传热学基础知识
简单的传热学基础知识及在空调中的应用
一、家用空调器中制冷剂的一般要求
• 制冷剂又称制冷工质，是制冷循环中的工 作介质，制冷剂在制冷机中循环流动，通 过自身热力状态的变化与外界发生能量交 换，从而实现制冷的目的。
• 当前，能用作制冷剂的物质有80多种，最 常用的是氨、氟里昂类、水和少数碳氢化 合物等。本世纪30年代氟里昂制冷剂的出 现，对制冷技术产生了推动作用。
高温高压制冷剂向周围空气环境散热 a.制冷剂—>铜管内壁：对流换热 b.铜管内壁—>铜管外壁及翅片：导热 c.铜管外壁及翅片—>周围大气环境：对流换热
• 高温高压制冷剂以过热蒸气状态进入冷凝器，在管内发 生降温及冷凝，从冷凝器入口到第一个液滴产生前，是 一个温度不断降低的过程；
• 从第一个液滴产生到最后一个气泡消失，是一个温度不 变的过程，在此过程中，制冷剂中含液量不断上升，含 气量不断下降；
生等温蒸发及升温过程；
• 从蒸发器入口到最后一个液滴消失前，是一个温度不变 的过程（理论上），在此过程中，制冷剂中含液量不断 下降，含气量不断上升；
• 从最后一个液滴消失到蒸发器出口，是一个升温过程。 • 总的说来，这是一个低温低压制冷剂液体在蒸发器中吸
热变成低温低压制冷剂气体的过程。
• 3 其他的传热过程 压缩机及配管等与环境的换热；
制冷剂，得到了广泛的应用。
二、制冷剂泄漏的危害
• 制冷剂对环境的主要影响： • 1 对臭氧层的破坏； • 2 温室效应(直接的或间接的)。 • 因氟氯碳化合物泄漏至同温层时，被太阳的紫外
线照射而分解，放出氯原子，与同温层中臭氧进 行连锁反应：
• CFXCLY CFXCLY-1+CL CL + O3 CLO + O2 CLO + O CL+ O2
2 传热学基本知识
2.3.2.3 斯蒂芬-玻尔兹曼定律
斯蒂芬-玻尔兹曼定律表达了黑体辐射力和绝对温度之间的关
系：
Eb bT 4
b——黑体辐射常数， b 5.67 10 8 W m2 K 4
Eb
Cb
T 100
4
Cb ——黑体辐射系数， Cb 5.67 W m2 K 4
2.2.2 影响对流换热的因素
(1)流动的起因 • 一种是自然对流，即由于流体各部分温度不同所引起的密度
差异产生的流动；
• 一种是受迫运动，即受外力影响，例如受风力、风机、水泵的作 用所发生的流体运动。
• 在一般情况下，流体发生受迫对流时，也会发生自然对流。
(2)流体流动状态
• 层流：流动速度较小时，流体各部分均沿流道壁面做平行运动， 互不干扰，这种流动称为层流。（导热）
(1)温度
• 许多工程材料，在一定温度范围内，导热系数可以认为是温度的 线性函数，它们的关系可以用下式表达
(2)密度
0 1 bt
• 习惯上把导热系数小于0.2W/(m·℃)的材料定义为保温隔热材料。
如岩棉、矿渣棉、玻璃棉、微孔硅酸钙、膨胀珍珠岩、泡沫塑料
和发泡石棉等。
• 结论：密度越小，这些材料中所含的导热系数小的介质越多，材 料的导热系数越小。
单位为K（开尔文），中文代号为开。热力学温标规定纯水 三相点温度（即水的汽、液、固三相平衡共存时的温度） 为基本定点，并指定为273.16K。 • ②摄氏温标：实用温标，又称百分温标。它是把在标准大 气压下，纯水开始结冰的温度（冰点）定为零度，把纯水
• 沸腾时的温度（沸点）定为100度，将0与100之间的尺面分 为100等份，每一等份就是1度。用符号t表示，单位为摄氏 度，代号为℃。
传热学考研复习资料
传热学考研复习资料考研生物学专业中，传热学占据了很重要的一环。
掌握好传热学的知识，不仅可以在考试中拿高分，还对于未来的科研和工作都有很大的帮助。
