杨世铭-陶文铨传热学B第1章共48页文档
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传热学习题集第一章思考题1． 试用简练的语言说明导热、对流换热及辐射换热三种热传递方式之间的联系和区别。
答：导热和对流的区别在于：物体内部依靠微观粒子的热运动而产生的热量传递现象，称为导热；对流则是流体各部分之间发生宏观相对位移及冷热流体的相互掺混。
联系是：在发生对流换热的同时必然伴生有导热。
导热、对流这两种热量传递方式，只有在物质存在的条件下才能实现，而辐射可以在真空中传播，辐射换热时不仅有能量的转移还伴有能量形式的转换。
2． 以热流密度表示的傅立叶定律、牛顿冷却公式及斯忒藩－玻耳兹曼定律是应当熟记的传热学公式。
试写出这三个公式并说明其中每一个符号及其意义。
答：① 傅立叶定律：dx dt q λ-=，其中，q －热流密度；λ－导热系数；dx dt －沿x 方向的温度变化率，“－”表示热量传递的方向是沿着温度降低的方向。
② 牛顿冷却公式：)(f w t t h q -=，其中，q －热流密度；h －表面传热系数；w t －固体表面温度；f t －流体的温度。
③ 斯忒藩－玻耳兹曼定律：4T q σ=，其中，q －热流密度；σ－斯忒藩－玻耳兹曼常数；T －辐射物体的热力学温度。
3． 导热系数、表面传热系数及传热系数的单位各是什么？哪些是物性参数，哪些与过程有关？答：① 导热系数的单位是：W/(m.K)；② 表面传热系数的单位是：W/(m 2.K)；③ 传热系数的单位是：W/(m 2.K)。
这三个参数中，只有导热系数是物性参数，其它均与过程有关。
4． 当热量从壁面一侧的流体穿过壁面传给另一侧的流体时，冷、热流体之间的换热量可以通过其中任何一个环节来计算（过程是稳态的），但本章中又引入了传热方程式，并说它是“换热器热工计算的基本公式”。
试分析引入传热方程式的工程实用意义。
答：因为在许多工业换热设备中，进行热量交换的冷、热流体也常处于固体壁面的两侧，是工程技术中经常遇到的一种典型热量传递过程。
5． 用铝制的水壶烧开水时，尽管炉火很旺，但水壶仍然安然无恙。
传热学课件第1章
导热与热对流同时存在的复杂热传递过程 必须有直接接触（流体与壁面）和宏观运动
壁面处会形成速度梯度很大的边界层
2.对流换热（Convection）
（4）对流换热的分类：
强迫对流
流动起因
自然对流
无相变 有无相变 有相变 凝结换热 沸腾换热
2.对流换热（Convection）
(4) 牛顿冷却公式 表面传热系数, W/（m2.K) 流体温度，℃
1.导热
(5)傅里叶定律
1822年，法国数学家Fourier
负号表示热流方向与 温度梯度
温度梯度方向相反 热流量,W
dt Φ A dx 导热系数，
W/( m.K)
W
W 2通过平板的一维导热 m
面积,m2
Φ dt q A dx
热流密度,W/m2
1.导热
(6)导热系数： 表征材料导热能力的大小
家用散热器
5. 传热学的应用
航空航天
高新技术
电子器件
医药卫生
5. 传热学的应用
能源动力 传统工业 石油化工
制冷空调
5. 传热学的应用
大 型
客
机 航空航天 在航空航天领域，航天飞 机表面材料要求绝热良好； 卫星上装有的太阳能吸收
火
箭 升 空
装置能提供卫星工作所需
的部分能量。
5. 传热学的应用
建筑环境 建筑上，利用空气导热系数
W (m
2
K)
h ——当流体与壁面温度相差1K 时，单位时间 单位面积所传递的热量 影响因素： 流体物性 、、、c p 流速
换热表面的形状、大小与布置
研 究 对 流 换 热 的 基 本 任 务 就 是 确 定 h
传热讲义-第1章
11 Research Group of Heat Transfer
热能利用率和传热过程 密切相关。
高温热源 吸热Q1
热机
Wnet
放热Q2
低温热源
NCEPU
12 Research Group of Heat Transfer
对流、导热、沸腾
对流、导热 对流 导热 辐射 对流、导热
对流
凝结、对流
NCEPU
tw2
: 材料的热导率（导热系数），表明
材料的导热能力，W/(m· K)。
0
W
NCEPUx
28 Research Group of Heat Transfer
热流密度 q :单位时间通过单位面积的热流量
q
导热热阻
A
tw1 tw 2
A
tw1 tw 2
t w1 t w 2
NCEPU
4 Research Group of Heat Transfer
课程体系的简要结构
基础课
专业基础课
专业课
NCEPU
5 Research Group of Heat Transfer
第1章 绪论
1－1 传热学的研究内容与研究方法
（1）传热学的概念:
传热学主要研究热量传递的规律以及控制和 优化热量传递过程的方法。 热量:在温差的作用下传递的热能的数量。 由于温差几乎无处不在，所以热量传递是日常生 活和生产实践中普遍存在的物理现象。 NCEPU
传热学的任务：微尺度下传热规律的探索；预先设定 温度分布；以热量的传递作为控制手段——传热控制
NCEPU
21 Research Group of Heat Transfer
传热学第一章
p
14
15
固体的热导率
金属的热导率：
金属 12~418 W (m C)
