传热
传热的基本概念及三种基本方式特点、区别和联系。
传热的基本概念及三种基本方式特点、区别和联系。
摘要：一、传热基本概念二、传热三种基本方式特点三、传热三种基本方式区别四、传热三种基本方式联系正文：传热是物体之间由于温度差异而发生的能量传递现象。
在工程、自然界和日常生活中，传热现象无处不在。
根据热力学原理，传热主要有三种基本方式：热传导、热对流和热辐射。
一、传热基本概念1.热传导：热传导是指在温度不同的物体之间，由于分子内能的碰撞和传递，使热量从高温端传递到低温端的过程。
热传导通常发生在固体中，尤其是金属材料。
2.热对流：热对流是指在流体（如气体和液体）中，因温度差异产生的密度差导致流体发生运动，从而实现热量传递的过程。
热对流主要包括自然对流和强制对流两种。
3.热辐射：热辐射是指物体在较高温度下，由于分子、原子或自由电子的热运动产生的电磁波向外传播的过程。
热辐射可以在真空中进行，无需介质。
二、传热三种基本方式特点1.热传导：速度快，能量损失小，适用于固体材料之间的热量传递。
2.热对流：速度较快，能量损失较大，适用于流体之间的热量传递。
3.热辐射：速度最快，能量损失较大，适用于真空中的热量传递。
三、传热三种基本方式区别1.传播介质：热传导和热对流需要介质，而热辐射无需介质，可在真空中进行。
2.温度差异：热传导和热对流需要温度差异，而热辐射可以在温度相同的情况下发生。
3.能量损失：热传导和热对流能量损失较小，热辐射能量损失较大。
四、传热三种基本方式联系1.联合传热：在实际工程和自然界中，传热过程往往是多种方式共同作用的结果。
如太阳能热水器中，太阳辐射与热传导、热对流共同完成热量传递。
2.转换关系：在一定条件下，一种传热方式可以转换为另一种传热方式。
如在热机中，热辐射转换为热传导，进而转换为热对流。
传热的三种方式
第6章传热1、传热过程有哪三种基本方式？答：（1）间接换热，（2）直接换热，（3）蓄热式换热。
2、传热按机理分为哪几种？答：（1）热传导，（2）热对流，（3）热辐射。
3、物体的导热系数与哪些主要因素有关？答：与物体材料的组成、结构、温度、湿度、压强及聚集状态等因素有关。
4、流体流动对传热的贡献主要表现在哪儿？答：流体在垂直于传热方向上的流动，可以增加传热方向上的温度梯度，尤其是湍流时，使得传热方向上的温度梯度仅存在于流动边界层内，故温度梯度数值有很大的增加，根据傅立叶热传导定律可知，在温度梯度方向上的传热速率有了很大增加。
流体在平行于传热方向上的同向流动对于传热的作用是明显的，流体的质点运动携带了热量，使得传热速率可有很大增加。
5、自然对流中的加热面与冷却面的位置应如何放才有利于充分传热？答：将加热面水平方向置于底部，加热面水平方向置于顶部，有利于自然环流。
6、液体沸腾的必要条件有哪两个？答：（1）达到一定的过热度，（2）有利于形成较多的气泡核心。
7、工业沸腾装置应在什么沸腾状态下操作？为什么？答：应在什么核状沸腾状态下操作，因为此状态下，对流传热系数大，操作状态安全稳定。
8、沸腾给热的强化可以从哪两方面着手？答：（1）加热表面，易于形成更多的汽化核心，（2）沸腾液体，在液体中加入少量的添加剂改变沸腾液体的表面张力。
9、蒸汽冷凝时为什么要定期排放不凝性气体？答：在冷凝液膜表面上的不凝性气体膜，导热系数很小，热阻值大，直接影响蒸汽冷凝传热速率，故应定期排放不凝性气体。
10、为什么低温时热辐射往往可以忽略，而高温时热辐射则往往成为主要的传热方式？答：根据斯蒂芬-波尔茨曼定律，物体对外辐射能量的总能力E与其绝对温度的4次方成正比，故在物体处于低温时热辐射往往可以忽略，而高温时热辐射则往往成为主要的传热方式。
11、影响辐射传热的主要因素有哪些？答：（1）高温物体绝对温度的4次方与低温物体绝对温度的4次方之差，（2）高温物体的黑度值及低温物体的黑度值，（3）高温物体与低温物体的位置关系。
传热的三种基本方式
2021/10/24
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
2021/10/24
3、辐射
