第二章 热量传输12
第二章__热传导方程
0 x l, t 0,
t 0 : u ( x),
0 x l,
x
0
:
u 0;
x l : ux hu 0,
t 0.
上述定解问题可分解为下面两个混合问题：
ut
a 2 uxx
0,
(I ) t 0 : u ( x),
0 x l, t 0, 0 x l,
x
0
:
u 0,
其中:
u( x, t) Tk (t)sin k x; k 1
f ( x, t) fk (t)sin k x; k 1
( x) k sin k x; k 1
fk (t)
1 Mk
l
f (, t)sin
0
k d;
1l
k Mk
() sin
0
k d;
l
h
Mk 2 2(h2 k ) .
流过物体表面 的流量可以从物质内部（傅里叶
定律）和外部介质（牛顿定律）两个方面来确定：
u k n dSdt k1 (u u1 )dSdt,
或
u k n k1 (u u1 ).
即得到（1.10）：
( u n
u)
| ( x, y,z )
g( x,
y, z, t).
三、定解问题
定义1 在区域 G [0, ) 上，由方程（1.5）、初
u t
a2
2u x 2
2u y 2
2u z 2
f (x,
y, z, t),
(1.5)
其中 a2 k , f F , f 称为非齐次项（自由项）。
c
c
三维无热源热传导方程：
u t
a2
2u x 2
2021年新苏教版五年级上册科学第二单元《热传递》教案
全班交流
7.各小组汇报烧杯中的热水温度会怎样变化？水槽中的冷水温度又会怎样变化？
预设：烧杯中的热水温度会越来越低，水槽中的冷水温度会升高，一直到水槽中的冷水和烧杯中的热水温度相近或相同。
2.在生活中，像这样的事例还有很多很多，同学们能举举例子吗？
3.学生列举生活中热传导的例子，预设：
用电饭锅煮饭，热由电饭锅传给了米饭。
用炒锅炒菜，热由铁锅传给了蔬菜。
热水器，热通过热水器中的镁棒传给了水，使水变得温暖。
北方人冬天用的热炕，热由炕面传给了人。
活动三：研究热的传递方式
教师引导：通过刚才的学习，我们发现在日常生活中热会通过一个物体传到另一个物体上面，那么热究竟是怎样传播的呢？下面我们通过两个实验来探究。
8.为什么烧杯里的热水温度会降低？水槽里的冷水温度会上升呢？
因为烧杯里的热水将热传递给了水槽中的冷水，使水槽中的冷水温度上升了。
9.这个实验说明了什么？
这个实验说明热在水中传递时，是从温度高的地方传递到温度低的地方，说明温度不同的液体之间也可以发生热传导。
10.实验总结
（1）通过刚才的两个实验，我们发现了热是怎样传递的呢？
2021年新苏教版五年级上册科学教案
第二单元热传递
5.热传导
1.教学内容
热传导是学生较为熟悉的一种现象，教材通过再现生活中的热传导事例，在实验观察的基础上，揭示热传导的过程和特点，认识热传导的概念。本课内容由三个活动构成：活动一，调动学生已有经验再现生活中的热传导现象，让学生了解固体、液体、气体都能通过直接接触高温物体让低温物体热起来；活动二，观察热在金属中、热水和冷水之间的传递过程与方向，在此基础上，学生能认识热可以从物体的高温部分传到低温部分，还可以通过直接接触从温度高的物体传到温度低的物体；活动三，分析生活中应用热传导的具体事例，强化学生对热传导概念的理解。
第一节 换热过程
3 1 2 1 2 3
t
2）圆筒壁导热
（1）、单层圆筒壁 导热只沿半径方向 dt ql A dr dt 2r 1 dr ql dr 分离变量 dt 2 r
ql ln r c 积分 t 2
边界条件
r r1时，t t1 r r2时，t t2
3、讲授传热学的重要性及必要性
• 1） 、传热学是热工系列课程教学的主要内容之一，是热能动力 专业必修的专业基础课。是否能够熟练掌握课程的内容，直接影 响到后续专业课的学习效果。 • 2 ）、传热学在生产技术领域中的应用十分广泛。如：热能动力 学、环境技术、材料学、微电子技术、航空航天技术存在着大量 的传热学问题，而且起关键性作用。随着大规模集成电路集成温 度的不断提高，电子器件的冷却问题越显突出。 • 3 ）、传热学的发展和生产技术的进步具有相互依赖和相互促 进的作用。 • 传热学在生产技术发展中已成为一门理论体系初具完善、内容 不断充实、充满活力的主要基础科学。高参数大容量发电机组的 发展，原子、太阳、地热能的利用，航天技术、微电子技术、生 物工程的发展，推动传热学的发展，而传热学的发展又促进生产 技术的进步发展。同时，随着生产技术及新兴科学技术的发展， 又向传热学提出了新的挑战和新的研究课题。
2）、影响换热系数的因素
（1）.流体流动的动力因素 强迫对流 自然对流
外力迫使流体产生运动，有整齐的宏观运动， 流速是决定因素。
流体冷、热部分的密度差产生的浮升力引起， 无整齐的宏观运动，浮升力的大小是决定因素。
（2）. 流体流动的状态 无流体微团的横向脉动，法线方向为导热 层流 过渡状态 紊流
有流体微团的横向脉动
A、无限空间自然对流换热
换热面附近流体的运动状况只取决于换热面的形状、尺寸和温 度，而与空间围护壁面无关，因此称为无限空间自然对流换热。
初中物理苏科版《12.2内能-热传递》PPT课件
内能的大小与 温度 和 质量 有关， 温度 越高， 质量 越大，物体的内能就越大 说明：
1、温度反映的是的物体内部分子运动 的剧烈程度
2、质量反映的是物体内部分子的数目 或单个分子的平均质量
.