纯金属的导热：依靠自由电子的迁移和晶格的振动 主要依靠前者 金属导热与导电机理一致；良导电体为良导热体： 银 铜 金 铝
T
晶格振动的加强干扰自由电子运动
10K:Cu 12000 W (m C) 15K : Cu 7000 W (m C)
2
学习侧重点：
在理论上做较深入的阐述，注意把数学 理论和传热学问题更好地结合，遵循 “物理模型-数学模型-分析求解”的模 式 要求：掌握热传导、对流换热和辐射换热的 基本理论及分析求解方法，传热强化的原则 和手段
3
第一章
热传导（导热） (heat conduction)
研究方法： 从连续介质的假设出发、从宏观的角度 来讨论导热热流量与物体温度分布及其他影 响因素之间的关系。
5
3）温度梯度(temperature gradient)
在温度场中，温度沿x方 向的变化率(即偏导数)
t x
lim x 0
t x
温度梯度：等温面法线方向的温度变化率矢量： t gradt n 温度梯度是矢量，指 n 向温度增加的方向。
t t t gradt i j k x y z
t 0 f ( x, y, z)
25
4)边界条件 说明导热物体边界上的热状态以及与周围环境之间 的相互作用, 例如,边界上的温度、热流密度分布以及 边界与周围环境之间的热量交换情况等。 常见的边界条件分为以下三类:
(a) 第一类边界条件 给出边界上的温度分布及其随时间的变化规律：
tw f , x, y, z
31
14
15
固体的热导率
金属的热导率：
金属 12~418 W (m C)
纯金属的导热：依靠自由电子的迁移和晶格的振动 主要依靠前者 金属导热与导电机理一致；良导电体为良导热体： 银 铜 金 铝
T
晶格振动的加强干扰自由电子运动
10K:Cu 12000 W (m C) 15K : Cu 7000 W (m C)
2
学习侧重点：
在理论上做较深入的阐述，注意把数学 理论和传热学问题更好地结合，遵循 “物理模型-数学模型-分析求解”的模 式 要求：掌握热传导、对流换热和辐射换热的 基本理论及分析求解方法，传热强化的原则 和手段
3
第一章
热传导（导热） (heat conduction)
研究方法： 从连续介质的假设出发、从宏观的角度 来讨论导热热流量与物体温度分布及其他影 响因素之间的关系。
5
3）温度梯度(temperature gradient)
在温度场中，温度沿x方 向的变化率(即偏导数)
t x
lim x 0
t x
温度梯度：等温面法线方向的温度变化率矢量： t gradt n 温度梯度是矢量，指 n 向温度增加的方向。
t t t gradt i j k x y z
t 0 f ( x, y, z)
25
4)边界条件 说明导热物体边界上的热状态以及与周围环境之间 的相互作用, 例如,边界上的温度、热流密度分布以及 边界与周围环境之间的热量交换情况等。 常见的边界条件分为以下三类:
(a) 第一类边界条件 给出边界上的温度分布及其随时间的变化规律：
tw f , x, y, z
31
杨世铭《传热学》考研考点讲义
㊀３
辐㊀射㊀传㊀热
一 热辐射的基本概念 １ ． 电磁波谱 ２ ． 吸收、 反射、 透射 ３ ． 黑体的概念和作用 ４ ． 黑体辐射的基本定律 Ｓ ｔ ｅ ｆ ａ ｎ － Ｂ ｏ ｌ ｔ ｚ ｍ ａ ｎ ｎ 定律 Ｐ ｌ ａ ｎ ｃ ｋ 定律㊀㊀㊀ Ｗｉ ｅ ｎ 位移定律 Ｌ ａ ｍ ｂ ｅ ｒ ｔ 定律 ５ ． 实际物体的辐射吸收特性 漫射表面 灰体的概念 基尔霍夫定律 实际物体表面简化的可行性 ６ ． 温室效应 二 辐射传热的计算 １ ． 角系数 ２ ． 投入辐射、 有效辐射 ３ ． 任意两表面之间辐射传热 ４ ． 多表面系统辐射传热 表面辐射热阻和空间辐射热阻 画网络图的方法 表面净辐射传热量和任意两表面之间的辐射传热量 两种特殊情形 黑体、 重辐射面 ５ ． 遮热板 遮热板的工作原理 遮热板的应用： 如何进一步提高遮热板的遮热效果， 提高测温精度
换㊀热㊀器
一 传热过程的分析和计算 传热过程 总传热系数
㊀４
杨世铭《 传热学》 考点精讲及复习思路
①传热过程的辨析 圆筒壁 ＼ 肋壁的传热 ②总传热系数的计算㊀㊀ 通过平壁 ＼ 强化传热的突破口㊀㊀ 强化传热应从热阻最大的环节入手 临界热绝缘直径 二 换热器的型式及平均温差 换热器的定义、 型式、 特点 简单顺流和逆流的平均温差的计算 简单顺流和逆流的定性温度分布 其它复杂流动布置的平均温差的计算 三 换热器的热计算 设计计算和校核计算 利用平均温差法进行换热器的设计计算 ①所依据的方程㊀㊀ ②步骤 １ ． Ｔ Ｕ法 －Ｎ ①有关概念㊀㊀㊀ ②与平均温差法比较 ２ ． 污垢热阻 二、 杨世铭《 传热学》 考点精讲及复习思路课程安排 第一章 概论— — —１讲 第二章 稳态热传导— — —３讲 第三章 非稳态热传导— — —２讲 第四章 热传导问题的数值解法— — —２讲 第五章 对流传热的理论基础— — —２讲 第六章 单相对流传热的实验关联式— — —２讲 第七章 相变对流传热— — —２讲 第八章 热辐射基本定律和辐射特性— — —２讲 第九章 辐射传热的计算— — —２讲 第十章 传热过程分析与换热器的热计算— — —２讲 第十一章 传质学简介 三、 考试题型 名词解释 如： １ ． 大容器沸腾； ２ ． 流动边界层； ３ ． 辐射传热； ４ ． 传热过程； ５ ． 稳态温度场； 填空 如： 第一类边界条件是㊀㊀㊀㊀㊀㊀。