物体受热引起内部原子激发，将热能转变为辐射能以电磁波 形式向周围发射，当遇到另一个能吸收辐射能的物体时，辐 射能部分或全部被吸收又重新变为热能。 物体受热而发出辐射能的过程称为热辐射 特点：热辐射不需要任何介质作媒介，即可在真空中传播。 物体温度↑，热辐射能力↑。传热的三种基本方式 Nhomakorabea1、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
2021/10/24
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。
传热的三种基本方式
式中
q Q A
A──总传热面积
二、定态与非定态传热
非定态传热 Q,q, t f x, y, z,
定态传热 Q,q, t f x, y, z
t 0
返回
三、冷、热流体通过间壁的传热过程
T1
t2
(1)热流体 Q1(对 流) 管壁内侧
对流 导 对流
返回
4.1.3 冷、热流体的接触方式
一、直接接触式
板式塔
返回
填料塔
返回
凉水塔
返回
二、蓄热式
低温流体
优点： • 结构较简单 • 耐高温
高温流体
缺点： • 设备体积大 • 有一定程度的混合
t2
冷流体t1
T2
传热面为内管的表面积
返回
（2）列管换热器
热流体T1
返回
二、对流 流体内部质点发生相对位移的热量传递过程。 • 自然对流：由于流体内温度不同造成的浮升力
引起的流动。 • 强制对流：流体受外力作用而引起的流动。
对流传热：流体与固体壁面之间的传热过程。
三、热辐射 物体因热的原因发出辐射能的过程称为热辐射。
• 能量转移、能量形式的转化 • 不需要任何物质作媒介
返回
4.1.2 传热的三种基本方式
一、热传导 热量从物体内温度较高的部分传递到温度较低的部
分，或传递到与之接触的另一物体的过程称为热传导。 特点：没有物质的宏观位移
• 气体 分子做不规则热运动时相互碰撞的结果 • 固体 导电体：自由电子在晶格间的运动
非导电体：通过晶格结构的振动实现 • 液体 机理复杂
Q
热
(2)管壁内侧Q2( 热传导) 管壁外侧
4.1 传热概述及热传导
保温杯内胆与瓶身中间处于真空，
无气体分子，不导热。
27
4.2.1 傅立叶定律（Fourier's Law）
1.固体的导热系数
导热性能与导电性能密切相关，一般而言，良好的导电体必然是良好的导热体，
反之亦然。在所有固体中，金属的导热性能最好。 大多数金属的导热系数与金属温度和纯度有关，即
t ， λ
t 0
t 0
非稳态(非定常)传热：间歇生产过程，开、停车阶段。
Q , q, t f x , y , z
本章只讨论稳定传热
17
4.1.3 传热过程 热载体及其选择
选择原则
①载热体的温度易调节控制；
②载热体的饱和蒸气压较低，加热时不易分解； ③载热体的毒性小，不易燃、易爆，不易腐蚀设备；
《化工原理》
第4章 传热
4.1 传热概述及热传导
新课导入
热传递3种方式
热 传 导
热 对 流
热 辐 射
热量传递可以依靠其中的一种方式或几种方式同时进行，净的热流方向总是 从高温处向低温处流动。
2
4.1.1 传热的三种基本方式
热传导
若物体各部分之间借分子、原子和自由电子等微观粒子的热运动 传递热量的过程为热传导(又称导热)。
物质种类
气体
液体
非导固体
金属
绝热材料
W/(m﹒oC) 0.006～0.6 0.07～0.7
0.2～3.0
15～420
﹤0.25
26
4.2.1傅立叶定律（Fourier's Law）
从导热系数的角度分析一下，泡沫箱和保温杯的保温原理。
泡沫箱中存在大量微孔，填充
了大量空气，同时其自身为绝
传热
传ห้องสมุดไป่ตู้
热
第一节
概述
一、传热在化工生产中的应用 在有温度差的条件下，热自高温处向低温处传递的现象称 为热量传递过程，简称传热。用于冷热流体进行热量交换的 设备称为换热器或热交换器。 传热过程研究可分为两种类型：一是如何强化传热过程， 以求用较小的传热设备传递较多的热量；二是如何削弱传热 ，以减少热力设备或管道的热损失。 二、热量传递的基本方式 （一）热传导 热传导简称导热。物体各部分之间不发生宏观的相对位 移，在相互接触而温度不同的两物体之间，或同一物体温度 不同的各部分，仅由微观粒子位移、转动或震动等热运动而 引起的热量传递现象称为导热。
（1）流体在管内作强制对流时的准数关联式
（二）流体在圆形直管内作强制湍流时给热系数 当流体粘度小于两倍常温下水的粘度时