12
当堂巩固：
请同学们一起来判断下列各说
法是否正确？
1、能是物体做功的本领，所以物体没
有做功，就没有能
（×）
2、温度高的物体，内能一定大 （×）
3、物体温度升高，内能一定增加（√）
4、物体内能增大，温度一定升高（×）
.
13
热传递是改变物体内能的一种方式
一杯热水，很烫人，放在桌子上凉 会儿再喝
在这个过程中，热水的温度 降，低内 能 减少；杯子周围的空气的温度 升，高内 能 增加。
这种改变内能的方式就是 热传递 。
收或放出多少热量,而不能说物体含有
或具有多少热量.
.
21
1、有关下列两杯水的说法正确的是:
当
堂
巩
固
（a）
（b）
(b)的热量比(a)的多 （ × ）
(b)的内能比(a)的. 大 （ √ ） 22
2、判断下列各说法是否正确？
1、物体温度高时比温度低时含有的
热量多
（×）
2、物体吸收了热量，温度一定升高
5J
20J
10J
?J
50J
5J
?J
.
7
1、物体的内能有大小吗？
2、不同物体之间的内能的大小如何 比较？
3、同一个物体的内能是否是一成不 变的呢？
内能的大小与什么有关？
.
8
试一试：在分别盛有冷水和热水的两 个玻璃杯中各滴入一滴墨水
热量的传递与热量的传递速率计算方法
热量的传递与热量的传递速率计算方法热量传递是热力学中的基本概念之一，它涉及到热量从高温物体传递到低温物体的过程。
在工程实践中，我们经常需要计算热量的传递速率，以便合理设计和改善热力系统。
本文将介绍热量的传递方式以及常用的计算方法。
一、热量的传递方式热量的传递可以通过三种方式进行：传导、对流和辐射。
下面将对这三种方式进行详细阐述。
1. 传导传导是指物体内部或不相邻物体之间通过分子碰撞来传递热量的过程。
传导过程可以通过能量传递的方式进行，即分子通过碰撞将热量从高温区域传递到低温区域。
传导的速率与物体的导热性能有关，导热性能越高，传导速率越快。
2. 对流对流是指热量通过流体的运动传递的过程。
当流体受热后，流体的密度减小，形成浮力，产生对流流动。
对流传热速率与流体的性质、流动速度以及体积等因素有关。
对流传热速率通常比传导快，因为对流可以带走更多的热量。
3. 辐射辐射是指热量通过电磁波的辐射传递的过程。
所有物体在温度不为零时都会发出电磁波，这些电磁波的波长和强度与物体的温度有关。
辐射传热速率与物体的表面温度的四次方成正比，因此高温物体的辐射传热速率较快。
二、热量传递速率的计算方法热量传递速率是指单位时间内热量传递的量，通常用功率来表示。
下面将介绍几种常用的计算方法。
1. 传导热传递速率的计算传导热传递速率的计算可以使用傅里叶定律。
傅里叶定律表明，传热速率正比于温度梯度，反比于物体的导热系数和传热距离。
传导热传递速率可以用以下公式表示：Q = - k*A*(∆T/∆x)其中，Q表示传导热传递速率，k表示导热系数，A表示传热面积，∆T表示温度差，∆x表示传热距离。
2. 对流热传递速率的计算对流热传递速率的计算需要考虑流体的性质以及流动速度等因素。
常用的计算方法包括乌格尔数和努塞尔数，它们可以用以下公式表示：Nu = C*(Re^m)*(Pr^n)其中，Nu表示努塞尔数，Re表示雷诺数，Pr表示普朗特数，C、m 和n是与具体问题相关的常数。
热量传递过程PPT课件
2021年7月1日星期四
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热传导过程
热传导规律
（2）导热系数λ λ表征材料导热性能的一个参数，其值越大，材料导热性能越好。
例： 金属
10～102 w/(m ·℃)
建筑材料 10-1～10 w/(m ·℃)
绝热材料 10-2～10-1 w/(m ·℃)
实验测得导热系数λ与温度t的关系： 0 (1 at)
其中： β --- 膨胀系数， ℃-1
βυυ1 t2 2υ t1 1
υ --- 流体比体积，m3/kg ， υ=1/ρ ； υ2，υ1 --- 对应于t2、t1的流体比体积 ；
于是： α fu,ρ,l,μ,βgΔtλ, ,cp
② 无因次化：
αl λ
fρμlu,cλpμ,β
gΔ tl3ρ2 μ2
2、通过圆筒壁的热传导过程：
圆筒壁的热传导的温度分布见图4-6所示。
在圆筒壁内取同心薄层圆筒并对其作热
量衡算：
2rlq |r
2 (r
r)lq |rr
(2rrl )
t
cP
对于定态热传导： t 0