辐㊀射㊀传㊀热
一 热辐射的基本概念 １ ． 电磁波谱 ２ ． 吸收、 反射、 透射 ３ ． 黑体的概念和作用 ４ ． 黑体辐射的基本定律 Ｓ ｔ ｅ ｆ ａ ｎ － Ｂ ｏ ｌ ｔ ｚ ｍ ａ ｎ ｎ 定律 Ｐ ｌ ａ ｎ ｃ ｋ 定律㊀㊀㊀ Ｗｉ ｅ ｎ 位移定律 Ｌ ａ ｍ ｂ ｅ ｒ ｔ 定律 ５ ． 实际物体的辐射吸收特性 漫射表面 灰体的概念 基尔霍夫定律 实际物体表面简化的可行性 ６ ． 温室效应 二 辐射传热的计算 １ ． 角系数 ２ ． 投入辐射、 有效辐射 ３ ． 任意两表面之间辐射传热 ４ ． 多表面系统辐射传热 表面辐射热阻和空间辐射热阻 画网络图的方法 表面净辐射传热量和任意两表面之间的辐射传热量 两种特殊情形 黑体、 重辐射面 ５ ． 遮热板 遮热板的工作原理 遮热板的应用： 如何进一步提高遮热板的遮热效果， 提高测温精度
换㊀热㊀器
一 传热过程的分析和计算 传热过程 总传热系数
㊀４
杨世铭《 传热学》 考点精讲及复习思路
①传热过程的辨析 圆筒壁 ＼ 肋壁的传热 ②总传热系数的计算㊀㊀ 通过平壁 ＼ 强化传热的突破口㊀㊀ 强化传热应从热阻最大的环节入手 临界热绝缘直径 二 换热器的型式及平均温差 换热器的定义、 型式、 特点 简单顺流和逆流的平均温差的计算 简单顺流和逆流的定性温度分布 其它复杂流动布置的平均温差的计算 三 换热器的热计算 设计计算和校核计算 利用平均温差法进行换热器的设计计算 ①所依据的方程㊀㊀ ②步骤 １ ． Ｔ Ｕ法 －Ｎ ①有关概念㊀㊀㊀ ②与平均温差法比较 ２ ． 污垢热阻 二、 杨世铭《 传热学》 考点精讲及复习思路课程安排 第一章 概论— — —１讲 第二章 稳态热传导— — —３讲 第三章 非稳态热传导— — —２讲 第四章 热传导问题的数值解法— — —２讲 第五章 对流传热的理论基础— — —２讲 第六章 单相对流传热的实验关联式— — —２讲 第七章 相变对流传热— — —２讲 第八章 热辐射基本定律和辐射特性— — —２讲 第九章 辐射传热的计算— — —２讲 第十章 传热过程分析与换热器的热计算— — —２讲 第十一章 传质学简介 三、 考试题型 名词解释 如： １ ． 大容器沸腾； ２ ． 流动边界层； ３ ． 辐射传热； ４ ． 传热过程； ５ ． 稳态温度场； 填空 如： 第一类边界条件是㊀㊀㊀㊀㊀㊀。
《传热学》第1章-绪论
™概念会分析——有思路，给出公式会计算——有 技能；
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
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-第一章
c 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？越厚越好？ d 深秋的晴朗早晨，地上的植物叶子会结霜。 是上表面还是下表面结霜？
(2) 特别是在下列技术领域大量存在传热问题 动力、化工、制冷、建筑、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
0
dt
dx
Q
x
度垂直的面积）成正比。
图1-2 一维稳态平板内导热
Φ A
dt dx
W
W 2 m
*
Φ dt q A dx
上式称为Fourier定律，号称导热基本定律，是一个一
维稳态导热。其中：
：热流量，单位时间传递的热量[W]；q：热流密度，单位时间通过
传热学课程学习的主要目的： 掌握传热学的基本概念、基本理论与基本分析计算 和实验研究方法，为今后研究、处理、解决实际的 传热工程问题奠定必要的技术理论基础。
（2）传热学的主要研究方法:
理论分析 数值模拟 实验研究
比拟（类比）法
2. 传热学与工程热力学的关系
(1) 热力学 + 传热学 = 热科学(Thermal Science)
1701年牛顿提出牛顿冷却定律；
1823和1845年纳维和斯托克斯队流动的数学
描述：纳维-斯托克斯方程复杂无法求解； 打破僵局： 1）1880，雷诺提出无量纲物理量-雷诺数； 1909和1915努塞尔的无量纲分析法奠定了试 验的基本方法； 2）1904年普朗特提出边界层理论，使N-S方 程得到简化，可以解析求解
3.前沿交叉学科：微尺度传热、生物医学等 （留学热门） 培养目标：具有良好的知识、能力、素质结 构，获得基本训练的高级工程人才。毕业后 即可在生产一线从事设计、制造、运行、研 究开发、营销管理；又可继续深造攻读更高 学位。 要求：厚基础、强能力、高素质、有特色。 自学、领悟掌握物理机理。 纪律与学术活跃并重
传热学第一章(研究生)
•轧制过程的温度控制
•烧结、高炉、炼钢、连铸设备的冷却
•机床切削加工时的冷却、温度控制 •液压系统的冷却 •减速机、发动机、电动机的冷却 •机电装置的温度控制 · · · · ·
传热学的任务
研究增强或削弱的传热技术 确定温度分布和控制温度分布
散 热 器
飞行器 温度场 分析
热力 管道
齿轮 热处理
具体事例
冶金工业：
钢铁公司
连续铸 钢
烧结设备
烧结机台车的温度场、热应力计算、热蠕变的防止
钢水包
钢包的耐火层设计，热损失计算
机械制造：
快 速 锻 造 设 备
锻件的加热
机械制造：
磨削加工
热能工程领域
热 电 厂
航空航天
火箭发射
返回舱
卫星与空间站热控制