热传导
傅立叶定律指出：当物体内进行的是纯导热时，单位 时间内以导热方式传递的热量Q与温度梯度dt/dx及垂直于 导热方向的导热面积 S 成正比，若过程为一维导热，则有
dt Q S dx
式中 —导热系数，W/（mK）。 （二）导热系数 1、导热系数的物理意义及数值范围
导热系数的物理意义为单位温度梯度下的热通量，其 数值表示了物质的导热能力大小，是物质的物理性质之一 。 各种物质导热系数的数值范围很大，一般来说，金属 固体的导热系数最大，非金属固体的次之，液体的较小， 气体的最小。 2、影响导热系数的因素 （1） 固体的导热系数 纯金属的导热系数一般随温 度升高而减小，随其纯度增加而增大。非金属固体（建筑 材料或绝热材料）的导热系数随温度升高而增大，与其结 构紧密程度有关。结构越紧密，导热系数越大。 （2） 液体的导热系数 多数液态金属的导热系数随 温度升高而降低；常见的非金属液体中，除水和甘油以外 ，一般液体导热系数随温度升高略有减小。
传热
传 热
参考教材：《化工原理》金德仁编
主要内容：
第一节 传热基本概念
第二节 传热的类型及计算
第三节 换热器
重点内容：
•热量传递的三种基本方式
•传热基本方程、热负荷的计算
•传热温度差的计算 •常用换热器的结构及特点；使用与管理
•提高传热速率的途径
第一节
一、传热
基本概念
1.传热：热量的传递，由温度差引起。
1.列管式换热器的基本形式
（1）固定管板式—结构简单；但壳程检修和清 洗困难，易受损。 （2）U型管式换热器—高温高压下采用，但清 洗困难。
（3）浮头式换热器 管板一端不与壳体相连，可自由沿管长方向 浮动。当壳体与管束因温度差而引起热膨胀时， 管束连同浮头能在壳体内沿轴向自由伸缩，可 完全消除热应力。 特点：可完全消除热应力，便于清洗和检 修； 结构复杂，金属耗量较多，造价较高。 浮头——有一端管板不与外壳固定连接，该端 称为浮头。
• 矿物油—机油、汽缸油，加热均匀，不需加压， 来源广。
• 烟道气：加热温度超过500℃时采用。 • 电加热
冷却剂：
• 水
• 空气
3.传热温度差的计算
（1）恒温传热—冷热流体的温度都不变
生产实例：换热器一侧为液体沸腾， t不变；另一侧为饱和蒸汽冷凝，T不变。 则：△tm=T-t
（2）变温传热
• 一侧恒温，一侧变温
△tm=φ△t · m逆 △t
注意：1.一侧恒温，一侧变温时， 并流和逆 流的平均温度差相等。 2.两侧都变温时，尽管两流体的进出 口温度分别相同，但逆流时的平均温度差比 并流时的大。
例:某热交换器厂对一台新型换热器进行性能 测试。用冷水与热水进行热交换，热水的比热为 4.19kJ/kg℃
传热
第一节
传热
概述
导热
一、热量传递的三种基本方式
根据传热的机理不同，热量传递的基本方式分为三种： 对流 热辐射
1、热传导（又称导热）
当物体内部或两个直接接触的物体存在着温差时，由于分 子、原子和自由电子等微观粒子的热运动而引起热量的传递。 热量由高温部分传到低温部分，或从高温物体传到与之相接 触的低温物体，直到各部分温度相等为止，这种热量传递过 程称为导热。
ΔT=T1 –Tn+1
5、保温层的临界半径
t1----保温层内表面温度；tf----环境温度 r1、r2----分别为保温层内外壁半径； λ---为保温材料的导热系数 α---为对流传热系数；L---为管长
t1 t2
r1 r2
t1 t f r2 1 1 R1 R2 ln 2L r1 2Lr2
2、导热系数
dT A dx
（1）、固体的导热系数
大多数固体的导热系数与温度大致呈线性关系。 λ=λ0（1+αλt）
αλ-------温度系数
（2）液体的导热系数
液态金属：液态金属导热系数比一般液体高 液态金属导热系数随温度升高而降低。 其他液体：水的导热系数最大，除水和甘油等几种液体外，大多数 液体λ随温度升高略有减少，纯液体λ比混合液体一般要大一些。
第二节
一、热传导方程 1、傅立叶定律
热传导
T φ T2 x
dT A dx dT q dx
dT dx
T1
T
T+dT
dx
δ
温度梯度，表示热流方向温度变化的强度，温度梯 度越大，说明热流方向单位长度上的温差越大。
负号 表示热流方向与温度梯度方向相反,热量是沿温度 降低的方向传递.