则： 2rlq |r 2 (r r)lq |rr Q
图4-6 圆筒壁的热传导
2021年7月1日星期四
Q
t1 t2 δ1
t2 t3 δ2
t3 t4 δ3
λ1A
λ2 A
λ3 A
或：
Q
ΣΔt Σδ
总推动力 总阻力
λA
② 各层的温差
(t1 t2 ): (t2 t3 ):( t3 t4 )
δ1 : δ2 : δ3 λ1A λ2A λ3A
R1 :R2 :R3
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热量传输的基本概念
4 积蓄项 S 即微元控制体单位时间单位体积的流体吸收（或 放出热量）热量后其内能（热焓）的变化：
D( Cv t ) D
• 对于不可压缩流体: ρ =Const ， CV≈ Cp 则上式 为：
C p
Dt
D
对整个控制体而言，
S
C p
Dt
D
dxdydz
将上述各项代入能量守恒方程 得：
C p
Z
OPz
IPy
dz
IPx
OPy 0
dx IPz OP + R = S
现分析每一项的具体形式，从而得到传热微分方程。 1 IP 项：即单位时间输入控制体的热量。
IP = IPx ＋ IPy ＋ IPz IPx ：即单位时间从控制体左侧(X方向)输入控制 体的热量。
度分布（场）。
对于不同的具体情况 还可进一步简化。 （1） 无内热源时，qv = 0 ,有：
t
2t 2t 2t
a( x2 y2 z2 )
（2）若是稳定态导热； ∂ t /∂τ= 0 有：
2t 2t 2t x2 y2 z2 0
（3）对于一维非稳态导热：
2 对流传热: 指流体中各部分间发生相对位移而引起的 热传递现象。
3 辐射传热: 物质靠电磁波的发射与吸收来进行能量传 递的过程. 前两种传热方式都需要物体的直接接触，才能实现 热量的传递，而辐射传热则无须物体的接触。
二、温度场、等温面和温度梯度
1 温度场：物体温度随空间坐标的分布和随时间的变化规律 叫温度场。
t
2t
a x 2
三 热量传输微分方程的定解条件
热量传输微分方程是用数学形式表达出了热量 传输（对流、导热）过程的不均匀温度场的变化 规律。不同的导热、对流换热过程，都能用其来 描述。
第二部分_1[1].传热基本原理
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建筑热环境
2011.9-2011.11
1.1.1 导热
（2）材料的导热系数及其影响因素 ） 材料的导热系数λ值的大小直接关系到导热传热量，是一个非 常重要的热物理参数，这一参数通常由专门的实验获得。（导 热系数测定仪） 各种不同的材料或物质在一定的条件下都具有确定的导热系 数。 空气的导热系数最小，在27℃状态下仅为0.02624W／(m· K)； 而纯银在0℃时，导热系数达410W／(m· K)，两者相差约 1．56万倍，可见材料或物质的导热系数值变动范围之大。
在自然条件下，一般非金属建 筑材料常常并非绝对干燥，而是 在不同程度上含有水分，表明在 材料中水分占据了一定体积的孔 隙。含湿量愈大，水分所占有的 体积愈多。水的导热性能约比空 气高20倍，因此，材料含湿量的 增大必然使导热系数值增大。
建筑热环境
2011.9-2011.11
材料的导热系数及其影响因素
建筑热环境
2011.9-2011.11
材料的导热系数及其影响因素
导热系数与材料的组成结构、密度、含水率、温度等因素有关。非晶体结构、 密度较低的材料，导热系数较小。材料的含水率、温度较低时，导热系数较 小。通常把导热系数较低的材料称为保温材料。
常见材料的导热系数： 常见材料的导热系数： 钢筋混凝土： 钢筋混凝土：1.74 水泥砂浆： 水泥砂浆：0.93 矿棉、岩棉、玻璃棉板： 矿棉、岩棉、玻璃棉板：0.05 聚乙烯泡沫塑料： 聚乙烯泡沫塑料：0.047 胶合板： 胶合板：0.17 夯实粘土： 夯实粘土：1.16 花岗岩： 花岗岩：3.49 平板玻璃： 平板玻璃：0.76
公式： 公式：
Q = λ ⋅ ∆t ⋅ A q = λ ⋅ ∆t
（单位面积） 单位面积）
12.2 内能 热传递 课件 苏科版九年级物理上册
第十二章 机械能和内能
今天你学到了什么？
第十二章 机械能和内能
内
物体中的分子动能和分子势能的总和
能
内能大小与温度有关
内 能Biblioteka 热高温物体的内能减少，低温物体内能增加
物体放到取暖器旁边
