《传热学》杨世铭-陶文铨-第八章热辐射汇编
《传热学》教学大纲
《传热学》课程教学大纲一、课程名称：传热学/ Heat Transfer二、课程编号：0300302三、学分学时：3学分/48学时四、使用教材：《传热学》（第4版）杨世铭、陶文铨编，高等教育出版社，2014年12月五、课程属性：专业基础课/必修六、教学对象：新能源科学与工程专业七、开课单位：机械工程学院八、先修课程：高等数学、大学物理、流体力学九、教学目标：1、掌握传热学的基本概念、基本理论和基本计算方法，2、培养和建立学生的工程观点和理论联系实际解决工程实际问题的初步能力，并为学习后续的专业课程提供必要的理论基础支撑。
十、课程要求：通过本课程的学习，学生需掌握热量传递的三种基本方式及综合传热过程所遵循的基本规律，学会对传热过程进行分析处理和计算的基本方法，能运用这些规律提出增强传热、提高热经济性和削弱传热减少热损失的途径，具备分析工程传热问题的能力，并基本掌握换热设备的两种基本计算方法；结合热工实验课，使学生掌握一定的传热实验的技能。
主要以课堂讲授为主，充分采用多媒体教学。
十一、教学内容：本课程主要由以下内容组成（理论教学48学时）第一章绪论（2学时）知识要点：传热学的研究对象及其在工程技术中应用；热量传递的基本方式；导热、对流和辐射，传热过程及热阻重点难点：热量传递的三种基本方式，传热过程与传热系数教学方法：课堂讲授、讨论第二章稳态热传导（6学时）知识要点：温度场、等温面、等温线，温度梯度及傅立叶定律，导热系数，各向同性、具有内热源的导热微分方程及导热过程单值性条件的确定；通过单层、多层和复合平壁的稳态导热，通过单层和多层圆筒壁的稳态导热，通过肋壁的稳态导热，具有变导热系数的单层平壁导热问题的处理方法，肋效率、等截面直肋和环肋的工程计算，接触热阻及形状系数。
重点难点：傅立叶定律，导热微分方程及其单值性条件；能够依据直角坐标系下导热微分方程和导热过程单值性条件对常物性、无内热源、简单几何形状的物体的一维稳态导热问题进行分析计算教学方法：课堂讲授、讨论第三章非稳态导热（4学时）知识要点：非稳态导热过程特点，一维非稳态导热问题分析解及其讨论，诺模图，简单几何形状一维、二维和三维非稳态导热的计算，周期性变化边界条件和常热流通量边界条件下半无限大物体非稳态导热。
传热学PPT学习课件PPT教案
气膜冷 却
气膜冷却基本原理是：从高温环境的 壁面上 的孔向 主流引 入二次 气流（ 冷却工 质或射 流）， 这股冷 气流在 主流的 压力和 摩擦力 作用下 向下游 弯曲， 附着在 壁面一 定区域 上，形 成温度 较低的 冷气膜 将壁面 同高温 燃气隔 离，并 带走部 分高温 燃气， 从而对 壁面起 到良好 的冷却 保护作 用。
空气 0.026 W (m C ) （20 C）
第21页/共66页
(6) 一维稳态导热及其导热热阻 如图所示，稳态 q = const，于是积分Fourier定
律有：
q Φ dt
A
dx
定积分
W m 2
t
dx
tw1
dt
Q
tw2
q dx tw2 dt q tw1 tw2 0
。 解：参见前图及一维稳态导热公式有：
第23页/共66页
铜：
q tw1 tw2 375 300 100 1.5106 W m2
0.05
钢： q tw1 tw2 36.4Im 300N a 10o 0g 1e .46105 W m2
0.05
铬砖 ：
q tw1 tw2 2.32 300 100 9.28103 W m2
—— 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。表征对流传热过程强弱的物理量
影响h因素：流速、流体物性、壁面形状大小等 强调：表面传热系数与导热系数的区别 a) 单位上的区别 [W/( m K)]～ [W/( m2 K)] b) 表面传热系数不是一个物性参数，它不仅取决于流体
文字表述：在导热现象中， 单位时间内通过给定截面的 热流量，正比于该截面方向 上的温度变化率和截面面积 ，而热量传递的方向则与温 度升高的方向相反。
2020年传热学第四版课后思考题答案(杨世铭-陶文铨)]
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作者：非成败作品编号：92032155GZ5702241547853215475102时间：2020.12.13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。
传热学第四版课后思考题目解析(杨世铭-陶文铨)]