第五章 传热
液体被加热时，(/w)0.14=1.05，液体被冷却时，(/w)0.14=0.95
16
2. 圆直管强制滞流
Nu=1.86(RePrdi/l)1/3(/w)0.14 定性温度、定性尺寸和 (/w)0.14的处理同上 3. 圆直管过渡流
先按湍流计算，然后乘以校正因数
j=1-6×105/Re1.8<1
流体垂直流过单管时表面传热系数的变化
19
Nu=CRenPr0.4
Re 50~80 80~5000 ≥5000 C 0.93 0.715 0.226 n 0.4 0.46 0.6
2. 流体垂直流过管束 Nu=CeRenPr0.4 C、e、n的值由下表确定：
20
列序 1 2 3 4
直列 n 0.6 0.65 0.65 0.65
2
Pr
c p l
三、流体无相变对流表面传热系数的关联式
（一）流体在管内强制对流时的对流传热系数 1．流体在圆形直管内强制湍流时的对流传热系数 Nu=0.023Re0.8Prn 定性温度：流体进出口温度的算术平均值 定性尺寸：管内径 流体被加热时，n=0.4 流体被冷却时，n=0.3 对高粘度流体（粘度大于水粘度的2倍），用： Nu=0.027Re0.8Pr1/3(/w)0.14 定性温度：流体进出口温度的算术平均值 定性尺寸：管内径
E Et
Et：透过的能量
E：被反射的能量
33
由能量衡算：
Ea E Et E
Ea E
E E
Et E
1
a t 1
几种物体的定义：
黑体
镜体
a=1 =0 t=0 →例:黑煤a=0.97
a=0 =1 t=0 →例:磨光的铜镜面=0.97 t=0 a+=1
热量传递篇--传热原理.
主要内容
一. 传热概述
1.传热过程
2.传热速率
二. 热传导
1. 傅立叶定律和导热系数 2. 一维稳态导热
三. 本讲小结
作业：习题19-1，19-3
一.传热概述
热力学第二定律指出，凡是有温度差存在的 地方，就必然有热量传递，故在几乎所有的 工业部门，如化工、能源、冶金、机械、建 筑等都涉及传热问题。 物料的预热和冷却 合理利用能源 可持续发展 减少热损失 煤与石油
115
1.16
125
0.11670来自0.350设T2、T3分别为耐火砖与硅藻土砖的界面温度、硅藻 土砖和石棉水泥砖的界面温度。依题意，知道热损失 即为由炉墙内向炉墙外的传热量，有： T1 Tn 1 495 60 q n 316 W / m 2 1137kJ /(m 2 h) 0.115 0.125 0.070 bi 1.16 0.116 0.350 i i 1
边界条件： x=0, t=T1 ; x=b, t=T2
T1 T2 T1 T2 Q A b b ( A)
传导距离越大，传 热面积和导热系数 越小，热阻越大。
2) 通过多层平壁的稳态热传导
T1 T2 T1 T2 Q 1 A b1 b1 (1 A) T2 T3 T2 T3 2 A b2 b2 (2 A)
推广到通过n层平壁的稳态热传导,
T1 Tn 1 Q n bi (i A) i 1 T1 Tn 1 q n bi
i 1
i
例题：锅炉炉墙由耐火砖、硅藻土砖和石棉水泥砖三层组 成，各层的厚度、导热系数由下表所示，炉墙内外表面的 温度分别为495℃ 和60℃ ，试求每平方米炉墙每小时的热 损失及各层界面上的温度。 耐火砖 厚度（mm） 导热系数 (w/(m2· K)) 解： 硅藻土砖 石棉水泥砖
传热三种方式
1•传导传热是指温度不同的物体直接接触，由于自由电子的运动或分子的运动而 发生的热交换现象。
温度不同的接触物体间或一物体中各部分之间热能的传递过程，称为传导传热。
传热过程中，物体的微观粒子不发生宏观的相对移动，而在其热运动相互振动或 碰撞中发生动能的传递，宏观上表现为热量从高温部分传至低温部分。
微观粒子 热能的传递方式随物质结构而异，在气体和液体中靠分子的热运动和彼此相撞， 在金属中靠电子自由运动和原子振动。
⑴对流传热是热传递的一种基本方式。
热能在液体或气体中从一处传递到另一处的过程。
主要计算分类对于宅瘟畀捲T 特担黑举为聲疑*ao2、多层平面壁的计算1、单层平壁的计算⑴序+购珅子连嘉荐挑扯ft qg 醴円畀…是由于质点位置的移动，使温度趋于均匀。
是液体和气体中热传递的主要方式。
但也往往伴有热传导。
通常由于产生的原因不同，有自然对流和强制对流两种。
根据流动状态，又可分为层流传热和湍流传热。
化学工业中所常遇到的对流传热，是将热由流体传至固体壁面（如靠近热流体一面的容器壁或导管壁等），或由固体壁传入周围的流体（如靠近冷流体一面的导管壁等）。