超高音速飞行器（Ma=10）
重返大气层飞行器热力耦合分析
几何模型
热传导分析得到的温度场
热力耦合分析得到的应力场及安全性评估
Mises应力 安全性评估
微电子：
电 子 芯 片 冷 却 、 纳 米 器 件 、 装 置 温 度 控 制
电子系统的温度控制对于使用可靠性至关重要
节约能源、建设环境友好住宅是当代一个重要课题
民生：
机械设计及理论学科相关专业中的传热学应用：
传 热 学
Heat Transfer
冶金机械系 机 械 学 院
张兴中
教材： 《传热学》张兴中 等编著 国防工业出版社 参考书： 《传热学》杨世铭、陶文铨编著, 第三、四版 《Heat Transfer》 J. P. Holman 第九版 《传热学》戴锅生 《传热学》章熙民 等编著，第四版
第一章
绪论
•烧结、高炉、炼钢、连铸设备的冷却
•机床切削加工时的冷却、温度控制 •液压系统的冷却 •减速机、发动机、电动机的冷却 •机电装置的温度控制 · · · · ·
传热学的任务
研究增强或削弱的传热技术 确定温度分布和控制温度分布
散 热 器
飞行器 温度场 分析
热力 管道
齿轮 热处理
具体事例
冶金工业：
钢铁公司
连续铸 钢
烧结设备
烧结机台车的温度场、热应力计算、热蠕变的防止
钢水包
钢包的耐火层设计，热损失计算
机械制造：
快 速 锻 造 设 备
锻件的加热
机械制造：
磨削加工
热能工程领域
热 电 厂
航空航天
火箭发射
返回舱
卫星与空间站热控制
超高音速飞行器（Ma=10）
重返大气层飞行器热力耦合分析
几何模型
热传导分析得到的温度场
热力耦合分析得到的应力场及安全性评估
Mises应力 安全性评估
微电子：
电 子 芯 片 冷 却 、 纳 米 器 件 、 装 置 温 度 控 制
电子系统的温度控制对于使用可靠性至关重要
节约能源、建设环境友好住宅是当代一个重要课题
民生：
机械设计及理论学科相关专业中的传热学应用：
传 热 学
Heat Transfer
冶金机械系 机 械 学 院
张兴中
教材： 《传热学》张兴中 等编著 国防工业出版社 参考书： 《传热学》杨世铭、陶文铨编著, 第三、四版 《Heat Transfer》 J. P. Holman 第九版 《传热学》戴锅生 《传热学》章熙民 等编著，第四版
第一章
绪论
《传热学》杨世铭-陶文铨-
30
2. 非稳态导热的正规状况阶段的解 对无限大平板
F0 a 2
当 F0 0.2 取级数的首项，板中心温度， 误差小于1%
2sin 1 ( , ) x F cos( 1 )e 0 1 sin 1 cos 1
(0, ) m ( ) 2 sin 1 e 0 0 1 sin 1 cos 1
r h Bi rh 1 h
无量纲数
当 Bi 时， r rh ，因此，可以忽略对流换热热阻
当 Bi 0时， r rh ，因此，可以忽略导热热阻
？
？
0 Bi
9
Bi 准则对温度分布的影响
0
t t0 0
3
2
（微细热电偶、薄膜热电阻）
当 4 时， 1.83% hA 0 Vc
工程上认为 =4 Vc / hA时 导热体已达到热平衡状态
18
3 瞬态热流量：
Φ ( ) hA(t ( ) t ) hA hA 0 e
hA Vc
W
导热体在时间 0~ 内传给流体的总热量：
0
Biv Fov
应用集总参数法时，物体过余温度的变化曲线
17
如果导热体的热容量（ Vc ）小、换热条件好（h大），
那么单位时间所传递的热量大、导热体的温度变化快，时
间常数 ( Vc / hA) 小。 对于测温的热电偶节点，时间常数越小、说明热电偶对
流体温度变化的响应越快。这是测温技术所需要的
(3) 求解方法： 分析解法、近似分析法、数值解法
分析解法： 分离变量法、积分变换、拉普拉斯变换 近似分析法： 集总参数法、积分法 数值解法： 有限差分法、蒙特卡洛法、有限元法、 分子动力学模拟
2. 非稳态导热的正规状况阶段的解 对无限大平板
F0 a 2
当 F0 0.2 取级数的首项，板中心温度， 误差小于1%
2sin 1 ( , ) x F cos( 1 )e 0 1 sin 1 cos 1
(0, ) m ( ) 2 sin 1 e 0 0 1 sin 1 cos 1
r h Bi rh 1 h
无量纲数
当 Bi 时， r rh ，因此，可以忽略对流换热热阻
当 Bi 0时， r rh ，因此，可以忽略导热热阻
？
？
0 Bi
9
Bi 准则对温度分布的影响
0
t t0 0
3
2
（微细热电偶、薄膜热电阻）
当 4 时， 1.83% hA 0 Vc
工程上认为 =4 Vc / hA时 导热体已达到热平衡状态
18
3 瞬态热流量：
Φ ( ) hA(t ( ) t ) hA hA 0 e
hA Vc
W
导热体在时间 0~ 内传给流体的总热量：
0
Biv Fov
应用集总参数法时，物体过余温度的变化曲线
17
如果导热体的热容量（ Vc ）小、换热条件好（h大），
那么单位时间所传递的热量大、导热体的温度变化快，时
间常数 ( Vc / hA) 小。 对于测温的热电偶节点，时间常数越小、说明热电偶对
流体温度变化的响应越快。这是测温技术所需要的
(3) 求解方法： 分析解法、近似分析法、数值解法
分析解法： 分离变量法、积分变换、拉普拉斯变换 近似分析法： 集总参数法、积分法 数值解法： 有限差分法、蒙特卡洛法、有限元法、 分子动力学模拟
传热学第一章.