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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 dtq 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。
热辐射计算公式
例2－1一锅炉墙采用密度为300kg/m3的水泥珍珠岩制作，壁厚 。已知内壁温度 ℃，外壁温度 ℃，试求每平方米炉墙每小时的热损失。
解为求平均导热系数 ，先算出材料的平均温度
℃
对密度为300kg/m3的水泥珍珠岩制品，从附录7查得
代入公式 得
讨论：对水泥珍珠岩这类在一定的温度范围内导热系数与温度成线性关系的材料，工厂提供的导热系数计算中 都是指计算范围内的平均值，使用时要注意其最高的允许使用温度。
液体：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（晶格的振动，原子、分子在其平衡位置附近的振动产生的）的作用。
热流量：单位时间传递的热量称为热流量，用Ф表示，单位为W。
热流密度：单位时间通过单位面积的热流量称为热流密度，用q表示，单位为W/m2。
熟悉非稳态导热问题数值求解的基本思想及求解步骤，显式稳定性的判定方法；
掌握有限差分法的基本原理、节点温度差分方程的建立方法、节点温度差分方程组的求解方法及非稳态导热问题的数值解法，利用热平衡方法建立非稳态导热物体节点的离散方程。
（二）本章重点
非稳态导热问题数值求解的基本思想；
利用热平衡法和泰勒级数展开法建立节点的离散方程的方法
教材后作业
4－10
2
8
对流换热概说；对流换热问题的数学描写
教材后作业
9
对流换热的边界层微分方程组；相似原理及量纲分析
教材后作业
6-1,6-6
4
10
内部流动强制对流换热实验关联式
教材后作业
6-8,6-10,6-14
6
11
外部流动强制对流换热实验关联式
第四版传热学课后习题答案_杨世铭-陶文铨 带目录
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。
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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 dtq 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》课程教学大纲
《传热学》课程教学大纲课程名称：传热学英文名称：Heat Transfer课程编码：CJX0120课程学时：56学分：3.5适用对象：机械系能动和建环专业先修课程：高等数学，物理，流体力学使用教材：戴锅生编，《传热学》，第二版，北京：高等教育出版社，1999主要参考书：[1]杨世铭、陶文铨主编，《传热学》，第四版，北京：高等教育出版社，2006[2]傅秦生主编，《热工基础与应用》，第三版，北京：机械工业出版社，2015一、课程性质、目的和任务传热学是研究热量传递规律及其应用，以提高热能利用经济性的一门学科。
传热学是我院机械系能动和建环专业的一门必修的主干专业基础课程。
本课程不仅为学生学习有关的专业课程提供基本的理论知识，而且也为学生以后从事热能的合理利用、热工设备效能的提高及换热器的设计和开发研究等方面的工作打下必要的基础。
通过本课程的学习1. 应使学生获得比较宽广和巩固的热量传递规律的基础知识，具备分析工程传热问题的基本能力；2. 掌握计算工程传热问题的基本方法，并具有相应的计算（包括理论分析和数值计算）能力。
二、教学基本要求要求学生熟练掌握导热、对流和热辐射三种热量传递方式的物理概念、特点和基本规律，并能综合应用这些基础知识正确分析工程实际中的传热问题。
掌握计算各类热量传递过程的基本方法，能对典型的工程传热问题进行计算，能对间壁式换热器进行热设计。
掌握强化或削弱热量传递过程的方法，并能提出工程实际中切实可行的强化或削弱传热的措施。
三、课程内容第一章绪论了解传热学与工程热力学在研究内容和方法上的区别，掌握传热学的研究对象、任务、方法及其在工程中的应用。
作为一门研究热量传递基本规律及其应用的技术基础课，学习目的在于掌握一般工程技术中热量传递的基本规律和处理传热问题的基本方法，以提高热能直接利用的经济性；能够应用这些知识来解决遇到的实际问题；并为学习有关的工程技术课程提供必要的理论基础。
掌握热量传递的基本方式：导热、对流和热辐射的概念和所传递热量的基本计算公式。