分析上述过程中物体的内能的变化？有什么共同特点？
热汤的内能转移到金 属汤勺上
食品的内能转移给 冰箱
取暖器的内能转移给 物体
第十二章 机械能和内能
有什么共同特点？
高温物体
能量
低温物体
内能减少
热量
内能增加
热量用Q表示，单位焦（J）
物理学中，把物体在热传递过程中转移的能量叫做热量。 热传递的本质：能量的转移
温度越高，扩散过程越_____,→分子运动得_____ →分子动能____ →物体的内能______
第十二章 机械能和内能
影响内能的因素
结合实验：总结 影响内能的因素
温度越高，物体内能越大。 物体的内能与温度有关。
第十二章 机械能和内能 二、改变内能的方式（热传递）
金属汤勺 放在热汤
食品 放入 冰箱
传
递
本质：能量的转移
第十二章 机械能和内能
热传递：
热传递的条件是： 存在温度差 热传递的方向是： 从高温转移到低温 热传递的终止标志是： 温度相同 热传递过程中转移的是： 能量
热量是发生在热传递过程中。因此我们只能说物体 吸收或放出热量，而不能说物体含有或具有热量。
W第W十W二 章 机 械 能 和 内 能
习题解答-食工原理
(接传热22）热负荷 kW 8.118)300350(109.125.1)(32111=-⨯⨯⨯=-⨯⨯=T T c m Q p s 冷却水用量：kg/s 949.0)290320(10174.4108.118)(331222=-⨯⨯⨯=-=t t c Q m p s 平均温度差为C 2.18)1030ln(1030)ln(o 2121=-=∆∆∆-∆=∆t t t t t m 逆基于外表面积的总传热系数K 1K)W/(m 6.471K)/W (m 1012.202.0025.085010225.0025.0450025.0170011112123212111⋅=⋅⨯=⨯+⨯+=α+λ+α=-K d d d d b K m m 3.176025.014.384.13m 84.132.186.471108.11823=⨯=π==⨯⨯=∆=d A l t K Q A m 总管长：总传热面积：23、一套管式换热器，用饱和水蒸气加热管内湍流的空气，此时的总传热系数近似等于空气的对流传热系数。
若要求空气量增加一倍，而空气的进出口温度仍然不变，问该换热器的长度应增加多少？解：总传热量：dl t K t KA Q m m π∆∆⋅== 空气量增加一倍后：Q Q 2='此时总传热系数K K 74.174.12228.02≈=⨯='≈'ααα∴空气的进出口温度不变，∵m mt t ∆∆=' 149.174.12==''='KQ K Q l l 则管长要增加15%。
24、有一单管程列管式换热器，该换热器管径为φ 25×2.5mm ，管子数37根，管长3米。
今拟采用此换热器冷凝并冷却CS 2饱和蒸汽，自饱和温度46℃冷却到10℃。
CS 2在壳程冷凝，其流量为300kg/h ，冷凝潜热为351.6kJ/kg 。
冷却水在管程流动，进口温度为5℃，出口温度为32℃，逆流流动。
热量的传导和热传输速率
热量的传导和热传输速率热量的传导是指物体内部、表面或不同物体之间热量的传递过程。
热能自高温物体流向低温物体，通过物体内部分子振动和相互碰撞的方式传导热量。
而热传输速率则是指单位时间内传导的热量。
1. 热传导的基本原理热传导是由物质内部分子间的相互作用力引起的。
分子通过晃动、振动、碰撞等方式将热能传递给周围分子，使得整个物体温度均匀化。
热量的传导方式可以分为以下几种：1.1. 热传导热传导是固体特有的传热方式，通过固体中的自由电子和晶格振动来传递热量。
金属是一种良好的导热材料，因为金属中自由电子的存在使得热传导速率较高。
1.2. 热对流热对流是在流体中传热的方式，流体分子在受热后会由于密度变化而发生对流运动。
大气中的寒流、热流以及水中的对流换热等都是热对流的例子。
1.3. 热辐射热辐射是指物体因温度差别而产生的热能以电磁波的形式辐射出去。
热辐射不需要介质传导，可以在真空中传递。
例如，太阳能通过热辐射传递到地球表面。
2. 热传输速率的计算热传输速率表示单位时间内热量的传递量，其计算公式为：Q = k * A * △T / d其中，Q 表示热传输速率，k 为材料的热导率，A 为传热的横截面积，△T 为温度差，d 为热传导的距离。
3. 影响热传导和热传输速率的因素热传导和热传输速率受多种因素的影响，如材料的导热性质、温度差、横截面积和传热距离等。
