物性学专著 文献。本书以后的论述仅限于导热现象的宏 观规律。
(2)计算每米长度管道的总散热量。 解 (1)此管道的散热有辐射换热和自 然对流换热两种方式。
29
(2) 把管道每米长度上的散热量记为q1。当仅 考虑自然对流时．据式（1-6）单位长度上的自 然对流换热量为:
管道外表面与室内物体及墙壁之间的辐射换热可 以按式(1-9)计算，并近似地取这些物体的表面温度 等于室内空气温度。于是每米长度管子上的辐射换 热量为:
8
傅立叶定律
考察如图1-1所示的两 个表面均维持均匀温度的 平板的导热。这是个一维 导热问题。 对于x方向上任意一个厚度为dx的微元层 来说，根据傅里叶定律，单位时间内通过 该层的导热热量与当地的温度变化率及平 板面积A成正比，即
9
＝－Adt (1-1)
dx
式中 λ是比例系数，称为热导率，又称 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。
1-1 热量传递的三种基本方式
热量传递有三种基本方式：
导热、对流和热辐射。
1．导热
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为导热(或称热传导)。
例如，固体内部热量从温度较高的部分传 递到温度较低的部分，以及温度较高的固体 把热量传递给与之接触的温度较低的另一固 体都是导热现象。
第三章传热学1-热传导1
t ) q
三类边界 条件
定解条件包括：几何条件 、物理条件 、初始条件和边界条件。
第 几 物第一何理二类条条类边件件边界：：界条条给 导件件定 热t导 体s 热 各体 物t的 理w 几 参何 数非 稳形 的稳 态状 大态、 小t尺 、tww寸 内及 热常f 相源数对分位布置状况 初始条q件s ：qw =或0时，导nt s热体qkw内的温非稳度稳态分态布q。qww稳态常f无数初始条件。
解：
2t x2
2t y 2
0 （0＜x＜b，0＜y＜δ）
矩形区域中的二维稳态导热
t(0, y) t1; t(b, y) t(x,0) t1; t(x, )
过余温度
t1
t2
t t1 t2 t1
2 x2
2 y 2
0
(0, y) 0;(b, y) 0
(x,
0)
0;
(x,
)
1
用分离变量法，设Θ(x,y)=X(x)·Y(y)，并利用傅里叶级数，得：
解：
q
tw1 tw4 1 2 3
k1 k2 k3
tw1 tw2 q
1
k1
tw2 tw3 q
2
k2
tw3 tw4
3
q
k3
tw1 tw4 1 2 3
q
k1 k2 k3
tw2
t w1
q1
k1
tw3
q 3
k3
tw4
q tw1 tw(m1)
n i
i1 ki
21
Rt
解： 一维、稳态、无内热源柱体导热
d (r dt ) 0 dr dr
t C1 ln r C2
r = r1时 t = t1 r = r2时 t = t2
传热的三种基本方式及其特点
传热的三种基本方式及其特点传热是物质热能在温度不同的物体之间的传递过程。
根据传热的机制和方式，传热可以分为三种基本方式：传导、传热、对流传热和辐射传热。
下面将分别介绍这三种方式及其特点。
一、传导传热：传导传热是指在固体物质中，热量由高温区传递到低温区的过程。
它是通过固体内部分子或原子间的相互碰撞和能量传递完成的。
传导传热的特点如下：1.必须有物质的存在才能进行传导传热，因此只存在于固体中，尤其是金属。
2.热量的传导速度与物质的导热系数有关，导热系数大的物质传热速度快。
3.传导传热是一种连续的、均匀的传热方式，很少出现冷热效应的情况。
二、对流传热：对流传热是指流体介质内部由于温差引起的流动而传递热量的过程。
可以把对流传热分为自然对流传热和强制对流传热两种情况。
对流传热的特点如下：1.不仅需要介质，还需要介质内部存在热流动。