[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。
传热学第四版课后作业答案(杨世铭-陶文铨)]
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1-9 一砖墙的表面积为122m ，厚为260mm ，平均导热系数为1.5W/（m.K ）。
设面向室内的表面温度为25℃，而外表面温度为-5℃，试确定次砖墙向外界散失的热量。
解：根据傅立叶定律有：WtA9.207626.05)(25125.1=--⨯⨯=∆=Φδλ1-12 在一次测定空气横向流过单根圆管的对流换热实验中，得到下列数据：管壁平均温度t w =69℃，空气温度t f =20℃，管子外径 d=14mm ，加热段长 80mm ，输入加热段的功率8.5w ，如果全部热量通过对流换热传给空气，试问此时的对流换热表面传热系数多大？ 解：根据牛顿冷却公式()f w t t rlh q -=π2所以()f w t t d qh -=π＝49.33W/(m 2.k)1-20 半径为0.5 m 的球状航天器在太空中飞行，其表面发射率为0.8。
航天器内电子元件的散热总共为175W 。
假设航天器没有从宇宙空间接受任何辐射能量，试估算其表面的平均温度。
解：电子原件的发热量＝航天器的辐射散热量即：4T Q εσ=4A QT εσ=∴ =187K 热阻分析 ;;2-4 一烘箱的炉门由两种保温材料A 及B 组成，且B A δδ2=(见附图)。
已知)./(1.0K m W A =λ,)./(06.0K m W B =λ,烘箱内空气温度4001=f t ℃，内壁面的总表面传热系数)./(501K m W h =。
为安全起见，希望烘箱炉门的 外表面温度不得高于50℃。
设可把炉门导热作为一维问题处理，试决定所需保温材料的厚度。
环境温度=2f t 25℃，外表面总传热系数)./(5.922K m W h =。
解：热损失为()()22111f f BBA A fwf t t h t t h t t q -+-=+-=λδλδ又50=fw t ℃；B A δδ=联立得m m B A 039.0;078.0==δδ2-9 双层玻璃窗系由两层厚为6mm 的玻璃及其间的空气隙所组成，空气隙厚度为8mm 。
传热学-第八章
dA1 103 cos30 3 d1 2 3.4610 sr r 0 . 5 0 .5 dA2 103 cos0 d 2 2 4.0 103 sr r 0 . 5 0 .5 3 dA3 10 cos 45 d 3 2 2.8 103 sr r 0 . 5 0 .5
黑体一般采用下标“b”表示，如黑体的辐射力为Eb，黑
体的光谱辐射力为Eb
3. 黑体辐射的三个基本定律及相关性质
(1) Planck定律(第一个定律)—黑体光谱辐射力随波长的变化
Eb
c15 ec2
( T )
1
式中，为波长，m ；T为黑体温度，K ；c1为第一辐射常数，
3.742×10-16 wm2；c2为第二辐射常数，1.4388×10-2 mK；
§8-2 黑体辐射的基本定律
1. 黑体概念
黑体：是指能吸收投入到其面上
的所有热辐射能的物体，=1 黑体是一种科学假想的物体， 现实生活中是不存在的。但却可 以人工制造出近似的人工黑体。
黑体模型
如：内壁温度均匀，内=0.6，S孔/S内=0.6%，孔=0.996
如图，空腔内壁温度均匀为T，空腔内壁的吸收率为，S孔/S
Q (1-f)(1-)Q (1-f)2(1-)2Q
…
(1-f)n-1(1-)n-1Q (1-f)n-1(1-)nQ
空腔内壁吸收的能量
Q壁 Q (1 f )(1 )Q (1 f ) n 1 (1 ) n 1 Q Q 1 (1 f )(1 ) (1 f ) n 1 (1 ) n 1 Q 1 (1 f )(1 )
传热学第四版课后习题答案(杨世铭-陶文铨)]
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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 dtq 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 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
温。如何解释其道理？越厚越好？ 如何解释其道理？越厚越好？