这种由壁面传给流体或相反的过程，通常称作给热。
定义对流仅发生于流体中，它是指由于流体的宏观运动使流体各部分之间发生相对位弯管中的对流传热⑴由于流体间各部分是相互接触的，除了流体的整体运动所带来的热对流之外，还伴生有由于流体的微观粒子运动造成的热传导。
在工程上，常见的是流体流经固体表面时的热量传递过程，称之为对流传热。
[2]对流传热通常用牛顿冷却定律来描述，即当主体温度为tf的流体被温度为tw 的热壁加热时，单位面积上的加热量可以表示为q=a（tw-tf），当主体温度为tf的流体被温度为tw的冷壁冷却时，有q=a（tf-tw）式中q为对流传热的热通量，W/m2 a 为比例系数，称为对流传热系数，W/（m2「C）。
牛顿冷却公式表明，单位面积上的对流传热速率与温差成正比关系。
传热基本知识
周期性传热
第二节 围护结构传热过程
特征
周期性传热
（1）平壁表面及内部任一点x处的温度，都会出现和 介质温度周期Z相同的简谐波动。 （2）从介质到壁体表面及内部，温度波动的振幅逐 渐减少，即Ae>Af>Ax。这种现象叫做温度波的衰减。
（3）从介质到壁体表面及内部，各个面出现最高温 度的时间向后推延，即Φ e<Φ f<Φ x。这种现象叫做温 度波动的相位延迟，亦即从外到内各个面出现最高温 度的时间向后推延。
物体表面间的辐射换热量主要取 决于各表面温度、吸热和辐射热 的能力及其它们之间的相互位置 关系。 平均角系数（Ψ）：用于反映两 个表面之间的位置关系，只由两 表面的面积和相互位置之间的几 何关系确定，和辐射量的大小无 关。角系数值在0~1之间。
辐射
12 Q12 / Q1 21 Q21 / Q2
第二章 传热学基本知识
传热基本方式
导热 对流 辐射
围护结构的传热过程
平壁的稳定传热 平壁的周期性传热
建筑材料的热工特性
轻质成型材料 空气间层 反射绝热材料
第一节 传热基本方式
1、导热机理
导热
导热是物体不同温度的各部分直接接触而发生的热传 递现象。 导热可产生于液体、气体和固体中。单纯的导热仅能 在密实固体中发生。 它是由于温度不同的质点（分子、原子或自由电子） 热运动而传送热量，只要物体内有温差就会有导热产 生。
第二节 围护结构传热过程
周期性传热
三、周期性热作用下围护结构的热特性指标 1、 材料蓄热系数（S）
定义
把某一匀质半无限厚材料 一侧受到周期性热作用时，迎 波面（直接受到外界热作用的 一侧表面）上接受的热流振幅 Aq0与该表面的温度振幅Af之比 称为材料的蓄热系数。
第四章 传热
i
i
注：对于圆筒壁的稳定热传导，通过各层的热传导 速率都是相同的，但是热通量不相等。
例 在一 60×3.5mm 的钢管外层包有两层绝热材料，里层为 40mm的氧化镁粉，平均导热系数是0.07W/m·℃，外层为20mm 的石棉层，其平均导热系数是0.15W/m·℃。现用热电偶测得管 内壁温度为500℃，最外层表面温度为80℃，管壁的导热系数是 45W/m·℃。试求每米管长的热损失及两层保温层界面的温度。
1. 温度场和温度梯度 温度场(temperature field)：任一瞬间物体间或系统内各点
的温度分布，称为温度场。
物体的温度分布是空间位置和时间的函数，即
t = f (x，y，z，)
(4-1)
式中：t —— 温度 x, y, z —— 空间坐标
τ—— 时间
不定态温度场：温度场内如果各点温度随时间而改变。 定态温度场：若温度不随时间而改变。
一维温度场：若温度场中温度只沿着一个坐标方向变化。
t = f (x，)
(4-1a)
等温面：温度场中同一时刻相同温度各点组成的面。
等温面的特点：
（1）等温面不相交； （2）沿等温面无热量传递。
注意：沿等温面无热量传递，而沿和等温面相交的任何方
向，都有热量的传递。温度随距离的变化程度以沿与等温面 的垂直方向为最大。
r1 r 2
dr
t1 t2
L
假 设：
圆筒壁很长，沿轴向散热可忽 略，则通过圆筒壁的热传导可视为 一维稳态热传导；
圆筒的内外半径分别为r1 、r2 ， 长度为L；
圆筒内、外壁面温度分别为t1 、 t2，且t1>t2。
根据傅立叶定律，对此薄圆筒层可写出传导的热量为
传热 ( Heat Transfer)概述
传热 ( Heat Transfer)概述
1.1 传热过程在化工生产中的应用 1.2 传热的三种基本方式 1.3 冷热流体接触方式 1.4 传热速率和热通量
2
传热 ( Heat Transfer)概述
