第8章复合换热与传热
传热学知识总结2
《传热学》资料第一章概论一、名词解释1．热流量：单位时间内所传递的热量2．热流密度：单位传热面上的热流量3．导热：当物体内有温度差或两个不同温度的物体接触时，在物体各部分之间不发生相对位移的情况下，物质微粒(分子、原子或自由电子)的热运动传递了热量，这种现象被称为热传导，简称导热。
4．对流传热：流体流过固体壁时的热传递过程，就是热对流和导热联合用的热量传递过程，称为表面对流传热，简称对流传热。
5．辐射传热：物体不断向周围空间发出热辐射能，并被周围物体吸收。
同时，物体也不断接收周围物体辐射给它的热能。
这样，物体发出和接收过程的综合结果产生了物体间通过热辐射而进行的热量传递，称为表面辐射传热，简称辐射传热。
6．总传热过程：热量从温度较高的流体经过固体壁传递给另一侧温度较低流体的过程，称为总传热过程，简称传热过程。
7．对流传热系数：单位时间内单位传热面当流体温度与壁面温度差为1K是的对流传热量，单位为W／(m2·K)。
对流传热系数表示对流传热能力的大小。
8．辐射传热系数：单位时间内单位传热面当流体温度与壁面温度差为1K是的辐射传热量，单位为W／(m2·K)。
辐射传热系数表示辐射传热能力的大小。
9．复合传热系数：单位时间内单位传热面当流体温度与壁面温度差为1K是的复合传热量，单位为W／(m2·K)。
复合传热系数表示复合传热能力的大小。
10．总传热系数：总传热过程中热量传递能力的大小。
数值上表示传热温差为1K时，单位传热面积在单位时间内的传热量。
简答题1．试述三种热量传递基本方式的差别，并各举1～2个实际例子说明。
（提示：从三种热量传递基本方式的定义及特点来区分这三种热传递方式）2．请说明在传热设备中，水垢、灰垢的存在对传热过程会产生什么影响?如何防止?（提示：从传热过程各个环节的热阻的角度，分析水垢、灰垢对换热设备传热能力与壁面的影响情况）3. 试比较导热系数、对流传热系数和总传热系数的差别，它们各自的单位是什么?（提示：写出三个系数的定义并比较，单位分别为W/(m·K)，W/(m2·K)，W/(m2·K)） 4．在分析传热过程时引入热阻的概念有何好处?引入热路欧姆定律有何意义? （提示：分析热阻与温压的关系，热路图在传热过程分析中的作用。
热质交换原理与设备复习资料
表示由于存在湿交换而增大了换热量，其值大小直 接反映了表冷器上凝结水析出的多少。 5、表冷器的热交换效率（P177）及接触系数（P178）的含义？ 表冷器的热交换效率定义式 ：ε1=
t1 t 2 t1 tw1
dQt i ib dQ c p (t tb )
t1 --处理前空气的干球温度，℃
9、冷却塔特性数及冷却数的含义 冷却塔特性数 N’
P208
冷却数 N 表示水温从 t1 降到 t2 所需要的特征数数值，它代表冷却 负荷的大小。
10、若某冷却塔足够高，其入塔空气干球温度为 20℃，湿球温度为 16℃，入塔水温为 60℃，液气比很小，则出塔水温为多少？若入塔 空气湿度增大，其他条件均不变，则出塔水温怎么变？（上升，下降 或不变）为什么？
η2=1- t 2 ts2
t1 ts1
7、喷淋室计算的主要原则
P200
(1)该喷淋室能达到的η1 应该等于空气处理过程需要的η1 （2）该喷淋室能达到的η2 应该等于空气处理过程需要的η2 （3）该喷淋室喷出的水能够吸收（或放出）的热量应该等于空气失 去的（或得到）的热量。
8、冷却塔内热质交换的基本方程（用语言描述）有哪些？ Merkel 焓差方程 水气热平衡方程 式（7-19） 式（7-22） P206 P207
同进入扩散管， 在扩散管的出口达到同一压力和温度后送给用户。 d、混合式冷凝器一般是用水与蒸汽直接接触的方法使蒸汽冷凝，最 后得到的是水与冷凝液的混合物，或循环使用，或就地排放。
2、湿式冷却塔可分为哪几类？各类型的特点是什么？ 解：湿式冷却塔可分为： （1）开放式冷却塔（2）风筒式自然冷却塔 （3）鼓风逆流冷却塔（4）抽风逆流冷却塔、抽风横流冷却塔 a、开放式冷却塔是利用风力和空气的自然对流作用使空气进入冷却 塔， 其冷却效果要受到风力及风向的影响， 水的散失比其它形式的 冷却塔大。 b、 风筒式自然冷却塔中利用较大高度的风筒， 形成空气的自然对流作 用，使空气流过塔内与水接触进行传热，冷却效果较稳定。 c、鼓风逆流冷却塔中空气是以鼓风机送入的形式， 而抽风冷却塔中 空气是以抽风机吸入的形式，鼓风冷却塔和抽风冷却塔冷却效果 好，稳定可靠。 3、影响喷淋室热质交换的结构因素 P196 （1）喷嘴排数（2）喷嘴密度（3）喷嘴方向（4）排管间距（5）喷 嘴孔径（6）空气与水的初参数
传热学名词解释——章熙民(第六版)
名词解释这些名词解释都是学长自己从传热学课本中总结的，课本上有的基本上都在这里。
绪论：1.传热学：传热学是研究温差作用下热量传递过程和传递速率的科学。
2.热传递：自然界和生产过程中，在温差的作用下，热量自发地由高温物体传递到低温物体的物理现象。
3.导热（热传导）：是指物体各部分五项队位移或不同物体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。
（固液气中均可发生，但是在引力场的作用下，单纯的导热一般只发生在密实的固体中）4.热流密度q：单位时间内，通过物体单位横截面积上的热量——W/㎡。
5.热导率（导热系数）：单位厚度的物体具有单位温度差时，在它单位面积上每单位时间的导热量——W/(m*K)。
6.导热热阻：温度差的情形下，导热过程中，物体抵抗传热的能力——K/W。
7.对流（热对流）：在流体内部，仅依靠流体的宏观运动传递热量的现象称为热对流。
8.对流传热：工程上，流体在与它温度不同的壁面上流动时，两者间产生的热量交换，传热学中将这一过程称为“对流传热”过程。
9.表明面传热系数h：单位面积上，流体与壁面之间在单位温差下及单位时间内所能传递的热量——W/（㎡*K）。
10.对流传热热阻：温度差的情形下，对流过程中，物体抵抗传热的能力——K/W。
11.辐射（热辐射）：依靠物体表面对外发射可见和不可见的射线（电磁波，或者说光子）传递热量。
12.辐射力E：物体表面每单位时间、单位面积对外辐射的热量成为辐射力。
13.辐射传热：物体间靠热辐射进行的热量传递称为辐射传热。
14.传热过程：工程中所遇到的冷热两种流体隔着固体壁面的传热，即热量从壁一侧的高温流体通过壁传给另一侧低温流体的过程，称为传热过程。
15.传热系数K：单位时间、单位壁面积上，冷热流体间温差为1K时所传递的热量——W/(㎡*K)。
16.单位面积传热热阻：温度差的情形下，传热过程中，单位面积物体抵抗传热的能力——K/W。
第一章：导热理论基础1.温度场：温度场是指某一时刻物体的温度在空间上的分布，一般来说，它是时间和空间的函数。
传热学第七版知识点总结
