§3-1_热传递的基本原理
热传递热量通过流体的对流传递
热传递热量通过流体的对流传递热量传递是指热量从高温物体传递到低温物体的过程。
传热的方式有三种：传导、对流和辐射。
在介绍流体的对流传热之前，先了解一下传热的基本知识。
一、热传递的基本原理热传递是能量的传递方式，能量从高温物体到低温物体传递，使两者达到热平衡。
热传递的方式有传导、对流和辐射三种。
（一）传导传导是指通过物质内部的分子热振动传递热量的过程。
热量沿温度梯度从高温区域传递到低温区域。
传导率取决于物质的导热性质和温度梯度。
常见的固体和液体都能够传导热量。
（二）对流对流是指通过物体表面上的流体（比如液体或气体）的运动传递热量的过程。
对流分为自然对流和强制对流两种形式。
自然对流是指在温差的驱动下，流体由于密度的差异而形成的运动。
比如，加热后的空气密度减小，上升形成对流。
强制对流是指通过外部力（如风或泵）使流体运动，从而传递热量。
强制对流可以通过风扇或泵等设备来搅动流体，加速热量传递。
（三）辐射辐射是指通过电磁波将热量从发光物体传递到其他物体的过程。
辐射可以在真空中传递，无需介质传递。
常见的辐射形式有电磁波、红外线和可见光等。
二、流体的对流传热流体的对流传热是指通过流动的流体传递热量的过程。
流体的对流传热包括自然对流和强制对流。
（一）自然对流传热自然对流传热是指在温差作用下，流体通过密度的差异而产生的运动，从而传递热量。
自然对流传热的机理是流体受热后密度下降，体积膨胀，从而使流体向上运动。
同时，冷却后的流体密度增加，使流体向下运动。
形成这种循环运动的力称为浮力。
自然对流传热最常见的例子就是热气球。
在热气球中，空气被加热后变得轻，从而使热气球得以上升。
（二）强制对流传热强制对流传热是通过外部力（如风或泵）使流体运动，从而传递热量。
强制对流传热的机理是外部力搅动流体，使流体中的高温部分与低温部分混合，加速热量的传递。
在实际工程中，强制对流传热是非常常见的应用。
比如，利用风扇将空气吹向加热元件，加速热量传递。
简述三种传热基本方式及其传热基本原理
简述三种传热基本方式及其传热基本原理
三种传热基本方式及其传热基本原理如下：
一、热传导。
热传导是介质内无宏观运动时的传热现象，其在固体、液体和气体中均可发生，但严格而言，只有在固体中才是纯粹的热传导，而流体即使处于静止状态，其中也会由于温度梯度所造成的密度差而产生自然对流，因此，在流体中热对流与热传导同时发生。
二、热辐射。
热辐射，物体由于具有温度而辐射电磁波的现象。
热量传递的3种方式之一。
一切温度高于绝对零度的物体都能产生热辐射，温度愈高，辐射出的总能量就愈大，短波成分也愈多。
热辐射的光谱是连续谱，波长覆盖范围理论上可从0直至∞，一般的热辐射主要靠波长较长的可见光和红外线传播。
由于电磁波的传播无需任何介质，所以热辐射是在真空中唯一的传热方式。
三、热对流。
热对流是热传递的重要形式，它是影响火灾发展的主要因素：
1、高温热气流能加热在它流经途中的可燃物，引起新的燃烧。
2、热气流能够往任何方向传递热量，特别是向上传播，能引起上层楼板、天花板燃烧。
3、通过通风口进行热对流，使新鲜空气不断流进燃烧区，供应持续燃烧。
热传递定义
热传递定义
热传递是指热量从一个物体传递到另一个物体或者传递到空间中的过程。
热传递可以发生通过三种方式：导热传递、对流传递和热辐射传递。
1. 导热传递：当两个物体之间存在温度差时，热量会通过物体的直接接触和振动引起的分子之间的碰撞传递。
导热传递通常在固体和液体中发生，而在气体中传热往往需要对流的帮助。
2. 对流传递：对流传递是涉及到流体（气体或液体）的热传递方式。
当物体表面与周围流体接触时，流体因温度差异而产生的密度变化引起流体的运动，从而将热量从物体传递到流体中。
3. 热辐射传递：热辐射传递是指热能以电磁波的形式通过空间传播的过程。
任何温度高于绝对零度的物体都会发射热辐射，热辐射的强度和频率与物体的温度相关。
热辐射可以传递热量到其他物体，无需介质。
热传递是自然界中常见的现象，它直接影响物体的温度分布和能量传输。
了解和控制热传递对于热工和工程领域的研究和应用具有重要意义。
热传递的基本原理
热传递的基本原理热传递是指热量在物体之间传递的过程。
热传递的基本原理可以通过热传导、热对流和热辐射来解释。
热传导是由于分子之间的碰撞和相互作用引起的热量传递。
在物体的内部，热量通过固体材料的导热性质在分子之间传递。
导热的原理是分子以高频率振动，并将这种振动能量从一个分子传递到与其相邻的分子。
这种传递形式下，热量从高温物体的分子传递到低温物体的分子。
热导率是描述物体传导热传递性能的物理量。
热传导是在没有物质移动的情况下进行的。
热对流是指热量通过流体介质传递的现象。
当液体或气体被加热时，它们的密度会降低，使其较热的部分上升，而较冷的部分则下降。
这种上升和下降的运动形成了被称为对流的大规模流动。
对流传热发生在液体或气体中，因为其分子是自由移动的。
对流传热可以将热量迅速从高温区域传递到低温区域。
热对流是伴随着物质的移动而进行的。
热辐射是指物体通过放射电磁波的方式传递热量。
所有物体都以热辐射的形式向外发射能量。
热辐射是由于物体分子和原子的无规则振动引起的。
根据斯特藩-玻尔兹曼定律，热辐射的总发射功率与物体的温度的四次方成正比。
这意味着随着温度的升高，物体的热辐射功率会显著增加。
热辐射是通过真空或透明介质传输热量的唯一方式。