具体来说，以下几点是影响热传导和热传输速率的主要因素：3.1. 材料的热导率材料的热导率表示单位时间内单位面积的传热速率。
不同材料的热导率有很大的差异，例如金属的热导率通常较高，而绝缘体的热导率较低。
3.2. 温度差温度差是指传热两端的温度差异，温度差越大，传热速率就越快。
3.3. 传热横截面积传热横截面积指传热的面积大小，面积越大，传热速率越快。
3.4. 传热距离传热距离指热量传递的距离，传热距离越短，传热速率越快。
4. 热量传导和热传输速率的应用热量传导和热传输速率在生活和工业中有广泛的应用。
南京2021-2022新苏教版五年级科学上册第二单元《热传递》全部教案+教学反思(共4课时)
第二单元《热传递》全部教案+教学反思(共4课时)5.《热传导》教案+教学反思【主要概念】机械能、声、光、电、热、磁是能量的不同表现形式。
【涉及课标】6.3热可以改变物质的状态，以不同方式传递，热是人们常用的一种能量表现形式。
6.3.3热可以在物体内和物体间传递，通常热从温度高的物体传向温度低的物体。
5---6年级：说出生活中常见的热传递的现象，知道热通常从温度高的物体传向温度低的物体。
举例说明影响热传递的主要因素，列举它们在日常生活和生产中的应用。
【教材分析】热是学生较为熟悉的一种现象，教材通过生活中热传导事例的再现，在实验观察的基础上，揭示热传导的过程和特点，认识热传导的概念。
本课内容由三个活动构成：活动一，调动学生已有经验再现生活中的热传导现象，让学生了解固体、液体、气体都能通过直接接触高温物体的方式让低温物体热起来；活动二，观察热在金属、热水和冷水之间的传递过程和方向，在此事实基础上，学生能认识热可以从物体的高温部分传到低温部分，还可以通过直接接触从温度高的物体传到温度低的物体；活动三，分析生活中应用热传导的具体事例，强化学生对热传导概念的理解。
【学情分析】对于五年级的学生来说，生活中的热传递现象并不陌生，如烧水、炒菜等。
他们也能判断出热在物体之间和物体内部是如何传递的，但对于热传导的概念和发生条件还不是特别的清晰。
因此，需要对生活事例的分析、探讨和动手实验的基础上进一步明确。
【教学目标】1.知道热可以从物体的某一部分传递到另一部分。
也可以通过直接接触，从一个物体传递给另一个物体。
这种传热方式叫做热传导。
热在传导时，热总是从温度较高处传到温度较低处。
2.通过“热在金属片中的传递”实验的设计和操作，培养学生仔细观察、积极探究、求实、创新的科学品质，以及归纳和抽象概括能力。
3.能运用掌握的知识，解释生活中的一些热传导现象。
【重点与难点】重点：通过交流、讨论和动手实验，了解热传导发生的条件和传递的方向，认识热传导的概念。
热传递
热传递热从温度高的物体传到温度低的物体，或者从物体的高温部分传到低温部分，这种现象叫做热传递。
热传递是自然界普遍存在的一种自然现象。
只要物体之间或同一物体的不同部分之间存在温度差，就会有热传递现象发生，并且将一直继续到温度相同的时候为止。
发生热传递的唯一条件是存在温度差，与物体的状态，物体间是否接触都无关。
热传递的结果是温差消失，即发生热传递的物体间或物体的不同部分达到相同的温度。
在热传递过程中，物质并未发生迁移，只是高温物体放出热量，温度降低，内能减少（确切地说是物体里的分子做无规则运动的平均动能减小），低温物体吸收热量，温度升高，内能增加。
因此，热传递的实质就是内能从高温物体向低温物体转移的过程，这是能量转移的一种方式。
热传递有三种方式：传导、对流和辐射。
传导热从物体温度较高的部分沿着物体传到温度较低的部分，叫做传导。
热传导是固体中热传递的主要方式。
在气体或液体中，热传导过程往往和对流同时发生。
各种物质都能够传导热，但是不同物质的传热本领不同。
善于传热的物质叫做热的良导体，不善于传热的物质叫做热的不良导体。
各种金属都是热的良导体，其中最善于传热的是银，其次是铜和铝。
瓷、纸、木头、玻璃、皮革都是热的不良导体。
最不善于传热的是羊毛、羽毛、毛皮、棉花、石棉、软木和其他松软的物质。
液体中，除了水银以外，都不善于传热，气体比液体更不善于传热。
对流靠液体或气体的流动来传热的方式叫做对流。
对流是液体和气体中热传递的主要方式，气体的对流现象比液体更明显。
利用对流加热或降温时，必须同时满足两个条件：一是物质可以流动，二是加热方式必须能促使物质流动。
辐射热由物体沿直线向外射出，叫做辐射。