传热学第七版知识点总结●绪论●热传递的基本方式●导热（热传导）●产生条件●有温差●有接触●导热量计算式●重要的物理量Rt—热阻●热对流●牛顿冷却公式●h—表面传热系数●Rh—既1➗h—单位表面积上的对流传热热阻●热辐射●斯蒂芬—玻尔茨曼定律●黑体辐射力Eb●斯蒂芬—玻尔茨曼常量（5678）●实际物体表面发射率（黑度）●传热过程●k为传热系数p5●第一章：导热理论基础●基本概念●温度场●t=f（x，y，z，t）●稳态导热与非稳态导热●等温面与等温线（类比等高线）●温度梯度●方向为法线●gradt●指向温度增加的方向●热流（密度）矢量●直角坐标系●圆柱坐标系●圆球坐标系●傅里叶定律●适用条件：各向同性物体●公式见p12●热导率●注意多孔材料的导温系数●导热微分方程式●微元体的热平衡●热扩散率●方程简化问题p19●有无穷多个解●导热过程的单值性条件●几何条件●物理条件●导热过程的热物性参数●时间条件●也叫初始条件●边界条件●第一类边界条件●已知温度分布●第二类边界条件●已知热分布●第三类边界条件●已知tf和h●第二章：稳态导热●通过平壁的导热●第一类边界条件●温度只沿厚度发生变化，H和W远大于壁厚●第三类边界条件●已知tf1和2，h1和2●通过复合平壁的导热●具有内热源的平壁导热●通过圆筒壁的导热●公式见p37●掌握计算公式及传热过程●掌握临界热绝缘直径dc●通过肋壁的导热●直肋●牛顿冷却公式●环肋●肋片效率●通过接触面的导热●了解接触热阻Rc●二维稳态导热●了解简化计算方法●形状因子S●第三章：非稳态导热●非稳态导热过程的类型和特点●了解过程●了解变化阶段●无限大平壁的瞬态导热●加热或冷却过程的分析解法●表达式及物理意义●傅立叶数Fo●毕渥准则Bi●集总参数法●应用条件●见课本p69●物理意义●见课本p70●半无限大物体的瞬态导热●其他形状物体的瞬态导热●周期性非稳态导热●第四章：导热数值解法基础●建立离散方程的方法●有限差分法●一阶截差公式p91●控制容积法●根据傅立叶定律表示导热量●稳态导热的数值计算●节点方程的建立●热平衡法●勿忽略边界节点●非稳态导热的数值计算●显式差分●勿忽略稳定性要求●隐式差分●第五章：对流传热分析●对流传热概述●流动的起因和状态●起因●自然对流●受迫对流●流速快强度大h高●状态●层流●紊流●采用较多●流体的热物理性质●热物性●比热容●热导率●液体大于气体●密度●黏度●大了不利于对流传热●液体●温度越高黏度越低●气体●温度越高黏度越大●定性温度●流体温度●主流温度●管道进出口平均温度●容积平均温度●壁表面温度●流体温度与壁面温度的算数平均值●流体的相变●相变传热●传热表面几何因素●壁面形状●长度●定型长度l●粗糙度●流体的相对位置●外部流动●外掠平板●外掠圆管及管束●内部流动●管内流动●槽内流动●对流传热微分方程组●对流传热过程微分方程式●见课本p116公式5-2●第一类边界条件●已知壁温●第二类边界条件●已知热流密度q●连续性方程●质量流量M的概念●p117公式5-3●二维常物性不可压缩流体稳态流动连续性方程●动量守恒微分方程式●动量守恒方程式●p118公式5-4●N- S方程●注意各项的含义●能量守恒微分方程式●四种热量●导热量●热对流传递的能量●表面切向应力对微元体做功的热（耗散热）●内热源产生的热●方程式p119公式5-5●边界层对流传热微分方程组●流动边界层●层流边界层●紊流边界层●层流底层（黏性底层）●会画分布规律●热边界层●也称温度边界层●会画分布规律●数量级分析与边界层微分方程●普朗特数Pr的概念●外掠平板层流传热边界层微分方程式分析解简述●熟记雷诺准则●努谢尔特数Nu含义●动量传递和热量传递的类比●两传类比见p132内容较多●动量传递●掌握雷诺类比率●热量传递●掌握柯尔朋类比率●相似理论基础●三个相似原理●同类物理现象●同名的已定特征数相等●单值性条件相似●初始条件●边界条件●几何条件●物理条件●对流传热过程的数值求解方法简介p145 ●第六章：单相流体对流传热●会用准则关联式计算h●p162例题●确定定性温度，定型尺寸●查物性参数计算Re●附录2●选择准则关联式●p160公式6-4●第七章：凝结与沸腾传热●凝结传热●形成和传热模式的不同●珠状凝结●膜状凝结●了解影响因素●了解关联式的应用●沸腾传热●了解换热机理●掌握大空间沸腾曲线●影响因素●计算方法●热管●了解工作原理●第八章：热辐射的基本定律●基本概念●理解●热辐射的本质●热辐射的特点●掌握概念●黑体●灰体●漫射体●发射率●吸收率●热辐射的基本定律●重点掌握●维恩位移定律●斯蒂芬-玻尔兹曼定律●基尔霍夫定律●漫灰表面发射率等于吸收率●第九章：辐射传热计算●任意两黑表面之间的辐射换热量●角系数●用代数法进行计算●空间热阻●封闭空腔法●三个黑表面之间的辐射换热●掌握热阻网格图●灰表面间●辐射换热●基尔霍夫定律计算●掌握三个灰表面●有效辐射●掌握概念●表面热阻●绝热面重辐射面●遮热板工作原理及应用●气体辐射特点●第十章：传热和换热器●通过肋壁的传热●了解计算方法●复合传热时的传热计算●传热的强化和削弱●了解措施●换热器的形式和基本构造●了解分类●平均温度差●掌握LMTD方法●换热器计算●对数平均温差法●掌握传热单元数法p305 ●换热器性能评价简述。
传热几传质学答案
第八章 热量传递的基本概念2．当铸件在砂型中冷却凝固时，由于铸件收缩导致铸件表面与砂型间产生气隙，气隙中的空气是停滞的，试问通过气隙有哪几种基本的热量传递方式？ 答：热传导、辐射。
注：无对流换热3．在你所了解的导热现象中，试列举一维、多维温度场实例。
答：工程上许多的导热现象，可以归结为温度仅沿一个方向变化，而且与时间无关的一维稳态导热现象。
例，大平板、长圆筒和球壁。
此外还有半无限大物体，如铸造时砂型的受热升温（砂型外侧未被升温波及）多维温度场：有限长度的圆柱体、平行六面体等，如钢锭加热，焊接厚平板时热源传热过程。
4．假设在两小时内，通过152mm ×152mm ×13mm （厚度）实验板传导的热量为 837J ，实验板两个平面的温度分别为19℃和26℃，求实验板热导率。
解：由傅里叶定律可知两小时内通过面积为152×152mm 2的平面的热量为t xT At dxdT AQ ∆∆-=-=λλ873=-36002101326191015210152333⨯⨯⨯-⨯⨯⨯⨯⨯---λ得 C m W 03/1034.9*⨯=-λ第九章 导 热1. 对正在凝固的铸件来说，其凝固成固体部分的两侧分别为砂型（无气隙）及固液分界面，试列出两侧的边界条件。
解：有砂型的一侧热流密度为 常数，故为第二类边界条件， 即τ＞0时),,,(nt z y x q T =∂∂λ固液界面处的边界温度为常数， 故为第一类边界条件，即 τ＞0时Τw =f(τ)注：实际铸件凝固时有气隙形成，边界条件复杂，常采用第三类边界条件3. 用一平底锅烧开水，锅底已有厚度为3mm 的水垢，其热导率λ为1W/(m · ℃)。
已知与水相接触的水垢层表面温度为111 ℃。
通过锅底的热流密度q 为42400W/m 2，试求金属锅底的最高温度。