在复习传热学的过程中，需要掌握以下几个方面。
第一，热学基础知识。
传热学是基于热学的基础理论的，因此复习传热学必须先掌握热学的基础知识。
例如：热力学第一定律和第二定律，热平衡和温度，热容和比热容等等。
这些基础知识不仅需要记忆，还需要深入理解。
只有对这些基础知识掌握的扎实，才能够更好地学习传热学的知识。
第二，传热学的分类和原理。
在传热学中，有三种方式传热：传导、对流和辐射。
对于每种方式的传热，都有不同的物理原理和数学公式。
因此，需要详细地了解每一种传热方式的分类和原理，掌握各种传热方程式的推导过程和应用场景，能够快速判断传热方式并应用相应的传热方程式。
第三，传热学的计算方法。
传热学是一门数学科学，因此在复习传热学时，要掌握各种传热计算的方法和技巧。
例如：传导热量的计算、换热器的热传递、传热表面积的计算和传热系数的计算等等。
这些计算不仅需要理解各种计算方法的基本原理，还要学会应用计算机辅助传热计算。
第四，复习传热学的实践应用。
传热学在许多领域中都有广泛应用，如制冷空调、发电厂、化工、冶金、工业炉等等。
因此，在复习传热学的过程中，需要了解传热学在实践中的应用，举一些实际例子深入掌握传热学的应用规律和实践意义。
同时，还需要了解一些传热学分支的最新研究进展，以及在新技术、新材料等方面的应用前景等等。
总之，掌握好传热学知识对于考取生物学专业研究生来说是非常重要的。
通过系统化的学习，深入研究这个学科，在考试和未来的科研和工作中都可以大有裨益。
希望这篇文章对大家有所帮助。
传热学基础知识
传热学基础知识余热发电专业理论知识培训教材传热学基础知识介绍由于温度的不同而引起的两物体间或一个物体各部分之间热量传递的过程，称为热交换。
热量传递的基本方式由三种:导热、对流、热辐射。
一、导热导热是指直接接触的物体各部分之间的热交换过程。
影响导热的因素:1) 接触壁面面积;2) 热流密度:单位时间内通过单位面积的热量。
热流密度与导热系数、壁厚、壁间温差有关。
其中导热系数起决定性作用，它是由材料的种类和工作温度决定的。
一般金属的导热系数随温度的升高而降低。
而耐火材料和保温材料的导热系数则随温度的升高而升高。
当锅炉的受热面上敷上一层灰或内壁附上一层水垢后，它的导热系数会马上下降。
因为积灰和水垢的导热系数分别为钢的1/400和1/80。
这一方面降低了热流密度，另一方面也可能造成局部过热，缩短管子寿命，引起管子破裂。
二、对流换热流体流过壁面同壁面间产生的热量交换称为对流换热。
影响对流换热的因素有:1) 换热面面积;2) 对流换热系数;3) 壁面温度与流体温度之差。
其中，流速对对流换热系数影响最大，流速越高，对流换热系数越大。
但流速也不能过高，因为流体阻力与流速的平方成正比。
三、热辐射以电磁波的方式进行的物体之间的热交换称为辐射换热。
影响辐射换热的因素有:1) 辐射温度;2) 辐射常数;3) 辐射表面积。
以上分别讨论了导热、对流、热辐射三种基本的换热方式。
在实际过程中，这些换热方式往往不是单独出现的。
比如，省煤器和凝汽器的换热过程如下: 对流、辐射导热对流省煤器:废气——?管外壁——?管内壁——?水;对流导热对流凝器器:乏汽——?管外壁——?管内壁——?水。
上述传热过程都是在理想状态下进行的，在锅炉的实际运行中，由于受热面外壁会出现积灰，内壁会出现结垢，氧化，这些都影响了换热效果。
所以，日常运行中，一定要进行水的软化处理来防止上述情况的发生，从而保证锅炉安全、经济的运行。
传热学基础知识
传热学基础知识
嘿，朋友们！今天咱来聊聊传热学基础知识。
传热学啊，就像是生活中的一场奇妙旅行。