用辐射方式传递热，不需要任何介质，因此，辐射可以在真空中进行。
地球上得到太阳的热，就是太阳通过辐射的方式传来的。
一般情况下，热传递的三种方式往往是同时进行的。
补充内容：一、热传递与动量传递、质量传递并列为三种传递过程。
二、热传递与热传导的关系有许多人在学习物理、解答物理习题时，常把热传递与热传导混为一谈，认为热传递与热传导描述的是同一物理过程，殊不知它们是两个不同的概念。
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
化工原理习题第二部分热量传递答案
化工原理习题第二部分热量传递一、填空题：1.某大型化工容器的外层包上隔热层，以减少热损失,若容器外表温度为500℃, 而环境温度为20℃, 采用某隔热材料，其厚度为240mm，λ=0.57w/m.K，此时单位面积的热损失为____ 1140w ___。
(注:大型容器可视为平壁)2.牛顿冷却定律的表达式为____ q=αA△t _____，给热系数（或对流传热系数）α的单位是__ w/m2.K _____。
3.某并流操作的间壁式换热器中,热流体的进出口温度为90℃和50℃,冷流体的进出口温度为30℃和40℃,此时传热平均温度差△t=____27.9K _____。
3. 某并流操作的间壁式换热器中,热流体的进出口温度为90℃和50℃，冷流体的进出口温度为15℃和30℃,此时传热平均温度差△t=____ 41.6K _____。
4.热量传递的方式主要有三种:__ 热传导___、___热对流____、热辐射。
5.对流传热中的努塞特准数式是＿＿Nu＝αｌ/λ＿＿＿＿, 它反映了对流传热过程几何尺寸对α的影响。
6.稳定热传导是指传热系统中各点的温度仅随位置变不随时间而改变。
7.两流体的间壁换热过程中，计算式Q＝α.A.△ｔ，A表示为α一侧的换热壁面面积_______。
8.在两流体通过圆筒间壁换热过程中，计算式Q=K.A.△t中，A表示为____________ A 泛指传热面, 与K 相对应________。
9.两流体进行传热,冷流体从10℃升到30℃,热流体从80℃降到60℃，当它们逆流流动时, 平均传热温差△tm=_____ 50℃_______，当并流时,△tm=___ 47.2℃______。
10.冷、热气体在间壁换热器中换热，热气体进口温度T＝400℃，出口温度T为200℃，冷气体进口温度ｔ＝50℃，两股气体的质量流量相同,物性数据可视为相同,若不计热损失时，冷气体出口温度为＿250_＿℃；若热损失为5％时，冷气体出口温度为＿＿240℃＿。
热量传输的基本概念
t
2t
a x 2
三 热量传输微分方程的定解条件
热量传输微分方程是用数学形式表达出了热量 传输（对流、导热）过程的不均匀温度场的变化 规律。不同的导热、对流换热过程，都能用其来 描述。
实际传热总是在特定的位置、时间和容积空间 内进行。因此要确定一个具体传热问题的解，就 必须充分的给出所研究具体问题的条件，即微分 方程的定解条件。
§7.1 热量传输的基本概念
一、热量传输的基本方式
1 导热: 温度不同的物质由于直接接触， 没有物质的相 对宏观运动时发生的热量传输现象。
2 对流传热: 指流体中各部分间发生相对位移而引起的 热传递现象。
3 辐射传热: 物质靠电磁波的发射与吸收来进行能量传 递的过程. 前两种传热方式都需要物体的直接接触，才能实现 热量的传递，而辐射传热则无须物体的接触。
(qx
qx x
dx)dydz
qx x
dxdydz
IPy
OPy
q y dydz
(qy
q y y
dy)dxdz
q y y
dxdydz
IPz
OPz
qzdxdy
(qz
qz z
dz)dxdy
qz z
dxdydz
IP OP ( qx qy qz )dxdydz x y z
二 固体的导热微分方程式
在固体中，由于没有宏观的运动，故热量传输微分 方程式中的速度分量为零，且摩擦热也为零，即：
t
2t a( x2
2t y2
2t z2 )
《内能-热传递》ppt课件
终止的标记：温度相同
实质是：内能的转移 （能量形式不变）
热量：
在物理学中,把物体在热传递过程中 转移能量的多少叫做热量.热量用符号 Q表示 内能
热量的单位与能量的单位相同,也是 焦(J)
由热量的定义可知:热量只有在热 传递过程中有意义.我们只能说物体吸 取或放出多少热量,而不能说物体含有 或具有多少热量.