物体内部存在温差，或具有温差的物体直接接触。 可发生在任何物质的任何地点(固体、液体、气体) 传热形式：依靠分子、原子以及自由电子等微观粒
子的热运动而传递——微观过程，不产生宏观位移。
2017/10/12
14
导热机理
气体：气体分子不规则运动时相互碰撞的结果
导电固体：自由电子运动 非导电固体：晶格结构振动
传 热 学
Heat Transfer
青岛科技大学 热能与动力工程专业
2017/10/12
1
考核方法
平时成绩: 30% (包括：出勤 及作业) 期末考试: 70%
2017/10/12
2
教材
《传热学》杨世铭 陶文铨 第四版
参考书
《传热学》杨世铭 陶文铨 第三版
《传热学》陈维汉 许国良编著版
《Heat Transfer》J.P.Holman 8th edition 《数值传热学》陶文铨 第二版
2017/10/12 3
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 §1-4 传热学发展简史
2017/10/12
4
§1-1 传热学概述
一、传热学（Heat Transfer）
研究温差引起的热量传递规律的一门科学 研究：机理、规律、模型、实验
特点：实用性强、涉及面广
本质：温差——热量传递的推动力 热力学第二定律 热量可以自发的由高温热源传给低温热源。 可见有温差必有传热。
2017/10/12
5
分类：稳态过程和非稳态过程
就物体温度与时间的依存关系而言,可以
分为稳态过程和非稳态过程
物体中各点的温度不随时间而改变的热传递过程
传热学 第一二章49页
A 气体的导热系数 气 体 0.0 ~00W .6 6 (m K)
特点：(a) 气体的导热系数基本不随压力的改变而变化 (b) 随温度的升高而增大 (c) 随分子质量减小而增大
B 液体的导热系数 液 体 0.~ 007.W 7(m C)
特点：(a) 随压力的升高而增大 p
A
A
AA
传热学 （Heat Transfer）
《传热学》杨世铭、陶文铨编著，第三版
《传热学》
《传热学》 一． 序论 二． 导热基本定律及稳态导热 三． 非稳态导热 四． 导热问题的数值算法 五． 对流换热 六． 凝结与沸腾换热 七． 热辐射基本定律及物体的辐射换热 八． 辐射换热的计算 九． 传热过程分析与换热器热计算
hΦ(A (twt))W (m 2K)
—— 当流体与壁面温度相差1度时、每单位壁面面积上、单位时 间内所传递的热量
影响h因素：流速、流体物性、壁面形状大小等
(3) 对流换热热阻 Φ t t qtt
1(h)ARh 1h rh
Rh1(h)A[CW ]
rh1h [m2CW ]
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 液 固 体 体 气体
(3) 一维稳态导热及其导热热阻
q 0 d x ttw w 1 2d t q tw 1 tw 2
ΦA dt
dx
Fourier 定律：
(2) 对流换热 A th
Newton 冷却公式：
(3) 热辐射
AT4
Stenfan-Boltzmann 定律：
[整理版]815传热学
![[整理版]815传热学](https://img.taocdn.com/s3/m/951f390ca9114431b90d6c85ec3a87c240288a7b.png)
815 传热学《传热学》（第四版）或（第五版）,章熙民、任泽霈、梅飞鸣编著,中国建筑工业出版社；《传热学》（第三版）,杨世铭，陶文铨编著,高等教育出版社基本要求1.掌握热量传递的三种基本方式及传热过程所遵循的基本规律，学会对传热过程进行分析和计算的基本方法。
2.掌握导热的基本规律。
能对无内热源的简单几何形状物体，在常物性条件下的稳态导热和传热过程进行熟练的分析计算。
较深刻地了解物体在被持续加热或冷却时的温度场及热流随时间而变化的规律。
能应用集总参数法和诺模图来计算在对流边界条件下的非稳态导热问题。
3.较深刻地了解各种因素对对流换热的影响。
对受迫对流换热、自然对流换热现象的物理特征及有关准则有正确的理解。
对相变换热现象特征有所了解，并能运用准则方程进行计算。
4.掌握热辐射的基本定律。
熟悉由透明介质所隔开的物体表面辐射换热的基本计算方法。
对气体辐射换热的特性和特征有所了解。
5.掌握换热器的两种基本计算方法：对数平均温度差法和传热效率-单元数法。
基本内容绪论1．传热学的研究对象及其应用介绍。
2．热量传递的三种基本方式：导热、对流和辐射。
3．传热过程与传热系数。
第一章导热理论基础1．导热基本概念。
温度场。
温度梯度。
傅里叶定律。
2．导热系数。
3．导热微分方程。
4．导热过程的单值性条件。
第二章稳态导热1．通过单平壁和复合平壁的导热。
2．通过单圆筒壁和复合圆筒壁的导热。
临界热绝缘直径。
3．通过肋壁的导热，肋片效率。
4．通过接触面的导热。
5．二维稳态导热问题。
第三章非稳态导热1．非稳态导热过程的特点。
2．对流换热边界条件下非稳态导热，诺模图，集总参数法。
3．常热流通量边界条件下非稳态导热。
第四章导热问题数值解1．泰勒级数法和热平衡法。
2．导热问题的数值计算，节点方程的建立及求解。
3．非稳态导热问题的数值计算，显式差分格式及其稳定性，隐式差分格式。
第五章对流换热分析1．对流换热过程和影响对流换热的因素。
对流换热过程微分方程式。
《传热学》第1章_绪论总结
8
第1章 绪论
1.1.2 传热学在科学技术各领域中的应用
传热问题的种类: 强化传热：在一定的条件下(温差、体积、重量、泵能等)增加所
传递的能量。
削弱传热：在一定的温差下使热量的传递减到最小。 温度控制：对热量传递过程中物体关键部位的温度进行控制。 传热学基本技能: 了解概念：了解传热学课程中的基本概念，并且能够利用这些概
12
第1章 绪论
导热系数
表征材料导热性能优劣的参数，是一种物性参数，与材料 种类和温度有关。
金属 液体 气体
一维稳态导热公式：
《泰坦尼克号》
单位时间通过单位面积传递的热量称为热流密度，用字母q表 示，它与热流量 之间的关系表示为：
q Φ dt W 2 A dx m
• 考核办法：
• 平时成绩: 30% (包括：出勤15、作业15) • 期末考试: 70% (闭卷)
6
第1章 绪论
1.1 传热学的研究内容及其在科学技术和工程中的应用
1.1.1 什么是传热学 定义：研究由温差引起的热能传递规律的科学。 解释：