2.热量传递是通过流体内部分子热运动实现的，因此对流传热速度相对较快。
3.对流传热的强度和速度与流体的温度差、流体的性质以及流动状态等因素有关。
三、辐射传热：辐射传热是指热能通过能量传递形式的不相对接触和介质介入进行传递的过程，即热辐射。
辐射传热的特点如下：1.不需要物质介质，可以在真空中传热，因此适用范围广。
2.热辐射是发射者通过空间传播而被接收者吸收的方式，热辐射传热速度较慢。
3.辐射传热主要取决于物体的温度和表面特性，如表面发射、反射和吸收辐射的能力。
以上就是传热的三种基本方式及其特点的简要介绍。
传热过程中的传导、对流和辐射传热在自然界和技术应用中起到了至关重要的作用，对于热能的传递和分配具有重要的意义。
无论是工业生产还是日常生活，了解传热方式及其特点对于理解和应用热学原理都具有重要意义。
传热基本方式例子
传热基本方式例子
传热的基本方式主要有三种：传导、对流和辐射。
下面提供了一些关于这三种传热方式的例子：
1.传导：传导传热是物体内部的分子或原子之间的热能传递方式。
例如，当两个物体接触时，热量会从温度较高的物体传递到温度较低的物体。
还有，烤肉时，热量通过铁板从火源传递到食物中，使食物变热并烹饪成熟。
2.对流：对流传热是流体（气体或液体）中的热能传递方式。
例如，当一杯热咖啡放在桌子上时，咖啡的热量会通过对流传递到周围的空气中，使周围空气变暖。
还有，暖气系统通过热水或蒸汽在管道中的流动将热量传递到房间中，使房间变暖。
3.辐射：辐射传热是热能以电磁波的形式传递的方式。
例如，太阳辐射出大量的热能，地球通过吸收太阳的辐射热能而变暖。
还有，电烤箱通过红外线辐射将热能传递到食物上，使食物烤熟。
在实际生活中，这三种传热方式往往同时存在，共同作用。
例如，在做饭时，炉火发出的热量首先通过辐射传递到锅具上，然后锅具通过传导将热量传递给食物，同时炉火的热量还通过对流传递给锅中的液体或气体，共同烹饪食物。
传热学1--2
《传热学》试题库第一章概论一、名词解释1．热流量：单位时间内所传递的热量2．热流密度：单位传热面上的热流量3．导热：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。
4．对流传热：流体流过固体壁时的热传递过程，就是热对流和导热联合用的热量传递过程，称为表面对流传热，简称对流传热。
5．辐射传热：物体不断向周围空间发出热辐射能，并被周围物体吸收。
同时，物体也不断接收周围物体辐射给它的热能。
这样，物体发出和接收过程的综合结果产生了物体间通过热辐射而进行的热量传递，称为表面辐射传热，简称辐射传热。
6．总传热过程：热量从温度较高的流体经过固体壁传递给另一侧温度较低流体的过程，称为总传热过程，简称传热过程。
7．对流传热系数：单位时间内单位传热面当流体温度与壁面温度差为1K是的对流传热量，单位为W／(m2·K)。
对流传热系数表示对流传热能力的大小。
8．辐射传热系数：单位时间内单位传热面当流体温度与壁面温度差为1K是的辐射传热量，单位为W／(m2·K)。
辐射传热系数表示辐射传热能力的大小。
9．复合传热系数：单位时间内单位传热面当流体温度与壁面温度差为1K是的复合传热量，单位为W／(m2·K)。
复合传热系数表示复合传热能力的大小。
10．总传热系数：总传热过程中热量传递能力的大小。
数值上表示传热温差为1K时，单位传热面积在单位时间内的传热量。
二、填空题1．热量传递的三种基本方式为、、。
（热传导、热对流、热辐射）2．热流量是指，单位是。
热流密度是指，单位是。
（单位时间内所传递的热量，W，单位传热面上的热流量，W/m2）3．总传热过程是指，它的强烈程度用来衡量。
(热量从温度较高的流体经过固体壁传递给另一侧温度较低流体的过程，总传热系数)4．总传热系数是指，单位是。