解：热量从金属锅底通过水垢向水传导的过程可看成单层壁导热，由公式（9-11）知C q T 032.127110342400=⨯⨯==∆-λδ=∆T -=-121t t t 111℃， 得 1t =238.2℃4. 有一厚度为20mm 的平面墙，其热导率λ为1.3W/(m·℃)。
换热器计算
第九章 传热过程分析和换热器计算在这一章里讨论几种典型的传热过程，如通过平壁、圆筒壁和肋壁的传热过程通过分析得出它们的计算公式。
由于换热器是工程上常用的热交换设备，其中的热交换过程都是一些典型的传热过程。
因此，在这里我们对一些简单的换热器进行热平衡分析，介绍它们的热计算方法，以此作为应用传热学知识的一个较为完整的实例。
9－1传热过程分析在实际的工业过程和日常生活中存在着的大量的热量传递过程常常不是以单一的热量传递方式出现，而多是以复合的或综合的方式出现。
在这些同时存在多种热量传递方式的热传递过程中，我们常常把传热过程和复合换热过程作为研究和讨论的重点。
对于前者，传热过程是定义为热流体通过固体壁面把热量传给冷流体的综合热量传递过程，在第一章中我们对通过大平壁的传热过程进行了简单的分析，并给出了计算传热量的公式 t kF Q ∆=， 9－1式中，Q 为冷热流体之间的传热热流量，W ；F 为传热面积，m 2；t ∆为热流体与冷流体间的某个平均温差，oC ；k 为传热系数，W/(⋅2m o C)。
在数值上，传热系数等于冷、热流体间温差t ∆=1 o C 、传热面积A =1 m2时的热流量值，是一个表征传热过程强烈程度的物理量。
在这一章中我们除对通过平壁的传热过程进行较为详细的讨论之外，还要讨论通过圆筒壁的传热过程，通过肋壁的传热过程，以及在此基础上对一些简单的包含传热过程的换热器进行相应的热分析和热计算。
对于后者，复合换热是定义为在同一个换热表面上同时存在着两种以上的热量传递方式，如气体和固体壁面之间的热传递过程，就同时存在着固体壁面和气体之间的对流换热以及因气体为透明介质而发生的固体壁面和包围该固体壁面的物体之间的辐射换热，如果气体为有辐射性能的气体，那么还存在固体壁面和气体之间的辐射换热。
这样，固体壁面和它所处的环境之间就存在着一个复合换热过程。
下面我们来讨论一个典型的复合换热过程，即一个热表面在环境中的冷却过程，如图9－1所示。
传热学习题--5
第1章绪论习题1-1 一大平板，高3m、宽2m、厚0.02m，导热系数为45 W/(m·K)，两侧表面温度分别为t1 = 100℃、t2 = 50℃，试求该平板的热阻、热流量、热流密度。
1-2 一间地下室的混凝土地面的长和宽分别为11m和8m，厚为0.2m。
在冬季，上下表面的标称温度分别为17℃和10℃。
如果混凝土的热导率为1.4 W/(m·K)，通过地面的热损失率是多少？如果采用效率为ηf = 0.90的燃气炉对地下室供暖，且天然气的价格为C g = $0.01/MJ，每天由热损失造成的费用是多少？1-3 空气在一根内径50mm，长2.5m的管子内流动并被加热，已知空气平均温度为80℃，管内对流传热的表面传热系数为h = 70W/(m2·K)，热流密度为q = 5000W/m2，试求管壁温度及热流量。
1-4 受迫流动的空气流过室内加热设备的一个对流换热器，产生的表面传热系数h = 1135.59 W/(m2·K)，换热器表面温度可认为是常数，为65.6℃，空气温度为18.3℃。
若要求的加热功率为8790W，试求所需换热器的换热面积。
1-5 一电炉丝，温度为847℃，长1.5m，直径为2mm，表面发射率为0.95。
试计算电炉丝的辐射功率。
1-6 夏天，停放的汽车其表面的温度通常平均达40～50℃。
设为45℃，表面发射率为0.90，求车子顶面单位面积发射的辐射功率。
1-7 某锅炉炉墙，内层是厚7.5cm、λ = 1.10W/(m·K)的耐火砖，外层是厚0.64cm、λ = 39W/(m·K)的钢板，且在每平方米的炉墙表面上有18只直径为1.9cm的螺栓[λ = 39W/(m·K)]。
假定炉墙内、外表面温度均匀，内表面温度为920K，炉外是300K的空气，炉墙外表面的表面传热系数为68 W/(m2 ·K)，求炉墙的总热阻和热流密度。
传热学知识点概念总结
一、参考书目:传热学A 《传热学》杨世铭、陶文铨，高等教育出版社，2006年二、基本要求1. 掌握热量传递的三种方式(导热、对流和辐射)的基本概念和基本定律；2. 能够对常见的导热、对流、辐射换热及传热过程进行定量的计算，并了解其物理机理和特点，进行定性分析；3. 对典型的传热现象能进行分析，建立合适的数学模型并求解；4. 能够用差分法建立导热问题的数值离散方程，并了解其计算机求解过程。
三、主要知识点第一章绪论：热量传递的三种基本方式；导热、对流和热辐射的基本概念和初步计算公式；热阻；传热过程和传热系数。
第二章导热基本定律和稳态导热：温度场、温度梯度；傅里叶定律和导热系数；导热微分方程、初始条件与边界条件；单层及多层平壁的导热；单层及多层圆筒壁的导热；通过肋端绝热的等截面直肋的导热；肋效率；一维变截面导热；有内热源的一维稳态导热。
第三章非稳态导热：非稳态导热的基本概念；集总参数法；描述非稳态导热问题的数学模型（方程和定解条件）；第四章导热问题的数值解法：导热问题数值解法的基本思想；用差分法建立稳态导热问题的数值离散方程。
第五章对流换热：对流换热的主要影响因素和基本分类、牛顿冷却公式和对流换热系数的主要影响因素；速度边界层和热边界层的概念；横掠平板层流换热边界层的微分方程组；横掠平板层流换热边界层积分方程组；动量传递和热量传递比拟的概念；相似的概念及相似准则；管槽内强制对流换热特征及用实验关联式计算；绕流单管、管束对流换热特征及用实验关联式计算；大空间自然对流换热特征及对流换热特征及用实验关联式计算。
第六章凝结与沸腾换热：凝结与沸腾换热的基本概念；珠状凝结与膜状凝结特点；膜状凝结换热计算；影响膜状凝结的因素；大容器饱和沸腾曲线；影响沸腾换热的因素。
第七章热辐射基本定律及物体的辐射特性：热辐射的基本概念；黑体、白体、透明体；辐射力与光谱辐射力；定向辐射强度；黑体辐射基本定律：普朗克定律，维恩定律，斯忒藩-玻尔兹曼定律，兰贝特定律；实际固体和液体的辐射特性、黑度；灰体、基尔霍夫定律。
传热学常考名词解释
传热过程： 热量从壁一侧的高温流体通过壁传给另一侧的低温流体的过程。
导热系数： 物体中单位温度降单位时间通过单位面积的导热量。
热对流： 只依靠流体的宏观运动传递热量的现象称为热对流。
表面传热系数： 单位面积上，流体与壁面之间在单位温差下及单位时间内所能传递的能量。
保温材料： 国家标准规定，凡平均温度不高于350度导热系数不大于0.12w/（m.k ）的材料。
温度场： 指某一时刻空间所有各点温度的总称。
热扩散率： a=cρλ 表示物体被加热或冷却时，物体内各部分温度趋向均匀一致的能力。
临界热绝缘直径c d ：对应于总热阻l R 为极小值的保温层外径称为临界热绝缘直径。