你想想看，冬天的时候，为啥我们在屋里就感觉暖和，到了外面就冻得直哆嗦呢？这就是传热在起作用呀！热量从屋里的暖气啊、空调啊这些热源，传到我们身上，让我们暖洋洋的。
这就好比是一场温暖的传递，暖气是那个热情的传递者，把温暖送给我们。
再说说夏天，太阳晒得厉害，我们会觉得热得不行。
这太阳的热量可不就通过传热来到我们身边啦！就好像一个调皮的小精灵，不停地往我们身上扑。
传热的方式有好几种呢！有一种叫热传导，就像是接力赛跑一样，热量一个接一个地传递下去。
比如说，你拿着一根金属棒，一头放在火上烤，过一会儿另一头也会变热，这就是热传导在起作用呀！是不是很神奇？
还有热对流，这就像是一群小伙伴在跳舞，带着热量一起动起来。
比如烧开水的时候，水受热会翻滚，热量就跟着水一起流动啦。
再有就是热辐射啦，这可厉害咯！太阳的热量就是通过热辐射传到地球上的，不需要任何介质，直接就过来啦，就像远方的朋友给你送来温暖的问候。
咱生活中很多事情都和传热学有关系呢！比如做饭的时候，锅把热量传给食物，让食物变熟；冬天盖厚被子保暖，就是阻止热量往外跑。
传热学好比是生活的一个小秘密，了解了它，你就能更好地理解很多现象啦！你说，这传热学是不是很有趣？它无处不在，影响着我们的生活呢！所以啊，我们可得好好琢磨琢磨它，让它为我们的生活服务呀！这就是传热学，一个看似普通却又无比重要的学问！。
第4-6次课：传热学基础知识和重要参数计算
空调房间的隔热设计， 墙体内表面温度保持恒定， 外表面周期变化
在非稳态导热中，由于温度不稳定，围护机构不断吸收或释放热 量，即材料在导热的同时还伴随着蓄热量的变化，这是非稳态导 热区别与稳态导热的重要特点。非稳态导热计算极其繁琐，一般 可采取简化模型进行计算。Biblioteka t — 空气温度 C
(5) 对流换热系数(表面传热系数)
（Convection heat transfer coefficient）
h Φ ( A(t w t ))
t t Φ 1 ( hA ) Rh t t q 1 h rh
W (m
2
K)
2 对流（热对流）(Convection)
流体
液体和气体统称为“流体”，它们的特性是抗剪强度极小，外 形以容器为形。由于重力的作用或者外力的作用引起的冷热空 气的相对运动为对流。在建筑中，含空气的部件中有热量传进 、传出或者在其内部传递。
(1)定义：流体中温度不同的各部分之间，由于发生相对 的宏观运动而把热量由一处传递到另一处的现象。空 气的对流换热对建筑热环境有较大影响。 (2)对流换热：当流体流过一个物体表面时的热量传递 过程，它与单纯的对流不同，具有如下特点：
—— 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
h的影响因素
h 不是一个常数，而是一个取决于许多因素的物 理量。对于建筑围护结构的表面需考虑的因素有： 气流状况（自然对流还是受迫对流）和壁面所处 位置（垂直或水平）。
(6) 对流换热系数h的计算方法（单位为W/m2· K）
传热学第二版刘彦丰知识点总结
传热学第二版刘彦丰知识点总结传热学第二版是一本介绍传热学基础知识和应用的教材，它包含了许多重要的知识点。
第一章介绍了传热学的基本概念和热力学基础。
其中，热力学第一定律和第二定律是传热学中非常重要的概念，它们分别描述了热量守恒和热力学不可逆性原理。
此外，本章还介绍了传热学的三种传热方式：传导、对流和辐射。
第二章主要介绍了传热学中的传导现象和传导方程。
传导是指物质内部热量的传递，其传热方式与物质本身的性质密切相关。
本章还介绍了传导方程的推导及其解法，其中包括了稳态传热和非稳态传热的处理方法。