（传热温差为1K时，单位传热面积在单位时间内的传热量，W／(m2·K)）5．导热系数的单位是；对流传热系数的单位是；传热系数的单位是。
传热1
dQ t dA n
W m2 ℃ m
W /( m ℃) W / ( m K )
二、 导热系数
定义式：
dQ t dA n
λ 在数值上等于单位温度梯度下，单位导热面 积上的导热速率。它表征物质导热能力的大小， 是物质的物理性质之一，λ 通常用实验测定。
3） 温度梯度
lim
温度梯度是指两相邻等温面的 温度差与法向距离之比的极限。
t t n 0 n n t 温度梯度 为向量，它的正方向法 为线方向，且指向温度 n 增加的方向，恰与热方 流向相反。
Δ t—两面温差 Δ n—两面间垂直距离
2、傅立叶定律
1822年，法国数学家Fourier对导热数据和实践 经验进行提炼，将导热规律总结为傅立叶定律。即通 过等温面的导热速率与温度梯度及传热面积成正比：
如：
若 T1>T2, 则导热就会发生, 方向如红线所示； 热传导的起因：自由电子的迁移 极限状态：棒内各处温度均匀化, 为Te;Q=0； 如果想维持高温T1 和T2低温，则必须从外界不断向高 温部分补充热量， 而从低温部分相应地取走所传递的 热量。
不良导热的固体中和液体中的热传导是通过 晶格结构的振动, 即原子、分子对其平衡位置附 近的振动来实现的。气体中的热传导则是由于分 子不规则运动而引起的。 单纯的热传导现象只有在密实的固体中才能 观察到。纯热传导过程仅是在静止物质内的一种 传热方式, 也就是说没有物质的宏观运动。 而在气体和液体内部, 当各处温度不同时, 必存在各处密度的差异, 因此总是在发生导热的 同时,必伴有因密度的差异所产生的对流。
3 . 辐射传热
任何物体, 只要其绝对温度不为零度 (0， K), 都 会不停地以电磁波的形式向外界辐射能量, 同时又不断 地吸收来自外界物体的辐射能, 当物体向外界辐射的能 量与其从外界吸收的辐射能不相等时, 该物体就与外界 产生热量的传递。这种传热方式称为热辐射。
传热学1-7章
传热系数的表达式为
1 1 1 k 或 1 1 k h1 h2 h1 h2 1
此过程的热流密度为
q
1 1 h1 h2
tf1 tf 2
3 热阻的概念
这个传热过程可看成是三个传热环节的串联，每个环节都对应有一 个热阻，温压和热流，如果类比于电路，其原理是一致的。热路中 的串联热阻叠加原理和电路中的串联电阻叠加原理一致。 公式中的分子是温压——电路中的电压，分母是三个环节的热阻之 和——电路中的电阻之和，其比值是热传递过程的热流密度——电 路中的电流。
c
表明非稳态条件下，物体内部温度达到一致的速度或能力。
2.3典型一维稳态导热问题分析解
一 通过平壁的导热
1、单层平壁 一维稳态导热的微分方程
d 2t dx 2
0
t
t1 t2
边界条件为第一类边界条件
x 0, t t w1 x , t t w2
t ~ A x
t A x
负号表示热量传递的方向指向温度降低的方向
傅里叶定律用热流密度表示为
t q x x
t q y y
t q z z
傅里叶定律的一般表达式 t q gradt n n
求解微分方程，结合边界条件得到：
o
t
t 2 t1
x t1
线性分布
温度分布：
t
t 2 t1
x t1
dt t1 t 2 t 热流密度：q q dx /
t 热流量： Aq A /
2、通过多层平壁的导热 多层平壁：由几层不同材
传热学复习 (1)
单值性条件（定解条件）（思考题8）
几何条件、物理条件、 初始条件 边界条件
第一类、第二类、第三类（思考题9、10） 第四类边界条件
热扩散系数 a
c
物性参数、物理意义 与导热系数的联系与区别（思考题17）
保温材料（思考题4）
2-2 物质的导热特性