集中参数法： 当1.0B i 时，可以近似的认为物体的温度是均匀的，这种忽略物体内部导热热阻，认为物体温度均匀的分析方法。
辐射力： 单位时间内，物体的每单位面积向半球空间所发射全波长的总能量。
单色辐射力： 单位时间内，物体的每单位面积，在波长λ附近的单位波长间隔内，向半球空间发射的能量。
定向辐射力： 单位时间内，物体的每单位面积，向半球空间的某给定辐射方向上，在单位立体角内所发射全波长的能量。
单色定向辐射力： 单位时间内，物体的每单位面积，向半球空间的某给定辐射方向上，在单位立体角内所发射在波长λ附近的单位波长间隔内的能量。
辐射强度： 单位时间内，在某给定辐射方向上，物体在与发射方向垂直的方向上的每单位投影面积，在单位立体角内所发射全波长的能量称为该方向的辐射强度。
有效辐射：单位时间离开单位面积表面的总辐射能。
辐射隔热：为减少表面间辐射换热而采用高反射比的表面涂层，或在表面加设遮热板，这类措施称为辐射隔热。
黑体： 能全部吸收外来射线，即1=α的物体。
白体： 能全部反射外来射线，即1=ρ的物体，不论是镜面反射或漫反射。
透明体： 能被外来射线全部透射，即1=τ的物体。
热流密度： 单位时间单位面积上所传递的热量。
肋片效率： 衡量肋片散热有效程度的指标，定义为在肋片表面平均温度m t 下，肋片的实际散热量φ与假定整个肋片表面处在肋基温度o t 时的理想散热量o φ的比值。
传热学内容总结
绪论部分一、热量传递的三种基本方式⒈导热应充分理解导热是物质的固有本质，无论是气体、液体还是固体液态还是固态，都具有导热的本领。
利用傅里叶定律进行稳态一维物体导热量的计算。
应能区分热流量Φ和热流密度q。
前者单位是w，后者单位是w／m2，且q＝Φ／A。
同时还应将热流量Φ与热力学中的热量Q区别开来，后者的单位是J。
传热学中引入了时间的概念，强调热量传递是需要时间的。
充分掌握导热系数λ是一物性参数，其单位为w／(m·K)；它取决于物质的热力状态，如压力、温度等。
对不同的物质，可用教材的附录查得导热系数值。
⒉对流掌握对流换热是流体流过固体壁面且由于其与壁面间存在温差时的热量传递现象，它与流体的流动机理密不可分；同时，由于导热也是物质的固有本质，因而对流换热是流体的宏观热运动(热对流)与流体的微观热运动(导热)联合作用的结果。
初步会运用牛顿冷却公式或计算对流换热量。
注意其中A为换热面积，必须是流体与壁面间相互接触的、与热量传递方向相垂直的面积。
掌握对流换热的表面传热系数h为一过程量，而不像导热系数λ那样是物性参数。
也正因为如此，不同对流换热过程的表面传热系数的数量级相差很大。
⒊热辐射掌握热辐射的特点，区分它与导热及对流的不同之处。
掌握黑体辐射的斯蒂藩—玻耳兹曼定律。
它是一个黑体表面向外界发射的辐射热量，而不是一个表面与外界之间以辐射方式交换的热量。
通过对两块非常接近的互相平行黑体壁面间辐射换热的计算，以了解辐射换热的概念。
应注意三种热量传递方式并不是单独出现，常常串联或并联在一起起作用。
可以结合日常生活及工程实际中的实例加深理解。
二、传热过程与传热系数⒈传热过程充分理解传热过程是热量在被壁面隔开的两种流体之间热量传递的过程。
在传热过程中三种热量传递方式常常联合起作用。
能对一维平壁的传热过程进行简单的计算。
理解传热系数K是表征传热过程强弱的标尺。
既然对流换热表面传热系数h是过程量，它常作为传热过程的一个环节，因而传热系数也是过程量。
传热学知识点
传热学1.热传导方式传热在固体液体气体中发生2.传热方式为热传导，热对流，热辐射3.等温面的特点：(1) 温度不同的等温面或线彼此不能相交；(2) 在连续的温度场中，等温面不会中断(3) 若温度间隔相等时，等温线的疏密可反映出不同区域导热热流密度（单位面积的热流量）的大小。
4.热量方向与温度梯度方向相反5.热量传递方向不止能从高温处传向低温处6.复合传热是指既有对流换热，又有辐射换热的换热现象7.热传导1.热传导定义：物体内部或相互接触的表面间，由于分子、原子及自由电子等微观粒子的热运动及相互碰撞而产生的热量传递现象称为热传导( 简称导热)2.特点：物质各部分不会发生相对位移3.热导率特点：1）对于同种物质，其固态的热导率值最大，气态的热导率值最小2）一般金属的热导率大于非金属的热导率3）导电性能好的金属，其导热性能也好4）纯金属的热导率大于它的合金5）对于各向异性物体，热导率的数值与方向有关5）对于同种物质，其晶体的热导率要大于非晶体的热导率热对流1.热对流：指流体的宏观运动使温度不同的流体相对位移而产生的热量传递的现象，显然，热对流只能发生在流体之中，而且必然伴随有微观微粒热运动产生的导热。
2.流动原因：一自然对流：温度不同引起密度差，轻者上浮，重者下沉；二强制对流：风机、泵或搅拌等外力所致流体质点的运动。
3.强制对流引起的热量传递远大于自然对流热量传递4.热辐射1.热射线主要有有红外线，可见光2.热辐射特点:(1) 热辐射总是伴随着物体的内热能与辐射能这两种能量形式之间的相互转化。
(2) 热辐射不依靠中间媒介，可以在真空中传播因此，又称其为非接触性传热。
(3) 物体间以热辐射的方式进行的热量传递是双向的。
即不仅高温物体向低温物体辐射热能，而且低温物体向高温物体辐射热能。
3.布鲁布鲁对流换热1.对流换热：流体与固体表面之间的热量传递是热对流和导热两种基本传热方式共同作用，不是基本传热方式2.特点：(1) 导热与热对流同时存在的热传递过程(2) 必须有直接接触（流体与壁面）和宏观运动；也必须有温差(3) 由于流体粘性和受壁面摩擦阻力的影响，紧贴壁面处会形成速度梯度很大的边界层3.对流换热是指流体流经固体时流体与固体表面之间的热量传递现象4.圆管壁稳定传热时，温度呈对数曲线分布5.某管道采用两种不同的材料组成保温层，如果内外保温层厚度相等，将导热系数小的材料放置在外层，保温效果更好(错误)6.提高对流传热系数的途径：①使流动从层流转变为湍流②增加流速③增大管径④选用螺纹管，短管，弯管（5）. 在管外流动，应加折流板7.沸腾三个阶段：自然对流、核状沸腾、膜状沸腾，工业上采用核状沸腾8.边界层的分离增强了流体的扰动，h 增大/ 流体在圆管外的换热，为避免层流，底层对对流换热的影响会设置障碍物，促使边界层的分离形成，为增强传热效果9.空气在圆管内做湍流运动，当其他条件不变，空气流速提高一倍时，对流传热h为原来对流传热系数的1.74倍10.某管道采用两种不同的材料组成保温层，如果内外保温层厚度相等，将导数系数小的材料放置在外层，保温效果更好(错误)11.蒸汽冷凝时，定期排放不凝性气体。
[整理版]815传热学
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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章绪论热量传递过程由导热、对流、辐射3三种基本方式组成。
一导热导热又称热传导，是指温度不同的物体各部分无相对位移或不同温度的各部分直接紧密接触时，依靠物质内部分子、原子及自由电子等微观粒子的热运动而进行热量传递的现象。