1.1 传热过程在化工生产中的应用
加热或冷却 某些单元操作的需要 热能的合理利用 保温
强化传热过程 削弱传热过程
3
传热 ( Heat Transfer)概述
1.2 传热的三种基本方式
一、 热传导 (Conduction ) 特点：质点不发生宏观的相对位移 金属—自由电子的迁移 固体的不良导体和液体—分子运动 气体—分子无规则热运动 工业生产中存在于：接触良好的固体之间、 换热器壁面、湍流流体的层流内层。
1.4 传热速率和热通量
传热速率Q：单位时间内通过传热面的热量，J/s或W。 热通量q（热流密度）：单位时间内通过单位传热面 积的热量，W/m2
qQ A
对于定态传热，通过换热器各传热面的传热速率 为定值，而热通量与所选择的面积有关，选内侧、外 侧和平均面积时q( Heat Transfer)概述
1.3 冷热流体接触方式
一、直接混合式
常用于热气体的水冷或热水的空冷。
6
传热 ( Heat Transfer)概述
二、蓄热式
常用于气体余热的利用
7
传热 ( Heat Transfer)概述
三、间壁式
A ndl
8
传热 ( Heat Transfer)概述
4
传热 ( Heat Transfer)概述
二、 热对流 (Convection)
流体质点间发生宏观相对位移而引起的热量传递
按引起质点运动的原因：自然对流和强制对流 工业生产中，对流发生在固体壁面与流体之间，伴 有热传导 —— 对流传热或给热。
传热的基本知识
辐射能的吸收、 辐射能的吸收、反射和透射
白体、 白体、黑体和透明体
凡能将辐射热全部反射的物体r 称为绝对白体; 凡能将辐射热全部反射的物体 h=1)称为绝对白体 称为绝对白体 能全部吸收的(P 称为绝对黑体; 能全部吸收的 h=1)称为绝对黑体 称为绝对黑体 能全部透过的(th=1)则称为绝对透明体或透热体 能全部透过的 则称为绝对透明体或透热体. 则称为绝对透明体或透热体
• 壁体内表面吸热
• 平壁材料层导热
1)单层匀质平壁的导热 单层匀质平壁的导热: 单层匀质平壁的导热
热阻: 热量由平壁内表面传至平整外表面过程中的阻力，称为热 热阻 热量由平壁内表面传至平整外表面过程中的阻力，称为热 记作R，单位是平方米·开尔文 开尔文／ 阻, 记作 ，单位是平方米 开尔文／瓦(m2．K／w). ． ／
3）组合壁的导热 ）
• 壁体外表面散热 壁体外表面散热:
封闭空气间层的热阻
• 两个表面之间进行热转移过程是导热、对流和辐射3种传热方式 两个表面之间进行热转移过程是导热、对流和辐射 种传热方式 综合作用的结果. 综合作用的结果
Hale Waihona Puke 在总的传热量中，辐 在总的传热量中， 射换热占总传热量的 70％左右。因此，要 ％左右。因此， 提高空气间层的热阻， 提高空气间层的热阻， 首先要设法减少辐射 首先要设法减少辐射 换热量。 换热量。
• 为确定表面对流换热量，利用牛顿公式： 为确定表面对流换热量，利用牛顿公式：
1)自然对流换热 因温差而引起的对流换热. 自然对流换热:因温差而引起的对流换热 自然对流换热 因温差而引起的对流换热.
当平壁处于垂直状态时： 当平壁处于垂直状态时： 当平壁处于水平状态时： 当平壁处于水平状态时： 若热流由下而上 若热流由上而下
传热知识
示为(mCp)max。
(a)传热实际情况
(b)冷流体Cpcmc相对小的理论极 (c)热流体Cpcmc相对小的理论极
限情况
限情况
将换热器实际热流量Q与其无限大传热面积时的最大可能传热量 Qmax之比，称为换热器的传热效率ε。
板式换热器的结构极为紧凑，在传热量相等的条件下，所占空间仅为
管壳式换热器的1/2～1/3。并且不象管壳式那样需要预留出很大得空间 用来拉出管束检修。而板式换热器只需要松开夹紧螺杆，即可在原空间 范围内100%地接触倒换热板的表面，且拆装很方便。 四、随机应变
由于换热板容易拆卸，通过调节换热板的数目或者变更流程就可以得 到最合适的传热效果和容量。只要利用换热器中间架，换热板部件就可 有多种独特的机能。这样就为用户提供了随时可变更处理量和改变传热 系数K值或者增加新机能的可能。 五、有利于低温热源的利用
；