沟通展示：
这说明温度越高，分子的 无规则运动就越猛烈，分子运 动越猛烈，它的动能就越 大，
所以，当物体的温度上升 时，物体内全部分子的动能的 总和就增加，物体的内能就增大。
比较下列各杯水内能的大小，并 简要说明理由。
（a）
（b）
（c）
内能最大的（c，）是最小是 （。a）
内能大小与什么有关？
内能的大小与 温度 和 质量 有关， 温度 越高， 质量 越大，物体的内能就越大 说明：
规则运动 ⑶一个物体的内能增加了，确定是由于吸取了
热量 ⑷一个物体吸取了热量，内能增加
A．⑴⑵ B．⑶⑷ C．⑵⑷ D．⑴⑶
回顾、小结：
1、什么是内能？ 2、内能大小与什么因素有关？ 3、一种变更物体内能的方式（热传）递 4、物体间发生热传递的条件是什么？ 物体间发生热传递时，传递的是什么？
热传递的条件——存在温度差 热传递的实质——能量的转移
请比较
• 物体由于运动具有－动能
• 分子永不停息地做无规则运动
｝ • 物体由于被举高具有－重力 势能
• 物体由于发生弹性形变具有 －弹性势能
（分子具有动能）
• 分子之间既相互吸引又相互排 斥 （分子也具有分子势能）
• 动能、势能统称为机械能
• 物质是由分子组成的，物质构 成物体
12.2内能热传递教案：2023-2024学年学年苏科版九年级上册物理
教案：12.2 内能——热传递一、教学内容本节课的教学内容来自于苏科版九年级上册物理，主要涉及第12章第2节“内能——热传递”。
本节课的主要内容有：1. 内能的概念：物体内部所有分子做无规则运动的动能和分子势能的总和。
2. 内能的单位和影响因素：内能的单位是焦耳，影响内能的因素有温度、质量和状态等。
3. 热传递的条件：存在温度差。
4. 热传递的实质：能量的转移。
5. 改变内能的两种方式：做功和热传递。
二、教学目标1. 理解内能的概念，掌握内能的单位和影响因素。
2. 掌握热传递的条件和实质，理解热传递与做功在改变内能上的异同。
3. 能够运用所学知识解释生活中的热现象。
三、教学难点与重点1. 教学难点：内能的概念、热传递的实质。
2. 教学重点：内能的影响因素、热传递的条件。
四、教具与学具准备1. 教具：多媒体课件、黑板、粉笔。
2. 学具：教材、笔记本、作图工具。
五、教学过程1. 情景引入：通过讨论为什么冬天感觉冷、夏天感觉热，引入本节课的主题——内能和热传递。
2. 知识讲解：(1) 讲解内能的概念，通过实例让学生理解内能的含义。
(2) 讲解内能的单位和影响因素，让学生了解内能的计量方式和内能变化的原因。
(3) 讲解热传递的条件和实质，让学生明白热传递发生的原理。
(4) 讲解热传递与做功在改变内能上的异同，让学生能够综合运用所学知识。
3. 例题讲解：通过例题让学生理解热传递的过程和计算内能的变化。
4. 随堂练习：让学生运用所学知识解决实际问题，巩固所学知识。
六、板书设计板书设计如下：内能：1. 概念：物体内部所有分子做无规则运动的动能和分子势能的总和。
2. 单位和影响因素：焦耳，温度、质量和状态等。
热传递：1. 条件：存在温度差。
2. 实质：能量的转移。
七、作业设计1. 请解释为什么冬天感觉冷、夏天感觉热。
2. 物体吸收热量，内能如何变化？3. 请举例说明热传递的过程。
八、课后反思及拓展延伸课后反思：本节课通过讨论生活中的热现象，引入了内能和热传递的概念。
材料工程基础(传热学)
qv
c
a2t
qv
c
2为拉普拉斯算子
α=k/ρc 热扩散系数（亦称导温系数）， 单位为： m2/s
18
热扩散系数α 反映了导热过程中材料的导热
能力（k）与沿途物质储热能力（c）之间的
关系。
α 值大，即k 值大或 c 值小，说明物体的
某一部分一旦获得热量，该热量能在整个物体 中很快扩散。
热扩散率表征物体被加热或冷却时，物体内
间净导入微元体的热量Qd加上微元体内热源生成的 热量Qv应等于微元体焓的增加量
Qd Qv E
13
1. 导入与导出微元体的净热量
d 时间内、沿 x 轴方 向、经 x 表面导入的热量
dQx qxdydzd
d 时间内、沿 x 轴方向、 经 x+dx 表面导出的热量：
dQxdx qxdxdydzd
Q kA dt kA tw1 tw2 tw1 tw2 tw1 tw2 W
dx
kA
Rk
Rk (kA) 导热面积为A时导热热阻 C W
热流密度：
q Q k tw1 tw2 tw1 tw2 tw1 tw2 W m2
A
k
rk
rk k 单位面积上导热热阻 m2 C W
t t t t t gradt Lim n i j k
n0 n n x y z
温度梯度是用以反映温度场在 空间的变化特征的物理量。
注：温度梯度是向量；正向朝 着温度增加的方向。
7
（4）热流密度矢量
热流密度： 单位时间、单位面积上所传递的热量。 热流密度矢量： 等温面上某点，以通过该点处最大热 流密度的方向为方向、数值上正好等于沿该方向的热流密 度。 温度梯度和热流密度的方向 都是在等温面的法线方向。由 于热流是从高温处流向低温处， 因而温度梯度和热流密度的方 向正好相反。
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dt
t i1 t i
dx xi
x
上式称为向前差分，也可向后差分及中心差分，
其表现形式分别为
dt
ti ti1
dx xi
x
dt
t i1 t i1
dx xi
2x
‹#›