温差是传热学研究的推动力，热力学第二定律：“凡是有温 差存在的地方，就有热能自发地从高温物体向低温物体传递”。 热能传递规律是指单位时间内所传递的热量与物体中相应的 温度差之间的关系。 科学是指能够利用准确的数学表达式明确地描述热能传递规 律，并能利用这些知识测试、控制和优化热量传递过程。
dt W Φ A dx
tw2
0
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成正比，称为 Fourier定律(速率方程)。其中：
x
图1-2 一维稳态平板内导热
负号表示热量由高温处到低温处传递;:热流量,单位时间传递的 热量[W]; A:垂直于导热方向的截面积[m2];:导热系数(热导率) [W/(m·K)]。
第1章 绪论
1.1.2 传热学在科学技术各领域中的应用
传热问题的种类: 强化传热：在一定的条件下(温差、体积、重量、泵能等)增加所
传递的能量。
削弱传热：在一定的温差下使热量的传递减到最小。 温度控制：对热量传递过程中物体关键部位的温度进行控制。 传热学基本技能: 了解概念：了解传热学课程中的基本概念，并且能够利用这些概
12
第1章 绪论
导热系数
表征材料导热性能优劣的参数，是一种物性参数，与材料 种类和温度有关。
金属 液体 气体
一维稳态导热公式：
《泰坦尼克号》
单位时间通过单位面积传递的热量称为热流密度，用字母q表 示，它与热流量 之间的关系表示为：
q Φ dt W 2 A dx m
• 考核办法：
• 平时成绩: 30% (包括：出勤15、作业15) • 期末考试: 70% (闭卷)
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第1章 绪论
1.1 传热学的研究内容及其在科学技术和工程中的应用
1.1.1 什么是传热学 定义：研究由温差引起的热能传递规律的科学。 解释：
温差是传热学研究的推动力，热力学第二定律：“凡是有温 差存在的地方，就有热能自发地从高温物体向低温物体传递”。 热能传递规律是指单位时间内所传递的热量与物体中相应的 温度差之间的关系。 科学是指能够利用准确的数学表达式明确地描述热能传递规 律，并能利用这些知识测试、控制和优化热量传递过程。
dt W Φ A dx
tw2
0
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成正比，称为 Fourier定律(速率方程)。其中：
x
图1-2 一维稳态平板内导热
负号表示热量由高温处到低温处传递;:热流量,单位时间传递的 热量[W]; A:垂直于导热方向的截面积[m2];:导热系数(热导率) [W/(m·K)]。
传热学-第一章
传热学
教 师：常国峰 联系方式：changguofeng@
crxnrjcsjs@ b204a112
参考书
教材: 《传热学》 杨世铭、 陶文铨编著，第三版
《传热学》 章熙民 第五版
考核方法
平时成绩: 作业、出勤 30% 期末考试: 70%
传热学的地位
A dx
说明：傅立叶定律又称导热基本定律，式（1-1）、（1-2） 是一维、稳态导热时傅立叶定律的数学表达式。
• d ）导热系数λ • 表征材料导热性能优劣的参数，是物性参数，单位：w/(m·k) 。
不同材料的导热系数值不同，即使同一种材料导热系数值与温度 等因素有关。
金属 非金属固体 液体 气体
排气带走的热量： 5%
需要冷却的热量： 45%
工作温度：60℃～80℃
Hale Waihona Puke 燃料电池机械能：33%
排气带走的热量： 33%
需要冷却的热量： 33%
工作温度：100℃～120℃
传统内燃机
动力蓄电池热管理
进风口 离心风扇
风道
电池组
出风口
5 传热过程的分类（从热量传递的角度）
稳 态: 系统中各点的温度不随时间而改变的过程； 非稳态: 系统中各点的温度随时间而变化；
(2) 在下列技术领域大量存在传热问题
动力、化工、制冷、建筑、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
(3) 在传统汽车中的应用 热应力、热变形、材料性质的改 变、材料工作特性的改变、节能 、舒适
内燃机水冷系统 内燃机风冷系统
§1-1概 述
1.传热学研究内容
传热学是研究热量传递规律的学科，研究热量传递的机理、 规律、计算和测试方法。 热量传递过程的推动力：温差
教 师：常国峰 联系方式：changguofeng@
crxnrjcsjs@ b204a112
参考书
教材: 《传热学》 杨世铭、 陶文铨编著，第三版
《传热学》 章熙民 第五版
考核方法
平时成绩: 作业、出勤 30% 期末考试: 70%
传热学的地位
A dx
说明：傅立叶定律又称导热基本定律，式（1-1）、（1-2） 是一维、稳态导热时傅立叶定律的数学表达式。
• d ）导热系数λ • 表征材料导热性能优劣的参数，是物性参数，单位：w/(m·k) 。
不同材料的导热系数值不同，即使同一种材料导热系数值与温度 等因素有关。
金属 非金属固体 液体 气体
排气带走的热量： 5%
需要冷却的热量： 45%
工作温度：60℃～80℃
Hale Waihona Puke 燃料电池机械能：33%
排气带走的热量： 33%
需要冷却的热量： 33%
工作温度：100℃～120℃
传统内燃机
动力蓄电池热管理
进风口 离心风扇
风道
电池组
出风口
5 传热过程的分类（从热量传递的角度）
稳 态: 系统中各点的温度不随时间而改变的过程； 非稳态: 系统中各点的温度随时间而变化；
(2) 在下列技术领域大量存在传热问题
动力、化工、制冷、建筑、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
(3) 在传统汽车中的应用 热应力、热变形、材料性质的改 变、材料工作特性的改变、节能 、舒适
内燃机水冷系统 内燃机风冷系统
§1-1概 述
1.传热学研究内容
传热学是研究热量传递规律的学科，研究热量传递的机理、 规律、计算和测试方法。 热量传递过程的推动力：温差
传热学杨世铭
面向21世纪课程教材
传热学 第四版
杨世铭 陶文铨 编著 尹华杰 课件制作 高等教育出版社
第二章 稳态热传导
传热学研究达到工程应用的两个基本目的
能准确地计算所研究问题中传递的热流量 能准确地预测所研究系统中的温度分布
本章主要研究的问题
导热问题的基本方程 稳态导热问题的分析解法
导热基本定律—傅立叶定律
均匀、各向同性导热材料 均匀、各向异性导热材料 不均匀但每个区域中各向同性导热材料 不均匀且各向异性导热材料