--平均传热温差，℃。 传热的基本方式 根据热量传递机理的不同，传热基本方式有三种，即热传导、对流 和辐射。 ·热传导： 热传导又称导热。是指热量从物体的高温部分向同一物体的低温部 分、或者从一个高温物体向一个与它直接接触的低温物体传热的过程。 ·对流传热： 对流传热是依靠流体的宏观位移，将热量由一处带到另一处的传递 现象。在化工生产中的对流传热，往往是指流体与固体壁面直接接触时 的热量传递。 ·辐射传热： 又称为热辐射，是指因热的原因而产生的电磁波在空间的传递。物 体将热能变为辐射能，以电磁波的形式在空中传播，当遇到另一物体 时，又被全部或部分地吸收而变为热能。 作为换热设备，我们主要关心的热传导和对流传热。
传热知识点总结
传热知识点总结一、传热的基本概念1. 热传递方式热传递是指热能从高温物体传递到低温物体的过程。
在自然界中，热传递有三种方式：传导、对流和辐射。
1）传导：是指热量在固体或液体内部通过分子的传递而进行传热的现象。
传导的速度取决于物体的热导率和温度梯度。
2）对流：是指热量通过流体内部的流动而进行传热的现象。
对流传热是一种辐射传热和传导传热的耦合方式。
3）辐射：是指热能在真空和空气中通过电磁波传递而进行传热的现象。
辐射传热不需要介质，能够在真空中进行传递。
2. 热传递规律根据热传递方式的不同，热传递规律也有所不同。
在传导传热中，热流密度与温度梯度成正比；在对流传热中，热流密度与温度差、流体性质和流体速度有关；在辐射传热中，表面辐射率与物体表面性质、温度和波长有关。
3. 热传递计算在工程设计中，通常需要计算物体的传热过程。
传热计算需要考虑传热方式、传热系数、温度梯度等因素，并且可以利用传热方程进行计算。
二、传热的机制1. 传导传热传导传热是通过颗粒内部的分子振动而进行热传递的过程。
传导传热取决于介质的热导率和温度梯度。
传导传热的传热率与温度梯度成正比，与距离成反比，通常可以用傅立叶传热定律进行描述。
2. 对流传热对流传热是通过流体内部的流动而进行热传递的过程。
对流传热的传热率与温度差、流体性质和流体速度有关。
对流传热还与流体的黏度、密度、导热系数等物性参数有关。
3. 辐射传热辐射传热是通过电磁波在真空或空气中进行热传递的过程。
辐射传热的传热率与物体的表面性质、温度和波长有关。
辐射传热的计算通常需要考虑黑体辐射、灰体辐射等因素。
三、传热的数学模型1. 一维传热在一维情况下，传热可以用傅立叶传热方程进行描述。
该方程包括传热导数和传热系数两个物理量，并可以用来描述传导传热、对流传热和辐射传热。
2. 二维传热在二维情况下，传热可以用拉普拉斯传热方程进行描述。
该方程可以用来描述平板、圆柱、球体等形状的传热过程，并可以通过适当的边界条件进行求解。
传热学
物理概念
物理概念
热管热传递速率曲线图传热学的作用是利用可以预测能量传递速率的一些定律去补充热力学分析，因后者只 讨论在平衡状态下的系统。这些附加的定律是以3种基本的传热方式为基础的，即导热、对流和辐射。传热学是研 究不同温度的物体或同一物体的不同部分之间热量传递规律的学科。
随着激光等新的实验技术的引入谢观看
应用领域
应用领域
传热不仅是常见的自然现象，而且广泛存在于工程技术领域。在能源动力、化工制药、材料冶金、机械制造、 电气电信、建筑工程、文通运输、航空抗天、纺织印染、农业林业、生物工程、环境保护和气象预报等部门中存 在大量的热量传递问题。而且常常还起着关健作用。例如，提高锅炉的蒸汽产量，防止燃气轮机燃烧室过热、减 小内燃机气缸和曲轴的热应力、确定换热器的传热面积和控制热加工时零件的变形等，都是典型的传热学问题。
传热方式
传热方式
传热的基本方式有热传导、热对流和热辐射三种。 1、热传导是指在不涉及物质转移的情况下，热量从物体中温度较高的部位传递给相邻的温度较低的部位， 或从高温物体传递给相接触的低温物体的过程，简称导热。 从微观角度来看。气体、液体、导电固体和非导电固体的导热机理是有所不同的。 （1）气体中，导热是气体分子不规则热运动时相互碰撞的结果。众所周知，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的结果，使热量从高温处传到低温处。 （2）导电固体中有相当多的自由电子，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 的导热中起着主要作用。 在非导电同体中，导热是通过晶格结构的振动，即原子、分子在其平衡位置附近的振动来实现的。 （3）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大。另一种观点则认为液体的导热机 理类似于非导电固体。 2、热对流是指不同温度的流体各部分由相对运动引起的热量交换。