1、傅里叶公式（W）λ——导热系数，。
（物理意义：单位厚度的物体具有单位温度差时，在单位时间内其单位面积上的导热量。
）2、热流密度（W/m2）二热对流热对流，依靠流体的运动，把热量从一处传递到另一处的现象。
1、对流换热对流换热：流体与温度不同的固体壁面接触时所发生的传热过程。
区别2、牛顿冷却公式h——对流换热系数，W/(m2·)。
（物理意义：流体与壁面的温差为1时，单位时间通过单位面积传递的热量。
）三热辐射物体表面通过电磁波（或光子）来传递热量的过程。
1、特点辐射能可以通过真空自由地传播而无需任何中间介质。
一切物体只要具有温度（高于0K）就能持续地发射和吸收辐射能。
不仅具有能量传递，还有能量的转换：热能——电磁波——热能。
2、辐射换热：依靠辐射进行的热量传递过程。
3、辐射力物体表面每单位面积在单位时间内对外辐射的全部能量。
(W/m2)C b——辐射系数，C b=5.67W/(m2·K4)。
4、辐射量计算四传热过程1、总阻2、总热流密度第2章导热问题的数学描述一基本概念及傅里叶定律1、基本概念等温面：由温度场中同一瞬间温度相同点所组成的面。
等温线：等温面上的线，一般指等温面与某一平面的交线。
热流线：处处与等温面（线）垂直的线。
2、傅里叶定律（试验定律）3、各向热流密度二导热系数1、定义式2、实现机理气体：依靠分子热运动和相互碰撞来传递热量。
非导电固体：通过晶体结构的振动来传递热量。
液体：依靠不规则的弹性振动传递热量。
3、比较同种物质：不同物质：4、温度线性函数三导热微分方程及定解条件1、导热微分方程拉普拉算子。
——热扩散率，。
分子代表导热能力，分母代表容热能力。
传热学基础(第二版)第八章教学复合换热与传热
复合换热的定义：两种或三种热量传递方 式同时起作用的换热现象。
复合换热计算的目的是确
定两种并联的热量传递方
Φc
式的总效果。
Φ
原则上复合换热的总换热
Φτ
量等于构成并联系统的两
种基本换热方式散热量的
叠加的总和。
1/8
一、由对流换热和辐射换热组成的复合换热
c
Φ——复合换热的总换热量 Φc——对流换热量 Φτ——辐射换热量 对流换热量Φc按牛顿冷却公式计算：
则：复合换热量为：
（hc h）(tw t f ) A h(tw t f ) A
h 称为复合换热系数。复合换热系数的 引入对复杂的换热系统的分析计算带来一 些方便。
4/8
二、通过气隙的复合换热 铸件在金属型中冷却时体积要收缩，而金属
型则受热膨胀，此时，在铸件与铸型之间形成一 层很薄的气隙。 气隙的热阻很大，它的存在对 铸件的冷却过程由重要影响。
由于气隙很薄，对流难于发展，所以通 过气隙的复合换热是导热和辐射换热两种基 本换热方式并联的换热现象。
5/8
气隙厚度是毫米级的，与铸件尺寸相比
很小，这种特点使复杂外形的气隙允许视作
平壁处理，平壁气体层复合换热的热流密度
可表示为：
12
q qd q
根据通过平壁的导热公式
g
ε1
ε2
T1
T2
qd
c hc (tw t f ) A
2/8
辐射换热符合大空腔内包小物体的情况：
ACb
[( Tw 100
)
4
( Tf )4] 100
若将辐射换热量Φτ等效成对流换热：
第八章 固体中的热传导Chapter 8 Conduction of Heat in Solids
②体系中无热源
微元体与环境的导热热流见 图
实用文档
18
对于三维不稳定导热热能守恒， ()式可写成：
Q =[Qin- Qout ]x + [Qin- Qout ]y + [Qin- Qout ]z 其中：
1、增量Q =xyz[(pCpT)t+ t－(pCpT)t]
2、x方向传入、传出热量的净差值：（入为正，出为负） [Qin- Qout ]x = yzt (qx- qx+ x)
当稳定导热(Steady State Conduction)时:
2T 2T 2T x2 y2 z2 0
带热源的方程（见书上P146： 8-11, 8-13, 8-14）条件
Three Types of Boundary Conditions
应用(1)式或(2)定量描述导热物体温度场分布时，还 需要具体的问题“初始条件”：如T0=f (t=0, x, y, z) (I. C.)和“边界条件”(B.C.)，才能构成对具体导热问 题定解方程组。
一、稳定导热方程(Steady State Equation for Conduction)
在稳定导热情况下，导热物体内部的温度场不随
时间变化，即：T=T (x, y, z)。
此时物体内部任意一点均有
T t
0
，也就是说在稳
定导热物体中任何位置都没有热能的积蓄(此时，由()
式知：导入某体系的热能量与导出的热量相等)。
积分上式：
dT dx
C1
∫dT= ∫ C1dx T=C1x+C2
代入边界条件，得平壁内温度分布表达式：
T1= C2 T2=C1 δ+ C2
C1
《传热学》2版 辅导资料 思考题参考答案
回答：导热系数等于常数的一维导热方程是（3-1-15），于是温度梯度可以写作(dt/dr) =c/r。可见，温度梯度与径向坐标成反比，即半径小的圆筒壁内侧的温度梯度一定大于外侧的温度梯度。所以附图(b)是正确的。
回答：非稳态导热问题遵循两个基本规律，一个是能量守恒定律，一个是傅里叶定律。在对物体内的任意微元体积做热平衡分析时，切记傅里叶定律中的热流密度和温度梯度均代表瞬时值，傅里叶定律的规律仍成立。
3．应用傅里叶定律时有哪些限制？
回答：限制条件是：（1）纯导热物体（非纯导热物体以当量或表观导热系数描述之）；（2）各向同性（各向异性物体须在导热主轴坐标系中运用傅里叶定律）；（3）非超短时间、超大热流密度或超低温度的导热问题。
3．凸状轴呈对称图形，如果侧面绝热且导热系数为常数，其一维稳态温度分布呈什么？
回答：在一维、稳态、无内热源且常物性条件下，热流量为常数，即A(x)dt/dx=常数。这表明导热的截面积A与温度梯度成反比。只有在等截面情况下，温度梯度才是常量。
回答：导热系数随温度变化时，函数关系一般是写作=0（1＋b t）的形式。但是一般来说0却并不代表0℃时该材料的导热系数。参见附图，这是因为0实际上是该式适用温度区间内近似线性关系的延长线与纵轴的交点。它一般不会正好与=f（t）曲线在0℃时的数值相等。
写为=0＋bt时，0未变，而b相当于原式中的0b。
8．已知某个确定的热流场q=f(x, y)，能否由此唯一地确定物体的温度场？或者还需要补充什么条件？反过来，从温度场能否唯一地确定热流场？
回答：导热问题中若全部边界条件都是第二类（包括绝热），将无法唯一地得到温度场的确定解。而对给定的温度场，却可以根据傅里叶定律唯一地确定热流场。因为一个物体若均匀地提升相同温度，其热流场将不会发生任何改变。即一个热流场可以对应无穷多个温度场。所以，导热问题必须至少具有一个温度参考点，才能唯一地确定其解。
传热学 名词解释