导热问题的数学描写
导热微分方程式
根据能量守恒定律与傅立叶定律，建立导热物体 中的温度场应当满足的数学关系式
任意微元平行六面体的能量守恒
x、y、z微元面导入微元体的热流量
x
t x
物体各点的温度随时间变动
导热基本定律—傅立叶定律
温度场
等温面与等温线 温度场中同一瞬间同温度各点连成的面
称为等温面；在任何一个二维截面上等温面 表现为等温线 等温线的特点
物体中的任一条等温线要么形成一个封 闭曲线，要么终止在物体表面上，它不会与 另一条等温线相交。等温线的疏密可直观地 反映出不同区域导热热流密度的相对大小
0时 tw f1
第二类边界条件 规定了边界上的热流密度值
0时
t
n w
f2
第三类边界条件 规定了边界上物体与周围流
体间的表面传热系数h及周围流体的温度tf
各类物体的导热机理
气体的导热机理： 气体的温度越高，其分子的运动动能越大，不
同能量水平的分子相互碰撞，使热量从高温处传 到低温处。即气体分子的不规则热运动，相互碰 撞的结果。
导热基本定律—傅立叶定律
各类物体的导热机理
导电固体的导热机理： 导电固体中有相当多的自由电子，它们在晶格
传热学 第四版
杨世铭 陶文铨 编著 尹华杰 课件制作 高等教育出版社
第二章 稳态热传导
传热学研究达到工程应用的两个基本目的
能准确地计算所研究问题中传递的热流量 能准确地预测所研究系统中的温度分布
本章主要研究的问题
导热问题的基本方程 稳态导热问题的分析解法
导热基本定律—傅立叶定律
均匀、各向同性导热材料 均匀、各向异性导热材料 不均匀但每个区域中各向同性导热材料 不均匀且各向异性导热材料
导热问题的数学描写
导热微分方程式
根据能量守恒定律与傅立叶定律，建立导热物体 中的温度场应当满足的数学关系式
任意微元平行六面体的能量守恒
x、y、z微元面导入微元体的热流量
x
t x
物体各点的温度随时间变动
导热基本定律—傅立叶定律
温度场
等温面与等温线 温度场中同一瞬间同温度各点连成的面
称为等温面；在任何一个二维截面上等温面 表现为等温线 等温线的特点
物体中的任一条等温线要么形成一个封 闭曲线，要么终止在物体表面上，它不会与 另一条等温线相交。等温线的疏密可直观地 反映出不同区域导热热流密度的相对大小
0时 tw f1
第二类边界条件 规定了边界上的热流密度值
0时
t
n w
f2
第三类边界条件 规定了边界上物体与周围流
体间的表面传热系数h及周围流体的温度tf
各类物体的导热机理
气体的导热机理： 气体的温度越高，其分子的运动动能越大，不
同能量水平的分子相互碰撞，使热量从高温处传 到低温处。即气体分子的不规则热运动，相互碰 撞的结果。
导热基本定律—傅立叶定律
各类物体的导热机理
导电固体的导热机理： 导电固体中有相当多的自由电子，它们在晶格
传热学教学 第一章
工程热力学研究平衡过程（冷热介质的温差逐渐趋于无限小） 和可逆过程（理想过程），传热学研究的是非平衡过程和不可 逆过程（有能量损失和耗散）
2020/1/11
9
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。
传热学 = 热科学(Thermal Science)
关心的是热量传 递的过程，即热 量传递的速率。
q：热流密度，单位时间通过单位面积传递的热量 A：垂直于导热方向的截面积
平壁的厚度[m]；
热导率(导热系数)
平壁两侧壁温之差 C
tf2, h2
2020/1/11
16
热导率 (导热系数) (Thermal conductivity)
单位厚度(1m)、单位温度差（1K）物体，在它的单位面 积上(1m2)、每单位时间(1s)的导热量(J)。
工程热力学不考虑能量传递过程所需要的时间，研究热力过程 进行的条件、方向和深度，研究能量转换和传递的数量关系和 能量利用的品质；传热学则引入时间的概念，研究在不同方式 下热量传递的动态过程，研究热力设备在单位时间内传递热量 的效能。
工程热力学不考虑热力设备在不同地点的参数变化，研究热力 过程的起始点的状态参数变化；传热学则引入空间的概念，研 究热力设备场空间的物理参数。
黑体在单位时间内向外发出的辐射能：
— 黑体表面的绝对温度（热力学温度）K
— 斯蒂芬-玻尔兹曼常数，或称黑体辐射常数
— 黑体辐射表面积 [m2 ]
一切实际物体辐射能力都小于同温度下的黑体
AT 4 [W]
— 实际物体表面的发射率（黑度），0~1；与物体 的种类、表面状况和温度有关
22
对流换热
2020/1/11
9
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。
传热学 = 热科学(Thermal Science)
关心的是热量传 递的过程，即热 量传递的速率。
q：热流密度，单位时间通过单位面积传递的热量 A：垂直于导热方向的截面积
平壁的厚度[m]；
热导率(导热系数)
平壁两侧壁温之差 C
tf2, h2
2020/1/11
16
热导率 (导热系数) (Thermal conductivity)
单位厚度(1m)、单位温度差（1K）物体，在它的单位面 积上(1m2)、每单位时间(1s)的导热量(J)。
工程热力学不考虑能量传递过程所需要的时间，研究热力过程 进行的条件、方向和深度，研究能量转换和传递的数量关系和 能量利用的品质；传热学则引入时间的概念，研究在不同方式 下热量传递的动态过程，研究热力设备在单位时间内传递热量 的效能。
工程热力学不考虑热力设备在不同地点的参数变化，研究热力 过程的起始点的状态参数变化；传热学则引入空间的概念，研 究热力设备场空间的物理参数。
黑体在单位时间内向外发出的辐射能：
— 黑体表面的绝对温度（热力学温度）K
— 斯蒂芬-玻尔兹曼常数，或称黑体辐射常数
— 黑体辐射表面积 [m2 ]
一切实际物体辐射能力都小于同温度下的黑体
AT 4 [W]
— 实际物体表面的发射率（黑度），0~1；与物体 的种类、表面状况和温度有关
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对流换热
相关主题
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21.05.2020
5
生活实例
※为什么水壶的把手要包上橡胶？
※若房间里气体的温度在夏天和冬天都保持20℃，
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？
※暖房子工程的意义？