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传热
1.简述辐射传热中黑体和灰体的概念
吸收率等于1的物体称为黑体；对各种波长辐射能均能同样吸收的理想物体称为灰体
2.液体沸腾的必要条件有哪两个？
过热度、汽化核心
3.影响辐射传热的主要因素有哪些？
温度、黑度、角系数（几何位置）、面积大小、中间介质
4.传热过程有哪三种基本方式？
直接接触式，间壁式，蓄热式
5.传热按机理分为哪几种？
传导，固体内部的热传导是由于相邻分子在碰撞时传递振动能的结果；在流体特别是气体中，除上述原因之外，连续而不规则的分子运动更是导致传导的重要原因。
此外，热传导也可因物体内部自由电子的转移而发生
对流，是流体流动载热与热传导联合作用的结果
热辐射，任何物体，只要其绝对温度不为零度，都会不停的以电磁波的形式向外界辐射能量，同时又不断吸收来自外界其他物体的辐射能。
当向外界辐射的能量与其从外界吸收的辐射能不相等时，该物体与外界产生热量的传递
6.物体的导热系数与哪些主要因素有关？
与物态，温度有关
7.流动对传热的贡献主要表现在哪？
流动流体的载热：增大了壁面处的温度梯度，使壁面热流密度较流体静止时为大
8.自然对流中的加热面与冷却面的位置应如何放才有利于充分传热？
加热面在下，制冷面在上
9.工业沸腾装置应在什么沸腾状态下操作？为什么？
核状沸腾状态，以免设备烧毁
10.沸腾给热的强化可以从哪两个方面着手？
改善加热表面，提供更多的汽化核心；沸腾液体加添加剂，降低表面张力
11.蒸汽冷凝时为什么要定期排放不凝性气体？
避免其积累，提高α
12.为什么低温时热辐射往往可以忽略，而高温时热辐射则往往成为主要的传热方式？
因Q与温度四次方成正比，对温度很敏感
13.为什么有相变时的对流给热系数大于无相变时的对流给热系数？
（1）相变热远大于显热
（2）沸腾时气泡搅动；蒸汽冷凝时液膜很薄
14.有两把外形相同的茶壶，一把为陶瓷的，一把为银质的。
将刚烧开的水同时充满两壶，实测发现，陶壶内的水温下降比银壶中的快，为什么？
陶壶的黑度大，辐射散热快；银壶黑度小，辐射散热慢
15.若串联传热过程中存在某个控制步骤，其含义是什么？
该步骤阻力远大于其他各步骤的阻力之和，传热速率由该步骤决定
16.传热基本方程中，推倒得出对数平均推动力的前提条件有哪些？
K，q m1c p1，q m2c p2沿程不变；管，壳程均为单程
17.为什么一般情况下，逆流总是优于并流？并流适用于哪些情况？
∆大，载热体用量少
逆流推动力tm
热敏物料加热，控制壁温以免过高
18.解决非定态换热器问题的基本方程是那几个？
传热基本方程，热量衡算式，带有温变速率的热量衡算式
19.在换热器设计计算时，为什么要限制ψ大于0.8
∆小，所需A变大，设备费当ψ≤0.8时，温差推动力损失太大，tm
用增加
20.载热体
为将冷流体加热或热流体冷却，必须用另一种流体供给或取走热量，此流体为载热体
21.间壁式传热过程的三个步骤
热流体给热于管壁内侧，热量自管壁内侧传导至管壁外侧，管壁外侧给热于冷流体
22.强制对流，自然对流
流体在外力（泵，风机或其他势能差）作用下产生的宏观流动 在传热过程中因流体冷热部分密度不同而引起的流动
23.雷诺数R e ，努塞尔数N u ，格拉斯霍夫数G r ，普朗特数P r 的物理意义
表
征流体的运动状态 反
映对流使给热系数增大的倍数 表
征自然对流的流动状态 反
映物性对给热过程的影响
24.大容积自然对流的自动模化区
G r P r >2×107时，给热系数
α与加热面的几何尺寸l 无关，此称为自动模化区
25.核状沸腾，膜状沸腾，临界点 △
t >2.2℃，加热面上有气泡产生，给热系数α随△t 急剧上升，此阶
段为核状沸腾；△t 增大到一定数值时，加热面上的汽化核心继续
增多，旗袍在脱离加热面之前便相互连接，形成气膜，把加热面与
液体隔开，随△t 的增大，给热系数下降，此阶段为不稳定膜状沸
腾；从核状沸腾到膜状沸腾的转折点为临界点。
26.蒸汽冷凝的两种形式
膜状冷凝和滴状冷凝，后者给热系数比前者大5～10倍
27.黑度
实际物体与同温度黑体的辐射能力的比值 b
E E =
ε 28.冷、热流体流动通道的选择原则
（
1）不洁净和易结垢的液体宜在管程 （
2）腐蚀性流体宜在管程 （
3）压强高的流体宜在管内 （
4）饱和蒸汽宜走壳程 （
5）被冷却的流体宜走壳程 （
6）若两流体温差较大，对于刚性结构的换热器，宜将给热系数大
的流体通入壳程 （7）流量小而粘度大的流体一般以壳程为宜。