(2) 建筑环境与设备工程专业领域大量存在传热问题 例如：热源和冷源设备的选择、配套和合理有效利用； 例如：热源和冷源设备的选择、配套和合理有效利用； 供热通风空调及燃气产品的开发、设计和实验研究； 供热通风空调及燃气产品的开发、设计和实验研究；各 种供热设备管道的保温材料及建筑围护结构材料的研制 及其热物理性质的测试、热损失的分析计算； 及其热物理性质的测试、热损失的分析计算；各类换热 器的设计、选择和性能评价；建筑物的热工计算和环境 器的设计、选择和性能评价； 保护等。 保护等。
铜： 钢： 铬砖： 铬砖： 硅藻土砖： 硅藻土砖：
q=λ q=λ q=λ
t w1 − t w 2
δ
300 − 100 = 375 × = 0.75 × 10 6 W m 2 0.1 300 − 100 = 0.73×105 W m2 0.1 300−100 = 2.32× = 4.64×103 W m2 0.05 = 36.4 ×
Φ
传热学： t ( x, y, z ,τ )
Φ = f (τ )
水，M2 20oC 图0-1 传热学与热力学的区别
(2) 传热学以热力学第一定律和第二定律为基础，即Φ 始终从高温热 源向低温热院传递，如果没有能量形式的转化，则Φ 始终是守恒的
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 常生活中的例子： (1) 日常生活中的例子： a 人体为恒温体。 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、 冬天都保持20度，那么在冬天与夏天、人在房间里所 20 穿的衣服能否一样？为什么？ 穿的衣服能否一样？为什么？ b 夏天人在同样温度（如：25度）的空气和水中的感 天人在同样温度（ 25度 觉不一样。为什么？ 觉不一样。为什么？ c 北方寒冷地区，建筑房屋都是双层玻璃， 北方寒冷地区，建筑房屋都是双层玻璃，以利于保
传热学知识点
传热学知识点2012年上海理⼯⼤学《传热学》考研⼤纲⼀、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。
传热学第四版第8章
Eb d
2
1
Eb d
1 1 2 E d E d Fb 02 Fb 01 b b 4 0 T 0
8-2黑体热辐射的基本定律
黑体辐射函数
1 Fb 0 4 T
T
0 5
0
Eb d
2
sin cosd I b
8-2黑体热辐射的基本定律
总结
黑体辐射力由斯忒藩-玻耳兹曼定律确定，正比于 热力学温度的四次方：Eb=σT4 黑体辐射能量按波长的分布服从普朗克定律 空间方向的分布服从兰贝特定律 维恩位移定律描述了黑体单色辐射力有个峰值， 与该峰值有对应的波长λm随温度升高λm向波长短 的方向移动
4
c1
5
4
系数， 5.67W / m 2 K 4
8-2黑体热辐射的基本定律
黑体在波长λ1至λ2区段所发射出的辐射能
黑体辐射力百分数
Fb 1
Eb Eb d Eb1 2
1 2
2
2
1
0
1 4 T Eb d
热辐射总能量 一部分吸收Qα，一部分反射Qρ， 一部分穿透Qτ 吸收比、反射比和穿透比的定义
Q Q Q 1 Q Q Q 1
吸收比 反射比 穿透比
8-1热辐射现象的基本概念ຫໍສະໝຸດ 从电磁波的角度描述热辐射的特性
固体或液体情况下
对固体或液体，辐射能在极短的距离内就被吸收完了， 可认为τ=0。金属导体的这一距离为1μm的数量级，大多 数非导电材料，这一距离小于1μm n θ
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1 透明体：
黑体概念
黑体：是指能吸收投入到其面
上的所有热辐射能的物体，是 一种科学假想的物体，现实生 活中是不存在的。但却可以人 工制造出近似的人工黑体。
图8-5
黑体模型
12
§8-2
黑体辐射的基本定律
1.热辐射能量的表示方法
辐射力E：
单位时间内，物体的单位表面积向半球空间发射的所有 波长的能量总和。 (W/m2)； 光谱辐射力Eλ ： 单位时间内，单位波长范围内(包含某一给定波长)，物 体的单位表面积向半球空间发射的能量。 (W/m3)；
6
二 从电磁波的角度描述热辐射的特性
1.传播速率与波长、频率间的关系 热辐射具有一般辐射现象的共性，以光速在空间传播。 电磁波的速率与波长、频率间的关系
c f
式中：f — 频率，s-1; λ— 波长，μm
7
2. 电磁波谱