在现实世界中，热传递往往是这三种机制的组合。
例如，当我们烹饪食物时，热量会通过底部的热源通过热传导进入锅中的食物。
与此同时，由于食物的加热，液体中的热对流也开始。
同时，煮食过程中锅的外表面也会通过热辐射释放热量。
热传递的速率可以通过热传导率、对流传热系数和辐射传热系数来描述。
热传导率是物质传导热传递的能力，对流传热系数是描述液体或气体传导热的速度和效率的参数，而辐射传热系数是描述物体通过辐射传递热量的效果的参数。
需要注意的是，不同材料的热传导机制和速率可能不同。
例如，金属通常具有高热传导率，因为金属中的电子在分子之间快速传递热量。
相反，绝缘体如木材则具有较低的热导率，因为木材中的分子之间的电子传导能力较差。
第三章 热量传递的基本原理
2
d T 1 dT + = 0 2 dr r dr
• 导热问题的完整数学描述 无内热源、常物性、稳态一维问题的导热 微分方程 2
由
d t =0 2 dx
得
dt = c1 dx
得
t = c1 x + c2
问题不能确定，需有定解条件： 〈1〉 初始条件：τ = 0 时的温度分布 t τ = 0 =f (x,y,z) 〈2〉 边界条件：边界上的温度分布或换热条 件。
即 边界条件：
x
d 2t =0 2 dx
x = 0 t = t1 ; x = δ t = t 2
数学描述
d 2t =0 2 dx x = 0 , t = t1 x = δ , t =t 2
t = c1 x + c2
c2 = t1
温度分布
c1 =
t 2 − t1
δ
t=
dt dx
t 2 − t1
δ
x + t1
μ↑
Re ↓
h↓
4、换热表面的形状、大小、位置 壁面形状、位置形状(平板,圆管)、位置(横 放、竖放、管内、管外)
5、流体有无相变 有相变（沸腾或凝结），流体温度基本保持不 变，流体与壁面的换热量等于吸收或放出的汽化潜 热。有相变比无相变时换热系数大很多。 珠状凝结比膜状凝结换热系数大得多。
综上所述
动力消耗大
δ ↓ h↑
3、流体的物理性质
流速：V↑ h↑ V=0 无对流 物性－表征物质物理特性的物理量 密度，粘性，热导率，比热等 其他条件相同时，不同的流体换热量不 同，就是因为物性不同
λ的影响：
物质的热传递与传热方程
物质的热传递与传热方程热传递是指物体之间传递热量的过程。
在自然界中，热量会自动从高温物体传递到低温物体，以达到热平衡。
了解物质的热传递规律对于工程、科学研究以及日常生活都具有重要意义。
本文将探讨物质的热传递原理以及传热方程。
一、热传递方式物质的热传递可以通过三种方式进行：传导、对流和辐射。
1. 传导传导是指物体内部的热量传递。
当物体的一部分受热时，其分子会增加热运动并与周围分子碰撞，从而将热量传递给周围物体的分子。
常见的传导材料有金属、一些固体和液体。
传导热量的大小取决于材料的热导率和温度梯度。
2. 对流对流是指通过流体的运动来传递热量。
当流体受热并膨胀时，其密度减小，从而形成向上的浮力，推动冷流体下沉。
这种上升和下降的流体运动形成了对流传热。
对流传热可以是自然对流或强制对流，取决于流体运动的形式。
3. 辐射辐射是指通过电磁波的传播传递热量。
所有物体都会向外发射热辐射，其强度与物体的温度有关。
热辐射可以在真空中传递，因此，在没有其他传热方式的情况下，辐射是物体热量传递的唯一方式。
二、传热方程传热方程是用来描述热传递过程的数学模型。
根据不同的传热方式，我们有不同的传热方程。
1. 传导传热方程传导传热方程是用来描述物体内部热量传递的方程。
其一维形式可以表示为：q = -kA(dT/dx)其中，q是热流量，单位为瓦特(W)；k是材料的热导率，单位为瓦特/(米·开尔文)，A是传热截面积，单位为平方米；dT/dx是温度梯度，单位是开尔文/米。
通过该方程，我们可以计算出传热速率和材料的热导率之间的关系，从而预测热传递的行为。
2. 对流传热方程对流传热方程用来描述通过流体的传热过程。
其一维形式可以表示为：q = hA(Ts - T)其中，q是热流量，单位为瓦特(W)；h是对流换热系数，单位为瓦特/(平方米·开尔文)；A是传热面积，单位为平方米；Ts是表面温度，单位为开尔文；T是流体温度，单位为开尔文。
热量的传导辐射和对流
热量的传导辐射和对流热量的传导，辐射和对流热量是物体内部粒子之间的运动能量，它会以不同的方式传递给其他物体或介质。
这种传递过程可以通过三种主要方式进行，即传导，辐射和对流。
本文将详细介绍热量传导、辐射和对流的原理和特点。
一、热量传导热量传导是指热量通过物体内部的粒子之间的碰撞传递的过程。
这种传递方式在固体和液体中非常常见，因为它们有稳定的粒子排列。
在热传导过程中，高温粒子的运动速度较快，能量更高，而低温粒子的运动速度较慢，能量较低。
热量通过高温粒子与低温粒子相互碰撞，并将热能从热源传递到冷源。
热传导的速度取决于多种因素，如物体的导热系数、温度差和物体的几何形状。
导热系数是一个物质传导热量的性质，它描述了单位时间内单位面积内温度梯度的变化。
导热系数越大，热传导速度就越快。
二、热辐射热辐射是以电磁波的形式传递热能的过程。
与热传导不同，热辐射不需要介质来传递热量，因此它可以在真空中传播。
热辐射的能量主要来自于热源的高温辐射发射。
温度较高的物体会发出更多的热辐射，而温度较低的物体则会吸收这些辐射。
根据斯特藩-玻尔兹曼定律，热辐射的能量和温度的四次方成正比。