不同物质的导热系数相差很大
一般情况下， 固体 > 液体 > 气体
同一种物质 晶体>非晶体
同一种物质 固态 > 液态 > 气态
0.0183
各向异性材料——木材、石墨、云母、动植物的肌肉和纤维组织等。
直角坐标系中导热微分方程的简化处理
t t t 一般形式 ( ct ) ( ) ( ) ( ) x x y y z y
变导热系数 （ 0 1 bt）
算术平均温度：tm
tw1 tw 2 2 平均导热系数：m 0 (1btm )
（习题3-5、3-9、3-11）
多层壁： t w1 twn 1
i i 1 i A
n
l
tw1 twn 1 n ri 1 1 ln ri i 1 2i
一般情况下，
固体 液体 气体
金属 非金属
金属 2.3~430 W (m K)
液体 0.07~0.7 W (m K)
气体 0.006~0.6 W (m K)
纯金属 合金
晶体 非晶体
20C常温下
空气 =0.0259 水 =0.599
物体的发射率 （物性参数）
2 传热系数k W/(m K)
传热过程
kA(t f 1 t f 2 ) q k (t w t f )
第1章 传热学导论
Q Tw1 Tw2
Tf1 α1 Tw1 Tw2 Tf2
δ
A
Qh1 Qh2 Q
α2
四、传热过程综合实例分析
1. 分析在房间内，人身体表面都有哪些传热方式？
26
§1-2 热量传递的基本方式
热力学是关于状态的科学；传热学是关于过程的科学。
6
三、传热学与工程热力学研究的问题不同
铁块，m1 300oC
热力学：Tm , Q 传热学：过程热量传递的速率
t f ( x, y, z, ); Q f ( )
水，m2 20oC
7
四、传热学研究问题的分类
传热速率的设计及控制
强化传热 弱化传热当 Ts T，最简单Fra bibliotek情况， 用下式计算
q hA(Ts T )
其中，h是对流换热系数，w/m2；A是换热面 积, m2 。上式是指由表面至运动流体间的换 热。 称为：牛顿冷却定律 h是计算对流换热量的关键参量，与许多因素 有关。
三、热辐射（简称辐射）
定义：物体由于热的原因向外发出辐射能的现象 辐射换热：物体之间以辐射的形式交换热量
传热学
制冷与 低温
燃烧学
3
传热学绪论
一、关于传热学（Heat Transfer）
传热学是一门研究热量传递过程的一门学科 热量传递的机理、规律、计算和测试方法 热量传递过程的推动力：温差
热力学第二定律：热量可以自发地由高温热源传给低温热 源
有温差就会有传热
5
二、传热学与工程热力学的关系
第1章 传热的基本规律
传热学 第一二章
dt dx
对于三维直角坐标系情况，有
q x t x
q y t y
q z
t z
t t t grad t t i j k x y z
图2-2 温度梯度
t t t t q i j k t n y z n x
(3) 对流换热热阻 t t t t Φ q 1 (hA) Rh 1 h rh
Rh 1 (hA) [ C W ]
rh 1 h [m2 C W ]
图1－6
3 热辐射
(1) 热辐射的研究方法：
黑体
修正（黑度）
实际物体
黑体的 辐射控 制方程
AT 4
AT 4
W
0
x
：热流量，单位时间通过给定面积的热量[W] q：热流密度，单位时间通过单位面积的热量[W/m2] A：垂直于导热方向的截面积[m2]
负号：代表热量传递方向与温度升高方向相反
(2) 导热系数
金属 非金属固体 液体 气体
(3) 一维稳态导热及其导热热阻
q dx
1 导热微分方程式的推导 理论基础：
Fourier 定律 + 能量守恒定律 导热微分方程式 下面我们来考察一个矩形微元六面体，如下图所示。
x z
x+dx
y
x
dx