传热学》名词解释1.热传导：温度不同的物体各部分或温度不同的两物体直接接触时依靠分子，原子及其自由电子等微观粒子热运动而进行的热量传递现象2.导热系数入：单位厚度的物体具有单位温差时，在它的单位面积上每单位时间的导热量。
其单位为W/（m・K）3.热对流：流体内部，只依靠有温差流体微团的宏观掺混运动传递热量的现象4.对流换热：流体在与它温度不同的壁面上流动时，两者产生热量交换，这一热量传递过程称为对流换热过程5.对流换热系数（表面传热系数）h：单位面积上，流体与壁之间在单位温差下及单位时间内所能传递的热量。
单位为W/（m2・K）6.传热过程：冷热两种流体隔着固体壁面的换热，即热量从壁一侧的高温流体通过壁传给另一侧的低温流体的过程7.传热系数k单位时间，单位壁面积上，冷热流体间温差为1°C时所传递的热量。
单位为W/（m2・K）8.热阻：热量传递路径上的阻力，反映了热量传递过程中热量与温差的关系；单位面积的导热热阻R=8/入，单位为（m2・K）/W；总面积的导热热阻R=8/（入A），单位为K/W 入9.辐射换热：物体间靠热辐射进行的能量传递称为辐射换热10.温度场：某一时刻空间所有各点温度的总称11.温度梯度：沿等温线法线方向上的温度增量与发向距离的比值12.等温面：同一时刻，温度场中所有温度相同的点连接所构成的面叫做等温面13.热流密度矢量：单位时间单位面积上所传递的热量称为热流密度。
定义等温面上某点，以通过该点最大热流密度的方向为方向，数值上正好等于沿该方向热流密度的矢量称为热流密度矢量，简称热流矢量14.热扩散率（热扩散系数，导温系数）a：a-入/（P C p）称为热扩散率，热扩散系数，导温系数，单位为m2/s,表征物体被加热或冷却时，物体内各部分温度趋于均匀一致的能力15.稳态导热：物体的温度不随时间发生变化的导热过程称为稳态导热16.临界热绝缘直径：对应于总热阻为极小值时的保温层外径称为临界热绝缘直径17.肋片效率n f：在肋片表面平均温度下，肋片的实际散热量与假定整个肋片表面都处在肋基温度时的理想散热量的比值18.接触热阻：当导热过程在两个直接接触的固体之间进行时，由于固体表面不是理想平整的，所以两固体直接接触的界面容易出现点接触，或者只是部分的而不是完全的和平整的面接触，这时就会给导热过程带来额外的热阻，这种热阻称为接触热阻19.（导热）形状因子：将有关涉及物体几何形状和尺寸的因素归纳在一起，称为形状因子20.非稳态导热：温度场随时间而变化的导热过程21.瞬态导热：物体的温度不断升高（加热过程）或降低（冷却过程），在经历相当长的时间之后，物体的温度逐渐趋近于周围物体的温度，最终达到平衡，这样的过程称为瞬态导热，即为加热或冷却过程22.周期性非稳态导热：温度按照一定的周期发生变化的导热过程23.（瞬态温度变化的）正常情况阶段：经历不规则情况后，随着时间的推移，初始温度的影响逐渐消失，此时物体内部各处温度随时间的变化率具有一定的规律，称为正常情况阶段24.集总参数法：当BivO.1时，可以近似地认为物体的温度是均匀的，这种忽略物体内部导热热阻，认为物体温度均匀一致的分析方法称为“集总参数法”j225.（材料的）蓄热系数：叩小/g,它表示物体表面温度波振幅为1€时，导入物体的最大热流密度26.傅立叶准则：Fo应EI,它是非稳态导热过程的无量纲时间27.毕渥准则：B i=h5/入，它表示物体内部导热热阻6/入与物体表面对流换热热阻1/h的比值28.自然对流：流体因各部分温度不同而引起的密度差异所产生的流动称为自然对流29.受迫对流：流体因受外力作用产生的流动称为受迫对流30.混合对流：受迫对流与自然对流并存的流动称为混合对流31.流动边界层：黏性流体流过物体表面时，紧挨壁面处将形成极薄的，具有很大速度梯度的流动边界层32.热边界层：当壁面与流体之间有温差时，在紧挨壁面处会出现极薄的，具有很大温度梯度的温度边界层，又称热边界层33.物理现象相似：在同一类物理现象中，凡相似的现象，空间各对应点的同名物理量分别成一定的比例34.雷诺准则：Re=ul/v它的大小表征了流体流动时惯性力与粘滞力的相对大小35.努谢尔特准则：Nu=hl/入，它表征壁面法向无量纲过于温度梯度的大小，而此梯度的大小反映了对流换热的强弱36.格拉晓夫准则：Gr=（g A t a13）/V2，表征了浮升力与粘滞力的相对大小37.普朗特准则：Pr=v/a,,它的值反映了流体的动量传递能力与热量传递能力的相对大小38.（流动、热）进口段：流体从进入管口开始，需经历一段距离，管断面流速分布和流动状态才能达到定型，这一段距离通称进口段39.（流动、热）充分发展段：流体经过进口段后，流态定型，流动达到充分发展，称为流动充分发展段40.（自然对流换热的）自模化现象：对于自然对流紊流，其表面传热系数与定型尺寸无关，该现象称“自模化现象”41.膜状凝结：当凝结液能很好地湿润壁面时，凝结液将形成连续的膜向下流动，称为膜状凝结42.珠状凝结：若凝结液不能很好地湿润壁面，则凝结液将聚成一个个液珠，称为珠状凝结43.沸腾：液体在受热面的加热下，液体内部产生气泡的相变过程称为沸腾44.沸腾温差（过热度）：饱和沸腾时，壁温与饱和温度之差45.（饱和、过冷、泡态、膜态）沸腾：一定压强下，当液体主体为饱和温度t s，而壁面温度t高于ts时的沸腾称为饱和沸腾；若主体温度低于ts,而壁面温度tw高于ts的沸腾W称为过冷沸腾；热量依靠自然对流过程传递到主体，蒸发在液体表面进行，这时的沸腾称为自然对流沸腾；自然对流过后，沸腾温差继续增加，之后会产生大量de气泡，称为泡态沸腾（核沸腾）；沸腾温差继续增大，当沸腾温差达到一定值时，壁面将全部被一层稳定的气膜所覆盖，这时气化只能在气膜-液交界面上进行，气化所需热量依靠导热，对流，辐射通过气膜传递，称为膜态沸腾46.黑体：物体能全部吸收外来射线，即a=1，由于可见光被全部吸收而不被反射，人眼所看到的颜色呈现黑色，故这种物体被定义为黑体47.白体：物体能全部反射外界投射过来的射线，即P=1，不论是镜反射还是漫反射，由于可见光被全部反射，颜色上呈现白色，故这种物体称为白体48.透明体：如果外界投射过来的射线能够全部穿透物体，即T=1，则称这种物体为透明体49.辐射力E：单位时间内，物体单位辐射面积向半球空间所发射全部波长的总能量称为辐射力，单位为W/m250.单色辐射力E K：单位时间内，物体单位辐射面积，向半球空间所发射的某一波长的能量称为单色辐射力，单位为W/（m2•卩m）51.定向辐射强度I p：在某给定辐射方向上，单位时间，单位可见辐射面积，在单位立体角内所发射的全部波长的能力称为定向辐射强度52.单色定向辐射强度I:在某给定辐射方向上，单位时间，单位可见辐射面积，在单位入P立体角内所发射的某一波长的能力称为单色定向辐射强度53.发射率（黑度）£：实际物体的辐射力与同温度下黑体的辐射力之比；£=E/E b54.单色发射率£入：J=E”/E b入入入入D入55.定向发射率£p：£p=E p/E入卩：56.单色定向发射率£:£=E/E b入，p入，p入，pb入，p57.