这意味着，提高温度会显著增加热辐射的能量。
热辐射的颜色也与物体的温度相关，较低温度的物体主要发射红外辐射，而较高温度的物体则会发射可见光。
三、热对流热对流是指由于流体的运动而传递热能的过程。
在对流中，热量通过流体的流动而传递。
这种传递方式常见于气体和液体中，因为它们的粒子能够自由移动。
当物体受热时，流体的密度会变化，形成热对流。
热对流可以分为自然对流和强制对流两种。
自然对流是指由于密度差异引起的流体自发运动，无需外部力的作用。
例如，当加热空气时，由于密度减小，空气会上升形成对流循环。
强制对流是指外部力（如风或泵）的作用下，流体被迫流动起来。
例如，使用风扇或水泵来增加空气或水的流动速度。
热对流的速度取决于流体的性质和流动速度。
热对流可以有效地传递热量，因为流体的流动可以将高温区域的热量快速带到低温区域。
热传递的基本原理
t t t q x ; q y ; q z x y z
注：傅里叶定律只适用于热导率在各个方向是相同的材料（各向同性材料）。有 些天然和人造材料，如：石英、木材、叠层塑料板、叠层金属板，其导热系数随 方向而变化（各向异性材料）。
三、一维、稳态导热计算
第二层：
2 2 q (t2 t3 ) t3 t2 q 2 2
第 i 层：
i i q (ti ti 11) ti 1 ti q i i
3、单层圆筒壁的导热
圆柱坐标系：
t 1 t 1 t t c ( r ) 2 ( ) ( ) Φ r r r r z z
本节将针对一维、稳态、常物性、无内热源情况，考察平
板和圆柱内的导热。
t t t t 直角坐标系： c x ( x ) y ( y ) z ( z ) Φ
1、单层平壁的导热
a 几何条件：单层平板； b 物理条件：、c、 已知；无内热源 c 时间条件： 稳态导热 : t 0 d 边界条件：第一类（边界处璧温已知）
第三章 热传递的基本原理
§3-1 §3-2 §3-3 §3-4 导热 对流换热 辐射换热 传热过程和换热器
课件目录
§3-1 导热
一、导热的基本概念 导热： 无相对位移 温度场（Temperature field） 稳态温度场 非稳态温度场
t 0 t f (r ) t f ( r , )
§3-2 对流换热
一、对流换热的概念和类型
热对流：流体内部各部分之间宏观的相对运动。 对流换热：与壁面接触，非基本传热方式，热对流+导热。
实例：1) 暖气管道; 2) 电子器件冷却；3)电风扇等等。 4）凉风习习、寒气逼人。
热传递ppt课件
02 热传导
热传导的定义
热传导：是指热量在物体内部通过分 子、原子等微观粒子的运动传递的过 程。
热传导主要发生在固体、液体和气体 中，因为这些物质都是由微观粒子构 成的，微观粒子之间的相互作用会导 致热能的传递。
热传导的本质是微观粒子动能的传递， 即微观粒子之间相互碰撞，将动能从 高能量的粒子传递给低能量的粒子。
建筑保温
通过使用保温材料，减少建筑物的 热量散失，提高建筑的保温性能。
电子散热器
通过导热材料将电子元件产生的热 量传递到散热器上，再通过散热器 将热量散发到空气中，保证电子元 件的正常工作温度。
03 对流换热
对流换热的定义
总结词
对流换热是指热量通过流体的流动传递过程。
详细描述
对流换热是热传递的一种形式，涉及流体的流动和温度变化。当流体与固体表 面接触时，由于温度差异，会发生热量传递，导致流体和固体之间的温度趋于 一致。
02
在火力发电站中，燃料燃烧产生的热量通过热传递传递给水，
使水变成高温高压蒸汽，推动涡轮机发电。
塑料加工
03
塑料加工过程中，高温加热使塑料软化或熔化，通过热传递实
现塑料的加工成型。
热传递的未来发展
01
高效节能技术
方向。如新型的隔热材料和高效换热器的研究和应用。
对流换热的分类
总结词
对流换热可以分为强制对流和自然对流两类。
详细描述
强制对流是指由于外部力（如泵、风扇等）驱动流体运动而产生的热量传递。自 然对流是指由于流体内部密度差异而自然产生流动，进而发生热量传递。
对流换热的应用实例
总结词
对流换热在日常生活和工业生产 中广泛应用。
2. 发动机冷却
第3章 热传递的基本原理
3-4 传热过程与换热器
二、换热器 2．换热器内冷热流体的相对流向 ．
3-4 传热过程与换热器
二、换热器 2．换热器内冷热流体的相对流向 ．
3-4 传热过程与换热器
三、传热的强化和削弱 1．强化传热 ． 强化传热即为根据传热学的基本原理 强化传热即为根据传热学的基本原理 设法增强传热过程的传热效果， 目的在于 设法增强传热过程的传热效果，其目的在于 使一定的换热设备获得较大的传热量， 使一定的换热设备获得较大的传热量，或在 一定的传热量要求下使所需的传热面积最小， 一定的传热量要求下使所需的传热面积最小， 设备成本最低。 设备成本最低。
3-1 导热
二、傅立叶定律及导热系数
傅立叶定律定义： 傅立叶定律定义：单位时间内通过导 热体单位面积上的导热量， 热体单位面积上的导热量，在数值上与该 面积上的温度梯度成正比， 面积上的温度梯度成正比，而方向与其相 反。
3-1 导热
数学表达式： 数学表达式： q=-λdt/dx （W/m2） q—单位时间通过导体单位面积上的热量 单位时间通过导体单位面积上的热量, 单位时间通过导体单位面积上的热量 又称为热流密度; 又称为热流密度 λ — 为导热系数；导热系数的大小取决 为导热系数； 于物质的种类和温度; 于物质的种类和温度
3-2 对流换热