第二章 热 量 传 输
同样，函数的二阶导数也可用二阶差商来近似表示
d 2t
d dt
()
dx 2 xi
dx dx xi
1 ( ti1 ti ti ti1 )
节点的第二近似值。 2)根据第二近似值代回原方程组，求各点的第三近
似值。 3)如此反复计算，直到连续两次计算近似值中值差
最大的一个小于预先给定的误差为止。
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第二章 热 量 传 输
作业：
P208 27 28 （课外上机）
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第二章 热 量 传 输
§2.6 导热的有限差分解法
2.6.1 有限差分法的基本概念
1. 有限差分的原理
由微分学得知，函数的导数是函数的增量与自 变量之比的极限，又称为微商。
dt
t
lim
dx xi x0 x
‹#›
第二章 热 量 传 输
式中t与x为有限差分，t/x称为有限差商。当 x时，差商的极限就是微商，当x为一有限小量 时，差商就可看着是微商的近似，即
第二章 热 量 传 输
第十二讲: 导热的有限差分解法
一、本课的基本要求：
1. 重点掌握有限差分法的基本概念、基本原理。 2. 掌握稳定导热的差分解法即会建立差分方程，了 解差分方程的求解法。
二、本课的重点、难点：
1. 本课的重点是有限差分法的基本概念、基本原理。 2. 本课的难点是差分方程的建立。
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0
t
j i
1 4
(
t
j i 1
t
j i 1
t
j i
1
t
j 1 i
)
上式称为差分方程。
它表明：常物性稳定导热量可用温度关系式 表明，流向任一节点的热量和恒等于零。
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第二章 热 量 传 输
2. 差分方程的求解
(1)松弛法——又叫张弛法或余数调节法。其基本思路是通 过假定各节点温度的初始近似值，代入节点方程，比较并调 节各方程的余数值，使之等于或接近零为止（这是因为稳定 导热情况下，各节点热量之和必为零）。 具体步骤： 1)视具体条件假定各节点温度的第一近似值。第一近似值 虽不影响最终结果，但假设得好可大大缩短计算时间。
程将会出现新的余数。 5)比较调整后节点方程的余数，再按步骤3） 调整余数最大的方程的有关温度使其等于零 6)如此反复，直到所有方程余数为零或接近零 为止。
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第二章 热 量 传 输
(2) 迭代法
也即高斯——赛得尔迭代法，亦称高斯迭代法。它是 一种逐步逼近求线性代数方程组的方法，其步骤： 1)根据假设的第一近似值代入方程式，逐次计算各
2t
j i
t
j i 1
x 2 x 2
x 2
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第二章 热 量 传 输
2t
2 t
t j1 i
2t
j i
t j1 i
y 2 y 2
y 2
t
j i 1
2t
j i
tj i 1t j1 i Nhomakorabea2t
j i
t j1 i
0
x 2
y 2
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第二章 热 量 传 输
又 x=y
tj i 1
2t
j i 1
2t
j i
t j1 i
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第二章 热 量 传 输
2)将第一近似值代入节点方程。一般而言，任何 一个节点方程均不会等于零而是等于某一不 为零的余数q*。
3)调整余数最大的节点方程的有关温度，使该方程 q*为零。调整量为q*/4，则该方程q*为零。
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第二章 热 量 传 输
4)当也t 要ij调相整应后改，变凡，与将该调节整点后温的度温有度关代的入其各他节节点点方
一维不稳定导热：有空间变量x和时间变量两个自 变量，温度t是x和的函数。 见书上199页图2-6-2。
二维稳定导热的空间网格图见书上图2-6-3。
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第二章 热 量 传 输
2.6.2 稳定导热的差分解法 1. 建立差分方程
二维稳定导热的导热微分方程为：
2t x 2
2t y 2
0
2t
2 t
t
j i 1
x x
x
t i1
2ti x 2
t i1
用差商来近似表示微商必然引起误差，误差的大小
可用泰勒级数展开式来估计。对于向前差分、向后差 分为x数量级，而中心差分是x2的数量级。
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第二章 热 量 传 输
2. 差分网络
用差商近似微商的差分法的实质是把连续变化的 变量离散化为不连续的阶跃变化的过程。这种离散化 的过程是有规律的，按一定的步长把连续变量离散化 为不连续的阶跃变化过程，称为区域的网络化。