灰体：假如某物体的光谱发射率£入不随波长发生变化，即£=j=const,这种物体称灰体入入58.温室效应：投射阳光的密闭空间由于与外界缺乏热量交换而形成的保温效应59.角系数X a,b:表示离开表面的辐射能中直接落到另一个表面上的百分数60.有效辐射J:单位时间离开单位面积表面的总辐射能61.投入（投射）辐射G：单位时间，单位面积表面得到的总辐射能62.重辐射面：在辐射换热系统中，表面温度未定，净辐射换热量为零的表面63.辐射隔热：减少表面间辐射换热的有效方法是采用高反射比的表面涂层，或在表面间加设遮热板，这类措施称为辐射隔热64.复合换热：当流体为气体介质时，壁面上除对流换热外，还将同时存在辐射，这种对流与辐射并存的换热称为复合换热（区别于“混合换热”）65.换热器：实现两种或两种以上温度不同的流体相互换热的设备66.（换热器的）效能£：换热器的实际传热量与最大可能的传热量之比67.（换热器的）传热单元数NTU：传热单元数NTU是表示换热器传热量大小的一个无量纲数，NTU=kA/C min。
传热学部分思考题
教材上的思考题第8章??思考题?1．试说明热传导（导热）、热对流和热辐射三种热量传递基本方式之间的联系与区别。
? 区别：它们的传热机理不同。
导热是由于分子、原子和电子等微观粒子的热运动而产生的热量传递现象，其本质是介质的微观粒子行为。
热对流是由于流体的宏观运动，致使不同温度的流体相对位移而产生的热量传递现象，其本质是微观粒子或微团的行为。
辐射是由于物体内部微观粒子的热运动而使物体向外发射辐射能的现象，其本质是电磁波，不需要直接接触并涉及能量形式的转换。
?联系：经常同时发生。
?2．试说明热对流与对流换热之间的联系与区别。
?热对流是由于流体的宏观运动，致使不同温度的流体相对位移而产生的热量传递现象。
对流换热是流体与固体表面之间由热对流和导热两种传热方式共同作用导致的传热结果。
3. 从传热的角度出发，采暖散热器和冷风机应放在什么高度最合适？??答：采暖器和冷风机主要通过对流传热的方式使周围空气变热和变冷，使人生活在合适的温度范围中，空气对流实在密度差的推动下流动，如采暖器放得太高，房间里上部空气被加热，但无法产生自然对流使下部空气也变热，这样人仍然生活在冷空气中。
为使房间下部空气变热，使人感到舒适，应将采暖器放在下面，同样的道理，冷风机应放在略比人高的地方，天热时，人才能完全生活在冷空气中4．在晴朗无风的夜晚，草地会披上一身白霜，可是气象台的天气报告却说清晨最低温度为2℃。
试解释这种现象。
但在阴天或有风的夜晚（其它条件不变），草地却不会披上白霜，为什么？答：深秋草已枯萎，其热导率很小，草与地面可近似认为绝热。
草接受空气的对流传热量，又以辐射的方式向天空传递热量，其热阻串联情况见右图。
所以，草表面温度t gr 介于大气温度t f 和天空温度t sk 接近，t gr 较低，披上“白霜”。
如有风，hc 增加，对流传热热阻R 1减小，使t gr 向t f 靠近，即t gr 升高，无霜。
阴天，天空有云层，由于云层的遮热作用，使草对天空的辐射热阻R 2增加，t gr 向t f 靠近，无霜（或阴天，草直接对云层辐射，由于天空温度低可低达-40℃），而云层温度较高可达10℃左右，即t sk 在阴天较高，t gr 上升，不会结霜）。
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hitaiqing@
航空航天热物理研究所
临界绝缘直径
v在平壁上加厚保温
层，热阻 ↑ ， k ↓ ，
Q↓
do
v在圆管壁上包保温 层是否也一样呢？
绝缘材料
11
2 传热过程的分析与计算
hitaiqing@
航空航天热物理研究所
间壁式换热器 冷热流体被壁面隔开热传递过程包括热流体与壁面间 对流换热、壁中的导热、壁面与冷流体间的对流换 热；有时还包括辐射换热
暖风机、燃气加热器、冷凝器、蒸发器等
间壁式换热器的分类 管壳式换热器、板式换热器、肋片管式换热器、 板翅式换热器、螺旋板式换热器
紧凑式换热器、微尺度换热器
21
航空航天热物理研究所
（3）交叉流换热器
33
3 换热器的类型
hitaiqing@
（4）板式换热器
航空航天热物理研究所
板式换热器拆卸清洗方便，故适合于
含有易污染物的流体的换热。
34
3 换热器的类型
§
若λ
= 20 W •
m
−1
•
K −1
，ho =
10 W •
m −2 •
K −1
则 dcr = 4m 。
§
若λ
=
0.2
W
•
m
−1
•
K
−1
，ho= 10 W • m−2• K −1
则 dcr = 0.04m 。
17
2 传热过程的分析与计算
hitaiqing@
23
3 换热器的类型
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（又 称管壳式换热器。
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3 换热器的类型
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一、换热器的分类
v多种分类法
§ 按冷却工质分：空冷、水冷、油冷 § 按制造换热器的材料分：铜、钢、陶瓷 § 按结构特点分：管式、壳式、板式
v此处按传热原理分
间壁式、混合式、蓄热（回热）式
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通过圆管的传热
v由于圆管内外侧的表面积不 相等，所以对内侧而言，与 对外侧而言的传热系数在数 值上是不同的。
v稳态条件下，无限长，只有 径向传热，不考虑热损失。 通过圆管的传热
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2 传热过程的分析与计算
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v三个传热环节
第8章 复合换热与传热
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1 引言
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导热、对流、辐射同地点、同时共同起作用 时的换热。
2 传热过程的分析与计算
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v上式中 k 代表以外侧面积 Ao为基准的 ko
k=
1
do +
1 do ln do +
1
hi di 2λ di ho
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2 传热过程的分析与计算
临界绝缘直径
v由式
( ) Q =
1
π l t fi − t fo + 1 ln do +