二、对流换热的主要影响因素 1．流动的起因 ． 对于按流体流动起因分类的强制对流 对于按流体流动起因分类的强制对流 自然对流这两种换热过程 这两种换热过程。 和自然对流这两种换热过程。强制对流换 热的效果要明显好于自然对流换热。 热的效果要明显好于自然对流换热。
3-2 对流换热
2．流体的流态 ． 流体的流动状态有层流和紊流两种。 流体的流动状态有层流和紊流两种。 层流 两种 流体处于何种流态， 流体处于何种流态，决定于其惯性力与黏 性力对比情况。 性力对比情况。紊流时的换热过程要比层 流强烈得多。 流强烈得多。
热传递与热量的计算
热传递与热量的计算热传递是指热量从一个物体传递到另一个物体的过程。
在热传递过程中，热量会通过传导、传热和传辐射等途径传递。
在实际生活中，我们经常需要计算热量的大小，以便更好地理解和应用热传递的原理。
本文将介绍热传递的基本原理和常见的热量计算方法。
一、传导热传递传导热传递是指固体或液体内部热量的传递过程。
在传导热传递中，热量从高温区域传递到低温区域，其传热速率与传导物质的热导率、温度差以及传热长度有关。
计算传导热传递时，可以使用以下公式：Q = k * A * ΔT / d其中，Q表示传导热量，k表示传导物质的热导率，A表示传热截面积，ΔT表示温度差，d表示传热长度。
例如，我们有一个铝杆，热导率为200 W/(m·K)，传热截面积为0.01 m²，温度差为30 K，传热长度为0.1 m，那么我们可以通过上述公式计算出传导热量为：Q = 200 * 0.01 * 30 / 0.1 = 600 W二、对流热传递对流热传递是指通过液体或气体的流动来传递热量的过程。
在对流热传递中，热量主要通过流体的传送来实现，其传热速率与流体的流速、温度差以及传热面积有关。
对于强迫对流（即通过外力驱动流动）情况下的对流热传递，可以使用以下公式进行计算：Q = h * A * ΔT其中，Q表示对流热量，h表示对流换热系数，A表示传热面积，ΔT表示温度差。
例如，我们有一个水管，对流换热系数为1000 W/(m²·K)，传热面积为0.05 m²，温度差为10 K，那么我们可以通过上述公式计算出对流热量为：Q = 1000 * 0.05 * 10 = 500 W三、辐射热传递辐射热传递是指通过热辐射来传递热量的过程。
在辐射热传递中，物体表面发射的热辐射能量与物体的发射率、绝对温度以及表面积有关。
计算辐射热传递时，可以使用以下公式：Q = ε * σ * A * (T₁⁴ - T₂⁴)其中，Q表示辐射热量，ε表示物体的发射率，σ表示玻尔兹曼常数（约为5.67×10^(-8) W/(m²·K⁴))，A表示物体表面积，T₁和T₂分别表示物体表面和外界的绝对温度。
热传递的基本原理
若电磁波的波长在0.1～1000／μ m之间，则称为热
辐射。只要温度高于绝对零度，物体就会不断地将其
热能转变为辐射能向外发射，因此自然界的物体都具
有辐射能力。
在辐射换热过程中也伴随着能量形式的转换
。
热力 学能
电磁 波能
热力 学能
”
01
添加标题
A+R+D=1
03
添加标题
R:物体的反射率;
02
添加标题
流动的起因 流动起因分为强制 对流和自然对流的
两个换热过程
流体的物理性质
流体热性质参数有热导 率、动力黏度、比定压 热容、密度以及体积膨 胀系数
对流换热的 主要影响因
素
流体的流态 流动状态有层流和
紊流两种
几何因素的影响
指壁面几何形状、大 小，流体与固体热接 触的相对位置等对对
流换热的影响
对流换热的计算
A:物体的吸收率;
04
添加标题
D:物体的投射率;
添加标题
A=1表明落到物 体表面上的辐射能 被物体全部吸收， 这种物体称为黑体； 黑体不仅吸收能力 最大，且与同温度 的物体相比，其辐
射能力也最大。
添加标题
R=1的物体称为白 体;
添加标题
D =1的物体称为 透热体。
热辐射的基本定律
基尔霍夫定律:在热平衡的条件下实际物体 的吸收率在数值上等于该物体的黑度。 斯尔潘-波尔兹曼定律:黑体的辐射力与热力 学温度的四次方成正比。
流体有相变时的对流换热
在火电厂中，不仅经常遇到单相流体的对流换 热，而且会遇到液体受热沸腾和蒸汽遇冷凝结 等有相变时的对流换热。 沸腾换热是在固体壁面的温度超过与之相接触 的液体饱和温度时发生的。 凝结换热是在壁面温度低于与之接触的蒸汽压 力下的饱和温度时才会发生。
热能的传递和转化原理
热能的传递和转化原理热能是一种形式的能量，它存在于物质的运动和结构中。
热能的传递和转化是热力学和热工学的重要研究领域，也是我们日常生活中接触到的重要能量现象。
一、热能的传递热能的传递是指热能从高温物体流向低温物体的过程。
这一过程可以通过三种方式进行：1. 热传导热传导是指热能通过物体内部微观粒子的碰撞传递的过程。
当一个物体的一部分受到热能的作用时，物质内部的分子将获得更多的热能，进而与它们周围的物质相互碰撞，并将热能向周围传输。
热传导的传热速度取决于物质的热导率、温度差和物体的厚度。
2. 热对流热对流是指流体（气体或液体）内部的局部运动，导致热能从高温区域传递到低温区域的过程。
当流体受热时，流体会形成热对流运动。
这种运动会导致高温区域的流体向低温区域移动，进而将热能传递给低温区域。
3. 热辐射热辐射是指物体向周围空间发射或吸收热能的过程。
当物体受到热能的作用时，电磁波会在物体内部形成。
当这些电磁波沿着物体表面传播时，它们会对周围环境产生辐射，从而将热能传递出去。
热辐射的传热速度取决于物体的温度和表面特性。
二、热能的转化热能可以通过不同方式转化为其他形式的能量，例如机械能、电能和化学能。
1. 热机热机是将热能转化为机械能的设备。
热机的工作原理可以通过卡诺循环来说明。
卡诺循环是指一个由四个恒压和恒温过程组成的理想循环。
在这个循环过程中，工质会接受热能，产生机械功，然后释放热能。
2. 热泵热泵是将低温热能转化为高温热能的设备。
热泵的工作原理基于热力学的逆过程，即热力学中的卡诺定理。
热泵中的制冷剂在低温环境下蒸发，吸收外界热能，然后在高温环境下冷凝，释放热能，从而实现热能的转化。
3. 热电热电装置是将热能转化为电能的装置。
热电器件介绍热电效应的转换原理。
热电效应是指在温差存在下，材料内部电子运动状态会发生变化，从而导致电势产生，进而将温差转化为电势差，在电路中产生电流，实现热能的转化。
4. 热化学热化学是将热能转化为化学能的过程。
热能传递热量是如何从一个物体传递到另一个物体的
热能传递热量是如何从一个物体传递到另一个物体的热量是热能的一种表现形式，它可以通过三种方式从一个物体传递到另一个物体：传导、传递和辐射。
这些热量传递的方式是基于热的分子振动、传播和辐射的原理。
一、传导传导是指热量通过物质直接传递的过程。
当两个物体接触时，热量从高温物体传递到低温物体，直到两者达到热平衡。
这是因为物体内部的分子之间存在对撞和碰撞，并通过这种碰撞传递热量。
不同物质的导热性能也不同，导热性能越好的物质，传导热量的速度就越快。
例如，我们将一个金属勺子的一端放入沸水中，不久后，勺柄的另一端也会变得热。
这是因为金属具有较好的导热性能，热量可以从沸水传导到勺柄的另一端。
二、对流对流是指热量通过流体的对流传递的过程。
流体可以是气体或液体，热量通过流体的运动传递，并使流体形成对流循环。
对流传热的速度较快，可以有效地改变物体的温度分布。
例如，我们在水中加热锅底，锅底的热量会传递给水，使水中的温度升高。
此时，水中的热量会导致水分子加热膨胀，变得比周围的水分子轻，形成对流循环，进一步促使热量传递。
三、辐射辐射是指热量通过电磁辐射传递的过程，不需要介质的参与。
所有物体都会发射电磁辐射，包括热辐射。
热辐射的特点是不受介质的影响，可以在真空中传播。
根据斯特凡-玻尔兹曼定律和温度差异，在两个物体之间会导致能量的辐射传递。
热辐射的强弱取决于物体的温度差异和表面特性。
例如，太阳向地球发出的光和热就是通过辐射传递的。
太阳作为一个高温物体，会向四周辐射出大量的热能，其中一部分会到达地球并使地球升温。
综上所述，热能通过传导、对流和辐射三种方式从一个物体传递到另一个物体。
这些方式的存在和运用使得热量能够在自然界中传递和分布，维持着物体的热平衡，并有助于形成气候和环境的调节。
对这些热传递的理解和研究，有助于我们更好地应用热能知识，改善生活和工业生产中的热管理。
热量的传导与对流知识点总结
热量的传导与对流知识点总结在我们的日常生活和众多科学领域中，热量的传递是一个极其重要的现象。
热量传递主要有三种方式：传导、对流和辐射。
今天，咱们重点来聊聊传导和对流这两种方式。
一、热量传导热量传导，简单来说，就是由于物体内部或者两个接触物体之间存在温度差，从而导致热量从高温处向低温处传递的过程。
这种传递是在没有物质宏观位移的情况下发生的。
（一）传导的基本原理传导的发生基于物质内部的微观粒子（如分子、原子、电子等）的热运动。
当高温区域的粒子具有较高的动能时，它们会与低温区域的粒子发生碰撞和能量交换，从而使热量逐渐从高温区域传递到低温区域。
（二）热导率不同的物质具有不同的导热能力，这一能力用热导率来衡量。
热导率越大，物质的导热性能就越好。
例如，金属通常具有较高的热导率，像铜、铝等，所以它们常用于制作散热器；而空气、塑料等材料的热导率较低，是良好的绝热材料。
（三）影响传导的因素1、材料的性质：不同材料的热导率差异很大，这是决定传导速率的关键因素。
2、温度差：温度差越大，热量传导的驱动力就越强，传导速率也就越快。
3、物体的厚度：在其他条件相同的情况下，物体越厚，热量传导所需的时间就越长。
4、接触面积：接触面积越大，热量传导的效率通常也越高。
（四）常见的传导现象1、用铁锅炒菜时，热量从锅底传递到锅内的食物，这就是通过金属的传导实现的。
2、冬天我们触摸金属栏杆会感觉比触摸木头更冷，这是因为金属的热导率高，能更快地将手上的热量带走。
二、热量对流热量对流是指由于流体（液体或气体）的宏观运动而引起的热量传递过程。
（一）对流的分类对流可以分为自然对流和强制对流。
自然对流是由于流体内部温度不均匀而导致密度差异，从而引起流体的流动。
比如，在房间里，靠近暖气片的空气受热膨胀，密度变小而上升，周围较冷的空气则流过来补充，形成自然对流，使房间逐渐变暖。
强制对流则是通过外部力量（如风扇、泵等）迫使流体流动，从而增强热量传递。
例如，电脑中的风扇就是通过强制对流来帮助散热的。
热的传播为什么热会从高温物体传播到低温物体
热的传播为什么热会从高温物体传播到低温物体热传播是指热量从高温物体传递到低温物体的过程，它是一个普遍存在的现象，也是热力学中的重要内容。
热传播的原理可以通过分子动力学与热力学的理论来解释。
本文将从微观角度出发，解释热是如何从高温物体传播到低温物体的。
1. 热传导的基本原理热传导是固体、液体、气体等物质内部原子和分子之间的热量传递过程。
这个过程是通过分子之间的相互作用来实现的。
具体来说，当高温物体与低温物体接触时，高温物体内的分子更加活跃，其运动速度更快，而低温物体内的分子相对较为静止。
由于分子的碰撞运动，高温物体内部的分子会将一部分能量传递给低温物体内的分子，从而使低温物体的分子运动加快，温度升高。
2. 热传导的三种传热方式热传导可以通过三种方式进行，分别为导热、对流和辐射。
2.1 导热导热是指固体和液体中的热量传递。
固体中的热传导是由振动的晶格离子通过作用力将能量传给相邻的离子，从而使得能量传递。
液体中的热传导是通过分子之间的碰撞和相互运动来实现的。
2.2 对流对流是通过液体和气体中的流动实现的热传导方式。
液体和气体中的热量传递是通过流体的对流来实现的，即由密度的差异引起的流体运动，从而将热量从高温区域传递到低温区域。
2.3 辐射辐射是指通过电磁波的传播来实现热传递。
热辐射无需介质，可以在真空中传播，通过热辐射，高温物体向低温物体发射出电磁波，从而将热量传递。
3. 温度差驱动热传导热传导的速度取决于物体之间的温度差异，温度差越大，热传导速度越快。
这是因为温度差驱动了分子之间的能量传递，高温区域中分子的动能更高，与周围分子进行碰撞，从而将能量传递给其他分子。
4. 材料的热导率材料的热导率也是影响热传导的重要因素之一。
热导率是指材料单位厚度上热量传递的速率。
热导率越大，热传导就越快。
金属等导热性能较好的材料其热导率较高，可以很好地传导热量。
而绝缘体等导热性能较差的材料其热导率较低，热传导速度相对较慢。
《热传递》温度传递的秘密
《热传递》温度传递的秘密在我们的日常生活中，热传递的现象无处不在。
比如，在寒冷的冬天，我们靠近火炉就能感受到温暖；将热水倒入凉杯子里，过一会儿杯子就变热了。
那么，热传递究竟是怎么一回事呢？这背后隐藏着怎样的秘密呢？要理解热传递，首先得明白温度的概念。
温度，简单来说，就是衡量物体冷热程度的物理量。
温度高的物体，其内部的分子运动就比较剧烈；而温度低的物体，分子运动相对缓慢。
热传递主要有三种方式：热传导、热对流和热辐射。
热传导是指由于物体内部或者接触的物体之间存在温度差，从而导致热量从高温处向低温处传递的过程。
比如说，我们用金属筷子夹热的食物时，很快就会感觉到筷子的另一端也变热了，这就是热通过金属进行传导。
不同的材料，其热传导的能力是不一样的。
像金属这样热的良导体，热传导的效率就很高；而像木头、塑料这类热的不良导体，热传导的效率就比较低。
热对流则通常发生在液体和气体中。
当液体或气体受热不均匀时，温度高的部分密度变小会上升，温度低的部分密度较大则会下降，从而形成对流，使得热量得以传递。
举个例子，烧开水的时候，我们可以看到水在锅里翻滚，底部受热的水上升，上部较凉的水下降，这就是热对流的表现。
房间里通过空调调节温度，也是利用了空气的热对流原理。
热辐射是一种不需要介质就能传递热量的方式。
任何物体，只要它的温度高于绝对零度（约为－27315℃），就会不停地向周围空间发射电磁波，从而传递热量。
太阳的热量能够穿越遥远的太空到达地球，靠的就是热辐射。
我们站在火盆旁边，即使没有直接接触，也能感受到温暖，这其中就有热辐射的作用。
热传递的速度和效率会受到多种因素的影响。
比如，温差越大，热传递的速度通常就越快。
想象一下，把一块冰放进热水中，冰会很快融化，因为两者的温差很大，热量传递迅速。
材料的性质也很关键，前面提到的热的良导体和不良导体，在热传递的效率上就有明显差别。
还有接触面积和环境因素等，都会对热传递产生影响。
在实际生活中，我们经常利用热传递的原理来为我们服务。
热传递的定义和条件
热传递的定义和条件1. 热传递是啥呢？简单说啊，就是热量从一个地方跑到另一个地方去了。
就像你拿着一杯热咖啡，手能感觉到热，这热量就是从咖啡传到你手上了，多神奇呀！这就是热传递在生活里常见的样子呢。
2. 热传递呀，你可以把它想象成一群小热精灵在搬家。
它们从热的地方往不那么热的地方跑。
比如说，你在冬天的时候，靠近暖炉，一下子就觉得暖和了，那些小热精灵就从暖炉跑到你身边啦，嘿嘿。
3. 热传递的定义嘛，就是热量的转移呗。
这就好比是钱在人们之间流转一样。
像你把刚出锅的热馒头放到盘子里，馒头的热就会传给盘子，馒头慢慢变凉，盘子变热乎了，这就是热传递的小魔法哦。
4. 热传递这个事儿啊，就是热量到处串门儿呢。
打个比方，你把热的热水袋放在被窝里，过一会儿整个被窝都暖烘烘的了。
这热量就从热水袋这个热的地方，跑到被窝那些凉一点的地方去了，哇塞，是不是很有趣呢？5. 热传递是热量换地方住啦。
你看，当你把烧热的烙铁放在铁块上，铁块很快就热起来了。
这就像有个热情的朋友，把他的热情（热量）传递给了比较冷淡（温度低）的另一个朋友（铁块），真的是超奇妙的现象啊。
6. 热传递，说直白点就是热量在不同物体间溜达。
比如说，夏天太阳晒着大地，大地变得滚烫，这热量就从太阳那儿跑到大地这儿了。
这就像太阳这个大火球把它的热量当作礼物送给大地这个大朋友，哎呀，大自然里到处都是这样的神奇事儿呢。
7. 热传递呢，就好像是热量在开一场旅行派对。
你把热汤放在碗里，汤的热量会慢慢传递给碗，碗也跟着变热了。
这热量就像派对上的欢乐气氛，从汤这个中心，扩散到碗这个新的场地，哈哈，有没有觉得很形象呢？8. 热传递啊，就是热量的接力赛。
像烧红的炭火，旁边的小木棍靠得近了，就会被烤热。
这热量就从炭火传给了小木棍，就像接力棒从一个选手（炭火）交到了另一个选手（小木棍）手里，多酷的感觉呀！9. 热传递是热量的迁移活动哦。
你知道煮鸡蛋的时候吧，水的热量会传给鸡蛋，让鸡蛋从生的变成熟的。
§3-1 热传递的基本原理
1、概 述
一、传热学（Heat transfer）
●
●
研究热量传递规律的一门科学
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
●
（The Second Law of Thermodynamics）
三维温度场： t f (x, y, z, ) 三维导热 t f (x) 特例：一维稳态导热
t — 温度; x, y, z — 空间坐标; —时间
f ( x, y, z, )
二、等温面与等温线
●
●
等温面：同一时刻、温度场中所有温度相同的点连 接起来所构成的面 等温线：用一个平面与各等温面相交，在这个平面 上得到一个等温线簇
等温面与等温线的特点：
(1) 温度不同的等温面或等温线彼此不能相交
(2) 在连续的温度场中，等温面或等温线不会中断， 它们或者是物体中完全封闭的曲面（曲线）， 或者就终止与物体的边界上
物体的温度场通常用等温面或等温线表示
三、温度梯度 （Temperature gradient）
等温面上没有温差，不会 有热传递 不同的等温面之间，有温 差，有导热
热导率的数值表征物质导热能力大小。实验测定 影响热导率的因素：物质的种类、材料成分、温度、 湿度、压力、密度等
纯铜 398 W (m C) ; 大理石 2.7W (mC)
金属 非金属; 固相 液相 气相
0 C : 冰 2.22 W (m C) ; 水 0.551 W (m C) 蒸汽 0.0183 W (m C)
即：热量 Q 传递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。
热传递概述
热传递概述热量从高温物体或空间向低温物体或空间传递的过程称为传热。
隔热又称为绝热,它是利用隔热材料来防止热量从外界向冷却对象渗透，或防止热量散失到周围环境中的一种方法。
当两个温度不同的物体互相接触时,由于两者之间存在温度差,两者的热能会发生变化，即温度高的物体失去热能,温度降低;而温度低的物体得到热能，温度升高。
这种热能在温差作用下的转移过程称为热传递过程。
热传递的方式有三种:热传导、热对流和热辐射。
1)热传导温度不同的两个物体相接触或者同一个物体的不同部分温度不同时，热量会从高温向低温传递.这种发生在固体内部的传热方式称为热传导。
不同物体的传热本领是不一样的，容易传热的物体叫做热的良导体，如银、铜、铝、铁等金属;不容易传热的物体叫做热的不良导体或称为绝热材料，如玻璃棉、聚氨酯泡沫朔料、软木空气等。
在制冷设备中要根据不同的需要，选用不同的材料。
如对于蒸发器、冷凝器等传热设备,应采用钢、铝等良导体;对于箱体等隔热材料.则应采用聚氨酯泡沫塑料、玻璃棉等绝热材料。
热传导是固体中热量传递的主要方式,在气体或液体中，热传导过程往往是和对流同时发生的。
2)热对流依靠液体或气体的流动面进行热传递的方式称为对流。
对流可分为自然对流和强制对流，靠流体密度差进行的对流称为自然对流，靠外力手段强制进行的对流称为强制对流。
直冷式电冰箱箱内获得低温，是箱内空气自然对流的结果;而向冷式电冰箱箱内获得低温，主要是依靠小风扇强迫箱内空气对流的结果。
3)热辐射热量从物体沿直线直接射出去的传热方式叫做热辐射。
热辐射的传递方式和光的传播方式一样是以电磁波的形式传递，传播速度为光速。
太阳的热就是通过热辐射传到地球的。
热辐射总是在两个物体或多个物体之间进行的。
物体闻的温差越大，执辐射就越强列。
热辐射的大小除了与热源的温度有关外，还与物体表面的性质有关;物体表面越黑、越粗糙，越容易辐射热和吸收热;表面越白、越光滑，越不容易吸收辐射热，但善于反射辐射热。
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解得： t w2 t w1 x t x t w1 t w1 (t w1 t w2 )
1. 大平壁导热
导过平壁的热流量：
t t t t t t dt S w1 w 2 w1 w2 w1 w2 W dx S R
Q S
R (A) 导热面积为A时导热热阻 C W
二、对流换热的主要影晌因素
⒋几何因素的影响
壁面几何形状、大小，流体与固体热接触的相对 位置等对对流换热的影响。
⒌流体有无相变
h相变 h单相
三、对流换热量的计算
牛顿冷却公式
tw t f Q S (t w t f ) 1 S 无量纲准则数
d Nu
三、对流换热量的计算
t w1 t w 4
=温差除以热阻之和
t w1 t w 4 Q q S 1 2 3
1
2
3
2.长圆筒壁导热
单层
解得
dt d dr ( r dr ) 0 r r1 , t t w1 r r2 , t t w 2
t w 2 t w1 ln r1 t ln r t w1 (t w 2 t w1 ) ln( r2 r1 ) ln( r2 r1 ) ln( r r1 ) t w1 (t w1 t w 2 ) ln( r2 r1 )
2.长圆筒壁导热
代入傅立叶定律得
t w1 t w 2 1 t w1 t w 2 t w1 t w 2 dt Q S 2rL 1 r2 dr R ln( r2 r1 ) r ln 2L r1
管内湍流换热（Re>=10000)
Nu f 0.023Re Pr ;
0.8 f m f