假设：(1) 所研究的物体是各向同性的连续介质 (2) 导热系数、比热容和密度均为已知 (3) 物体内具有内热源；强度 [W/m3]; 内热源均匀分布；
根据能量守恒定律有：
导入微元体的总热流量in + 微元体内热源的生成热 g =
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例如，对于一个有 股物流的换热网络划分温度区间 股物流的换热网络划分温度区间， 例如，对于一个有4股物流的换热网络划分温度区间，物流 原始数据为下表。假设给定△ 的为20℃ 原始数据为下表。假设给定△Tmin的为 ℃， 的为
物流号码与类型 热H1 热H2 冷C1 冷C2
Ts 260 160 60 106
温度区间具有以下特性： 温度区间具有以下特性： 可以把热量从高温区间的任何一股热物流， 可以把热量从高温区间的任何一股热物流，传给低温 区间内任意一股冷物流。 区间内任意一股冷物流。 热量不能从低温区间的热物流向高温区间的冷物流传 递。
2 4
1 3
180℃ ℃ SN1 170℃ ℃ SN2 140℃ ℃ SN3 105℃ ℃ SN4 60℃ ℃ SN5 30℃ ℃
换热过程 第一节 概述
一、作用和意义
能量回收
换热面积
单元数
二、问题的提出
可能的匹配数P为 p = (N + N
h
uh
) ×(Nc + Nuc) − (Nuh × Nuc)
可能的方案数为
A
N P
P! = ( P − N )!可能的换热器数为Nmax=P Nmin＝Nh＋Nc＋ Nuh＋Nuc－1
可能的方案的总数为： 可能的方案的总数为：
1-4、栅格图 、 栅格图所示网络的原始数据
物流号码 与类型 热容流率 kW/℃ ℃ Ts TT 热容负荷 Kw
冷 热 冷 热
3.0 2.0 2.6 4.0
60 180 30 150
180 40 105 40
-360 280 -195 440
N = N max
P! ∑ A = N ∑ ( P − N )! N = N min = N min
N P
N = N max
分别为3， 分别为1， 若Nh和Nc分别为 ，Nuh和Nuc分别为 ，则 p=（3+1）*（3+1）-（1*1）=15， （ ） （ ）（ ） ， Nmin=3+3+1+1-1=7 在使用最小换热个数时可能的方案数为： 在使用最小换热个数时可能的方案数为：
15! A = = 15 × 14 ×13 × ... × 9 = 324320 (15 − 7)!
N P
第二节 夹点技术
一、基本概念 1-1、T－H图 、 － 图
1-2、夹点及最小公用工程用量
最小公用工程用量
第一种情况
第二种情况
只需要冷公用工程
只需要热公用工程
1-3温度区间 将各个物流的初始温度和目标温度， 将各个物流的初始温度和目标温度，按高低顺序 排列，得到一个递减的温度序列； 排列，得到一个递减的温度序列；每相邻的两个 温度作为区界温度， 温度作为区界温度，形成一个温度区间 注意： 注意：为了保证相互换热的物流间有一个给定的 最小温度差△ 最小温度差△Tmin，在确定区间温度时，应将热 ，在确定区间温度时， 工艺物流的初始温度和目标温度均减去△ 工艺物流的初始温度和目标温度均减去△Tmin作 作 为其区间温度。（ 。（或将冷工艺物流的初始温度和 为其区间温度。（或将冷工艺物流的初始温度和 目标温度均加上△ 作为其区间温度。） 目标温度均加上△Tmin作为其区间温度。） 作为其区间温度
TT 138 93 160 220
H1
SN1 SN2 SN3 SN4 SN5 SN6 SN7
240℃ 220℃ 160℃ 140℃ 118℃ 106℃ 73℃ 60℃ C1 C2 H2
每个区间的传热表达式为： 每个区间的传热表达式为：
QK = TK −1 − TK）（∑ C P Fh − ∑ C P FC） （