1
hidi 2λ di hodo
v当 δ ↑，do ↑
v(a) δ ↑ → 导热热阻 ↑
v(b)
do
↑
→
1 hodo
↓
所以对于圆管 δ ↑ ，并不一定 使 k ↓ ，及Q ↓
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2 传热过程的分析与计算
板翅式：结构紧凑、 轻巧、传热面高 ； 承 压 100bar ， 易 堵塞
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（3）交叉流换热器
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（2）壳管式换热器
2-4型换热器
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（2）壳管式换热器
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（3）交叉流换热器
它是间壁式换热器的又一种主要型式。 根据换热表面结构的不同又可有管束式、管 翅式及板翅式等的区别 。
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（3）交叉流换热器
肋片管式：肋化系数可 达 25 ； 传 热 系 数 可 提 高 1~2 倍 ， 结 构 较 紧 凑 、 适于两侧流体表面传热 系数相差较大时，肋片 侧流动阻力大、可能有 较大的接触热阻
v耦合计算（导热、对流、辐射三个过程 相互影响）例：
§ 对流辐与射导与热对换流热，高对温流烟换气热对的对机流理排是热管对换热
流与导热，两者相互影响、相互耦合。
导气热动与热辐辐射射，玻是璃高内超、声纤速维高材温料气体动力
辐学射、与气相动变热换物热理研究的重要内容，特别 是高超声速气体动力学与红外辐射的耦 合传输
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临界绝缘直径
v由于一般工程所用的绝缘材料， dcr 很小
v对于动力管道，一般 d均 > dcr ，故很少考 虑 dcr ，因为
( ) λ = 0.1W (m⋅K ) ,ho = 9 W m2 ⋅K
dcr = 22mm
v但是对于电线，需考虑 dcr
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（2）壳管式换热器
优点：结构坚固、易于制造、适应性强、处理能 力大、高温高压下也可应用、清洗方便 缺点：材料消耗大、不紧凑 应用：工业上用得最多，历史悠久，占主导地位
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临界绝缘直径
R
v对应 ∑ R 最
小值的 do (外
∑R
1 ln do 2λ di
径) 称为临界
1
绝缘直径 d cr
hodo
dcr
do
v故 ∑ R 有一个最小值，即 k 有个最大值，此
与∑ R 有关 do
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2 传热过程的分析与计算
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间壁式
暖风机、燃气加热器、冷凝器等
混合式
空调工程中的喷淋室、火力发电厂中的冷却塔
蓄热（回热）式
锅炉中回热式空气预热器
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[W ]
v k W • m−2 • K −1 传热系数
v ∑ R = 1 k 传热热阻（总热阻）
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2 传热过程的分析与计算
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v通过平壁的传热
( ) Q = k t f1 − t f2 A
t f1 h1
v传热系数
∑ k =
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v三式相加，得
( ) Q =
1
π l t fi − t fo + 1 ln do +
1
hidi 2λ di hodo
v习惯上用管外侧面积为基准（工程上使用方 便）
( ) ( ) Q = ko Ao t fi − t fo = koπ dol t fi − t fo
( ) = kπ dol t fi − t fo 9
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临界绝缘直径
v求 dcr
( ) dQ
ddo
πl =
t fi 1
−t +
fo
1
1 2π do
−
ln do +
1 hodo2 1
=
0
hidi 2λ di hodo
v得
( )do
cr
= 2λ ho
= dcr
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2 传热过程的分析与计算
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v上式中 dcr 是散热量为最大值的条件，而不 是散热量为最小值时的直径。可对 d = dcr
求 Q l 的二阶导数，其结果为
( ) ( ) ( ) d2 (Q
d dcr
l)
2
=
−2π
t fi − t fo
ho2 1 + ln dc2r
di
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（4）板式换热器
优点：结构紧凑、金属消耗量低、 换热系数高、阻力相对小、使用灵 活、清洗方便 缺点：承压和温度不太高 （<28bar，-30~170度）
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1、间壁式换热器的主要型式
（1）套管式换热器
适用于传热量不大或流体流量不大的情形。
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（1）套管式换热器
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1 引言
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v解耦计算（叠加法），在一定范围内误差 不大。例如：炉膛内的高温烟气对对流排
管换热
Q = Qc + Qr
( ) ( ) = hc A t f − tw
+ ε sσ
T
4 f
−
Tw4
v如果辐射占的份额不多时，用对流换热系 数的形式表示。
（2）壳管式换热器