物体辐射的电磁波波长可以包括整个波谱，如图8-1所示，而 我们所感兴趣的，即工业上有实际意义的热辐射区域一般为 0.1~100μ m。 注1：红外线区段：0.76~20μm 可见光区段：0.38~0.76μm 太阳辐射： 0.2~2μm 注2：波长在1mm~1m之间的电磁波称为微波。
13
E、Eλ关系:
显然， E和Eλ之间具有如下关系：
E
0
E d
黑体一般采用下标b表示，如黑体的辐射力为Eb， 黑体的光谱辐射力为Ebλ
14
2.黑体辐射的三个基本定律及相关性质 (1)Planck定律(第 T )
1
式中，λ— 波长，m ； T — 黑体温度，K ； c1 — 第一辐射常数，3.742×10-16 Wm2； c2 — 第二辐射常数，1.4388×10-2 WK；
c15 ec
2
( T )
1
d T 4
式中， σ= 5.67×10-8 w/(m2K4)， 是Stefan-Boltzmann常数。
16
普朗克定律与斯蒂芬—玻耳兹曼定律的关系
光谱辐射力曲线下的面积就是该温度下黑体的辐射力
Eb Eb d
o
0
e
c2 /( T )
10
对于大多数的固体和液体： 对于不含颗粒的气体：
0, 1 0, 1
对于黑体：
镜体或白体： 透明体：
1
1
1
2）反射又分镜反射和漫反射两种
图8-3 镜反射
图8-4 漫反射
11
三 黑体模型及其重要性
1.定义： 黑体： 1 镜体： 1
体角的概念。 定义：球面面积除以球半径的平方称为立 体角，单位：sr(球面度)。
c 2 r
20
要说明黑体向半球空间辐射出去的能量按不同方向分 布的规律，只有对不同方向的相等的立体角来比较才有意
义。如图8-8和8-9所示：
第八章 热辐射基本定律及 辐射特性
1
意义和目的
意义：
热辐射是热量传递的三种基本方式之一，在许多领域中具 有重要应用，特别是航天器热控制中，热辐射更是必须考 虑的，如： qq
2
意义和目的
意义：
日常生活中也随处可见热辐射的例子，如：
(1)当你靠近火的时候，会感到面向火的一面比背面热； (2) 在冬天的夜晚，呆在有窗帘的屋子内会感到比没有窗帘 时要舒服； (3)太阳能传递到地面 (4)冬天，在蔬菜大棚内的空气温度在0℃以上，但地面却可 能结冰。
3
目的：
(1) 认识热辐射的性质； (2) 掌握表面热辐射的基本传递规律； (3) 了解气体辐射的过程 (4) 掌握热辐射换热的基本研究方法和过程
4
§8-1 热辐射的基本概念
一. 热辐射的定义及区别于导热对流的特点
(1) 定义：由热运动产生的，以电磁波形式传递的能量；
(2) 特点： a 任何物体，只要温度高于0 K，就会不停地向周围空间发 出热辐射； b 可以在真空中传播；
c 伴随能量形式的转变；
d 具有强烈的方向性； e 辐射能与温度和波长均有关； f 发射辐射取决于温度的4次方。
5
（3）热辐射的定义及区别于导热对流的特点
a:热辐射的能量传递不需要其他介质存在，而且在真空中传递 的效率最高； b:在物体发射与吸收辐射能量的过程中发生了电磁能与热能两 种能量形式的转换
8
电
磁
辐
射
波
谱
图8-1
9
3.物体表面对电磁波的作用
1）物体对热辐射的吸收、反射和穿透 当热辐射投射到物体表面上时，一般 会发生三种现象，即吸收、反射和穿 透，如图8-2所示。
Q Q Q Q
Q Q Q 1 Q Q Q 1
图8.2物体对热辐射 的吸收反射和穿透
注：
Eb (0 ) Eb d
0
在任意两个波长 2、1 之间黑体的辐射能为：
Eb (1 2 ) Fb ( ) Eb ( Fb (0 ) Fb (0 ) ) Eb
1 2 2 1
19
(4) 立体角
前面涉及到的只是半球空间内的光谱特性，下面将
要介绍的是黑体发射辐射的空间方向特性。首先引入立
Fb (1 2 ) E d 1 1 E d E d E d T T E d
b
1 2 2 1
2
4
b
0
b
1
4
0
b
0
b
Fb (02 ) Fb ( 01 ) f (2T ) f (1T )
图8-6是根据上式描绘的黑 体光谱辐射力随波长和温 度的依变关系。 λ m与T 的关系由Wien位移 定律给出，
mT 2.8976 103 m K
图8-6 Planck 定律的图示
15
(2)Stefan-Boltzmann定律(第二个定律)：
Eb 0 Eb d 0
c1
5
d 1
练习题： 分析为何炼钢时随着温度的升高，钢锭表面颜色由暗 红逐渐变白？
17
(3)黑体辐射能按波段的分布
黑体在波长λ 1和λ 2区段 内所发射的辐射力，如图 8-7所示：
Eb(1 2 ) Eb d
1
2
图8-7 特定波长区段内的 黑体辐射力
18
黑体辐射函数: