No.01 0926 1 绪论传热学

《传热学》杨世铭、陶文铨编著，第四版
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参考书

《传热学》戴锅生，高等教育出版社, 第二版 《Heat Transfer - A Practical Approach》(2nd Edition),
by YUNUS A.CENGEL

《 Fundamentals of Heat and Mass Transfer》 F. P. Incropera, D.P. DeWitt 《对流换热》V. S. 阿巴兹 《凝结和沸腾》施明恒等编著
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、一块尺寸约为30mm×30mm×5mm的冰块，悬挂在静止 的温度为20℃的大气中。冰块经过一段时间熔化后，形 状有何变化？
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、摩托车手的膝盖需要特别的保温, 为什么?
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、冬天，隔着玻璃晒太阳感觉更暖和，为什么？
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3 传热学应用实例(续)
生物医学：肿瘤高温热疗； 生物芯片；
组织与器官的冷冻保存
军 事：飞机、坦克；激光武器；弹药贮存 制 冷：跨临界二氧化碳汽车空调/热泵； 高温水源热泵 新 能 源：太阳能； 燃料电池
4 传热过程的分类
稳 态 非 稳 态
t t
800 C
Q
0
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20 C
突然加 热到 800C
热力学
系统从一个平衡态到 另一个平衡态的过程 中传递热量的多少。 热力学： tm
传热学
关心的是热量传 递的过程，即热 量传递的速率。


铁块, M1 300oC
Φ
传热学： t ( x, y, z , )
Φ f ( )
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水，M2 20oC
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3. 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
20世纪70年代
10w/cm2
100w/cm2
航空航天 （1）高温叶片气膜冷却；
（2）火箭推力室的再生冷却与发汗冷却； （3）卫星与空间站热控制； （4）空间飞行器重返大气层冷却； （5）超高音速飞行器冷却； （6）核热火箭、电火箭；微型火箭（电火箭、 化学火箭）；太阳能高空无人飞机
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t
t w1
dt
dx
金属 非金属固体 液体 气体
3) 一维稳态导热及其导热热阻 如图右图所示，稳态 q = const，于是
0

Q

tw2
x
积分Fourier定律有
t w1
Q
tw2
q dx
0
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tw2
tw1
dt q
tw1 tw2
(1) 定义 (2) 属性： (3) 特点
4 传热过程的分类
5 热传导 6 热对流
7 热辐射
8 传热过程和传热系数
(4) 基本定律
(5) 关键参数
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§1-0 概 述
1. 传热学的研究对象
(1) 定义？
(2) 热量传递过程的推动力
？
有温差就会有传热
热力学第二定律
2. 传热学与热力学的区别
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从微观角度分析气体、液体、导电固体与非金属固体的导
热机理。

气体中：导热是气体分子不规则热运动时相互碰撞的结果，
温度升高，动能增大，不同能量水平的分子相互碰撞，使热能 从高温传到低温处。
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导电固体：其中有许多自由电子，它们在晶格之间像 气体分子那样运动。自由电子的运动在导电固体的导 热中起主导作用。
、置于室外的冷库应该是什么颜色（深或浅）的比较好？ 有人说，外表是白色的冰箱（白色家电）比外表是绿色 的冰箱省电。你是否同一这个观点？
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、冬季沙漠中的变色龙身体迎着太阳的一侧变深，而另 一测变浅，为什么？
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集成电路芯片
3 传热学应用实例(续)
20世纪90年代
(1) 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？
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、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？
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、北方寒冷地区，建筑房屋都是双层玻璃，以利于保温。 如何解释其道理？
传热学
（Heat Transfer）
AHale Waihona Puke BaiduA
A
A
教材
Max Jakob(1879-1955)，任教于Illinois 理工学院，建立了举世闻名的Jakob实验 室， 参见课本p.311
杨世铭先生1953年毕业于Illinois理工学 院，师从Jakob教授； 陶文铨教授(院士) 师从杨世铭教授； ……
0
20 C

x
x
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5 学习目的 通过学习能熟练掌握传热过程的基本规 律、实验测试技术及分析计算方法，从而达 到认识、控制、优化传热过程的目的。
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导热
定义
§1-1 热量传递的三种基本方式
对流 辐射
属性
特点
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1 导热（热传导）
(1) 概念
定义：物体各部分之间不发生相对位移时（无宏观位 移），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。 如：固体与固体之间及固体内部的热量传递。
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、为什么耳朵大的人更容易生冻疮?
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、用纸可以烧开水，你相信吗？ 烧开水时，为什么一旦水烧干了，铝壶就很容易烧坏？
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、在宇宙飞船的座舱内,有一个热鸡蛋,座舱内的压力和 气温保持恒定。试问哪种情况下鸡蛋冷得快：飞船在 地面时还是在外层空间时?
振动，原子、分子在其平衡位置附近的振动产生的）的作用。
说明：在传热学中，只研究导热现象的宏观规律。
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(2) 导热的基本定律： 1) 导热的基本定律( Fourier 定律)： 1822年，法国数学家Fourier:
q Φ dt A dx W 2 m
t dx
dt

Q
x
0 说明： 热流量Φ —— 单位时间内通过某一给定面积的热量称为热流量，记为Φ，单位W。 热流密度（面积热流量） q —— 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/m2。
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dt Φ A dx
W
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2) 导热系数 表征材料导热能力的大小，是一种物性 参数，与材料种类和温度有关。

非导电固体：导热是通过晶格结构的振动所产生的弹 性波来实现的，即原子、分子在其平衡位置附近的振 动来实现的。
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液体的导热机理：存在两种不同的观点： 第一种观点类似于气体，只是复杂些，因液体分子的间距
较近，分子间的作用力对碰撞的影响比气体大；
第二种观点类似于非导电固体，主要依靠弹性波（晶格的

《数值传热学》陶文铨编著
《辐射换热》余其铮编著
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参考书

王秋旺, 曾敏编著.
《传热学——要点与解题》.
西安交通大学出版社，2006.

胡小平, 任海峰编著.
《传热学考试要点与真题精解》.
国防科技大学出版社, 2007.
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第一章 绪论
1 传热学的研究内容 2 传热学与热力学的区别 3 传热学应用实例
A

以上结果在§2-3 节中会进一步说明。
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4) 一维稳态导热及其导热热阻，
t
t w1
dt
dx
q
t w1 tw2 tw1 tw2

t r t R
w/m2

Q
tw2
Φ
A
w
R
r
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A
0

x
导热热阻
单位导热热阻
t w1
Q
tw2

A
图1-3 导热热阻的图示
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