0.4 m 0.3
(tw t f ) (tw t f )
适用范围
L Re f 10 ; 0.7 Prf 160; 60 d
4
四、流体有相变时的对流换热
1. 凝结换热 当蒸汽与低于其相应压力下的饱和温度的壁面接触 时，将发生凝结过程。凝结时蒸汽释放出汽化潜热并 传递给固体壁称凝结换热过程。 分为膜状凝结、珠状凝结 液膜的导热热阻成为膜状凝结换热的主要阻力 不凝结气体——附加热阻（凝汽器设有抽气系统） 排除凝结液、减小液膜厚度——强化膜状凝结换热
二、傅立叶定律及导热系数
导热系数小于0.23W/(m.℃)的材料习惯上称为： “保温材料”或“绝热材料”
三、一维稳态导热计算
1. 大平壁导热 2. 长圆筒壁导热
1. 大平壁导热
单层
d t 0 2 dx x 0, t t w1 x , t tw2
四、流体有相变时的对流换热
四、流体有相变时的对流换热
2、沸腾换热：指工质通过气泡运动带走热量，并使其冷却的一 种传热方式 大容器饱和沸腾曲线 通过对水在一个大气压（1.013×105Pa）下的大容器饱和沸 腾换热过程的实验观察，可以画出下图所示的曲线，称为饱和沸 腾曲线。曲线的横坐标为加热面的过热度；纵坐标为热流密度。
一、对流换热的概念及其类型
热对流：流体中（气体或液体）温度不同的各 部分之间，由于发生相对的宏观运动而把热量 由一处传递到另一处的现象 对流换热：流体与固体壁间的换热
一、对流换热的概念及其类型
二、对流换热的主要影晌因素
1.流动的起因 2.流体的流态
h强制 h自然
h湍流 h层流
二、傅立叶定律及导热系数
1822年，法国数学家傅里叶（Fourier） 在实验研究基础上，发现导热基本规 律 —— 傅里叶定律 导热基本定律：垂直导过等温面的热流 密度，正比于该处的温度梯度，方向与 dt m ]
2
dx dt 2 q - [W m ] dx
Q S t w1 t w2
t w1 t w 2 t w1 t w 2 W S R
1. 大平壁导热
多层平壁
t w1 t w 2 t w 2 t w3 t w3 t w 4 Q 1 1S 2 2 S 3 3 S
Q
1 2 3 1S 2 S 3 S
第三章 热传递的基本原理
第三章 热传递的基本原理
传热学是研究热能传递规律的学科。温 差的存在，必然会引起热量从高温物体 向低温物体进行传递。 火电厂的生产过程和传热过程联系密切。 热量传递的三种基本方式： 导热 ( 热传导 ) 对流换热 辐射换热
§3-1 导热
一、导热的基本概念 二、傅立叶定律及导热系数 三、一维稳态导热计算
一、导热的基本概念
1、 定义：指温度不同的物体各部分或 温度不同的两物体间直接接触时，依靠 分子、原子及自由电子等微观粒子热运 动而进行的热量传递现象。
物质的属性；可以在固体、液体、气体中发生
一、导热的基本概念
2、温度场（Temperature field） 某时刻空间所有各点温度分布的总称 温度场是时间和空间的函数，即：
t f ( x, y, z, )
一、导热的基本概念
3、等温面与等温线 等温面：同一时刻、温度场中所 有温度相同的点连接起来所构成 的面 等温线：用一个平面与各等温面 相交，在这个平面上得到一个等 温线簇 4、温度梯度 将等温面法线方向上的温度变化 率称为温度梯度，用表示。 t t dt grad t Lim n n n 0 n n dx
W W m
t w1 t w 4 ql 3 ri 1 1 ln ri i 1 2i
ql t w1 t wn 1
Rli
i 1
n
t w1 t wn 1 n ri 1 1 ln i 1 2i ri
§3-2 对流换热
一、对流换热的概念及其类型 二、对流换热的主要影晌因素 三、对流换热量的计算 四、流体有相变时的对流换热
t tw t s
§3-3 辐射换热
一、热辐射的基本概念 二、热辐射的基本定律 三、实际物体间的辐射换热计算
§3-4 传热过程与换热器
一、传热过程的分析与计算 二、换热器 三、传热的强化和削弱
t w1 t w2 t w1 t w2 t w1 t w2 Q q W m2 A r
r 单位面积上导热热阻 m2 C W
1. 大平壁导热
热流量是单位时间传递的热量； 它体现了传热的速率或快慢； 传热是一个过程，而非平衡态； —— 这与热力学有区别 导热热阻：与直流电路的欧 姆定律 I=U/R 相似
[W ]
二、傅立叶定律及导热系数
导热系数（热导率）:是一个很重要的热物性 参数，导热系数的大小反映了物体导热能力 的大小。 q
- grad t
金属 非金属; 固相 液相 气相
纯铜 398 W (m C) ; 大理石 2.7W (mC)
0 C : 冰 2.22 W (m C) ; 水 0.551 W (m C) 蒸汽 0.0183 W (m C)
W
t w1 t w 2 t w1 t w 2 Q 1 r2 R ln 2L r1
1
W
长度为L的圆筒壁的 r2 R ln — 2L r1 导热热阻 CW
2.长圆筒壁导热
多层
Q
t w1 t w 4 3 ri 1 1 ln ri i 1 2i L
当Re<2200时为稳定层流； Re>1×10000时为旺盛紊流； 2200<Re<1×10000时则为流 态不 确定的过渡阶段。
wd Re
wd
3.流体的物理性质
h (流体内部和流体与壁面 间导热热阻小 ) 、c h (单位体积流体能携带更 多能量) h (有碍流体流动、不利于 热对流)