21.05.2020
6
The Urban Heat Island Effect
人居环境与城市规划
21.05.2020
21.05.2020
23
(5)导热系数 (thermal conductivity) 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。
金 属 非金 属 液 固 体 体 气体
(6)一维稳态导热及导热热阻
如图1-2所示，稳态 q = const，于是积分Fourier定律公
式，有：
热量传递的三种基本方式：热传导、热对流和热辐射。
1. 热传导(heat conduction)
(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能传递现象，简称导热。
(2)物质的属性：可以在固体、液体、气体中发生 (3)导热的特点：a 必须有温差；b 物体直接接触；c
强化传热，即在一定条件下增加所传递的热量； 削弱传热，即在一定的温差下使热量的传递减到
最小； 温度控制，满足生产产品或设备安全运行要求。
动力、化工、制冷、建筑、机械制造、新能源、微电子、核
能、航空航天、微机电系统（MEMS）、纳机电系统
（NEMS)、新材料、军事科学与技术、生命科学与生物技
术…
W/m2
上式称为Fourier定律，称为导热基本定律，上式是
一维稳态导热时Fourier定律的数学表达式。其中：
一维稳态平板内导热
：热流量（heat transfer rate )，单位时间传递的热量[W]；
q：热流密度( heat flux )，单位时间通过单位面积传递的热量； A：垂直于导热方向的截面积[m2]； ：导热系数（热导率, thermal conductivity）[W/( m .K)]。
依靠分子、原子及自由电子等微观粒子热运动而传递 热量；d 在引力场下单纯的导热只发生在密实固体中。
21.05.2020
21
气体的导热：由于分子的热运动和相互碰撞时 发生的能量传递
21.05.2020
22
(4)导热的基本定律：
1822年，法国数学家Fourier:
Φ A dt
dx
W
qΦdt
A dx
c 生物医学：肿瘤高温热疗；生物芯片；组织与器
官的冷冻保存
d 军 事：飞机、坦克；激光武器；弹药贮存
e 制 冷：跨临界二氧化碳汽车空调/热泵；高温
水源热泵
f 新 能 源：太阳能；燃料电池
21.05.2020
12
电子器件冷却
21.05.2020
13
航天飞行器
21.05.2020
14
航空母舰
21.05.2020
21.05.2020
2
第一章 绪 论
CHAPTER 1: Introduction
21.05.2020
3
§1.1 传热学的研究内容及其
在科学技术和工程中的应用
1. 传热学的研究内容
(1) 研究由温差引起的热能传递规律的科学（单位
时间内传递热量与物体温差之间的关系，以及不同条
件下物体中各点的温度分布） 具体来讲主要有热量传递的机理、规律、计算 和测试方法（传递过程中的热能称为热量）
15
21.05.2020
航空发动机高温 叶片冷却
高压透平工况：
•气体温度1800K •叶片温度1200K •冷却气体800K
16
冷却技术失效时
21.05.2020
17
超临界直流锅炉
21.05.2020
18
新材料
21.05.2020
19
压水堆核电站示意图
21.05.2020
20
§1.2 热能传递的三种基本方式
※成绩分布 考试成绩 平时成绩
70分 30分
其中，平时成绩含出勤、作业、实验。
※教材： 《传热学》（第四版） 杨世铭，陶文铨编 高等教育出版社
21.05.2020
1
作业:
1-9, 1-12, 1-20 2-4, 2-9, 2-14, 2-18, 2-50, 2-55 3-10, 3-13, 3-21 5-3, 5-8, 5-20 6-7, 6-14, 6-41 8-6, 8-8, 8-20 9-6, 9-23, 9-30
21.05.2020
11Leabharlann a 航空航天：高温叶片气膜冷却与发汗冷却；火箭 推力室的再生冷却与发汗冷却；卫星与空间站热控制； 空间飞行器重返大气层冷却；超高音速飞行器 （ Ma=10 ） 冷 却 ； 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
b 微电子： 电子芯片冷却
铁块, M1 300oC
3. 传热学与工程热力学的关系
热力学 + 传热学 = 热科学
水，M2 20oC
系统从一个平衡 态到另一个平衡 态的过程中传递 热量21的.05.多202少0 。
关心的是热量传 递的过程，即热 量传递的速率。
*稳态过程与非稳态过程
*热力学第一、二定律为 研究基础
10
4. 传热学在科学技术各个领域中的应用
21.05.2020
4
(2) 热量传递过程的推动力：温差(temperature difference)
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
温差是热量传递的推动力
(3) 传热学的基本任务 求解热量传递速率( heat transfer rate )
求解温度分布( temperature distribution )
q 0 d x ttw w 1 2d t q tw 1 tw 2
导热热阻
q
t w1
tw2
21.05.2020
conduction resistance
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例 题 1-1
例题 1-1 一块厚度δ=50 mm 的平板， 两侧表面分别维 持在 tw 130 oC ,0 tw 210 oC .0试求下列条件下的热流密度。
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工程实例几何尺度
21.05.2020
micro-eletrome chanical system nano-eletro mechanical system
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工程实例时间尺度
21.05.2020
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2. 传热学研究中连续介质的假定
假定所研究的物体中的温度、密度、速度、压力等
物理参数都是空间的连续函数。