第三章介绍了对流传热，包括自然对流和强制对流。
自然对流是指由密度差异引起的流动，而强制对流是通过外界施加的力来引起的流动。
本章还介绍了对流传热的传热系数计算方法，以及流动和传热的相互关系。
第四章主要介绍了辐射传热，包括辐射的基本概念、辐射传热的特点和辐射传热方程的推导。
辐射传热是指通过电磁波的传递而实现的热量传递，其特点是不需要介质的存在，可以在真空中传递热量。
第五章介绍了传热学中的传热器件和传热系统。
传热器件是指用于传热的装置，如换热器、冷凝器、蒸发器等。
传热系统是由传热器件和其他组成部分组成的整体，如蒸汽发生器、冷却塔等。
本章还介绍了传热器件和传热系统的设计和优化方法。
第六章介绍了传热学中的传热实验和传热测量技术。
传热实验是通过实验手段来研究传热现象和参数的变化规律，其目的是为了建立传热理论和验证传热计算方法的正确性。
本章还介绍了传热测量技术的基本原理和方法，包括温度测量、热流量测量和热阻测量等。
传热学第二版是一本全面介绍传热学基础知识和应用的教材，涵盖了传热学的各个方面。
通过学习本书，读者可以深入了解传热学的基本概念、传热方式、传热方程和传热器件等，还可以学习传热实验和传热测量技术的基本原理和方法。
传热学基础知识
材料热加工过程中，无时不在的存在各种热量传 材料热加工过程中 ， 无时不在的存在各种 热量传 现象， 递 现象 ， 因此材料热加工过程的数学解析的基础便 是传热学。如果材料的不同部分之间存在温度差 温度差， 是传热学 。 如果材料的不同部分之间存在 温度差 ， 则不同温度部分必然发生热量传递。 则不同温度部分必然发生 热量传递。热量传递有三 热量传递 种基本方式：即 热传导、热对流和热辐射。在这三 种基本方式： 热传导、 热对流和热辐射。 种基本方式中热量传递的物理本质是不同的。 种基本方式中热量传递的物理本质是不同的 。 实际 工程应用中， 工程应用中 ， 所遇到的热传递现象常常是由几种基 本方式共同作用的结果。 本方式共同作用的结果。
材料的导热系数越大，导热传递的热量也越大。 材料的导热系数越大，导热传递的热量也越大。 不同物质的导热系数不同，同一种物质在不同温度时， 不同物质的导热系数不同，同一种物质在不同温度时， 导热系数也不一样。 导热系数也不一样。大多数金属的导热系数随温度的升 高而降低。 高而降低。 各向异性材料在各方向的导热系数是不同的，如木材、 各向异性材料在各方向的导热系数是不同的，如木材、 石墨等。 石墨等。 在温度差别不是很大或计算精度要求不高时， 在温度差别不是很大或计算精度要求不高时，可视其为 定值或取该温度范围内的平均值。 定值或取该温度范围内的平均值。
Teaching Materials/Yuandong Li 1
2.1 温度场
温度场是指在某一瞬间， 温度场是指在某一瞬间，连续介质内各点 是指在某一瞬间 温度分布的情况。 温度分布的情况。温度场的一般数学表达式 为： T＝f(x,y,z,t) ＝ 即温度场是坐标和时间的函数。 即温度场是坐标和时间的函数。 一、稳定温度场 T=f(x,y,z) 二、不稳定温度场 T＝f(x,y,z,t) ＝
传热学知识点
传热学主要知识点1.热量传递的三种基本方式。
热量传递的三种基本方式：导热（热传导）、对流（热对流）和热辐射。
2.导热的特点。
a必须有温差；b物体直接接触；c依靠分子、原子及自山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一般只发生在密实的固体中。
3.对流（热对流）（Convection）的概念。
流体中（气体或液体）温度不同的各部分之间，山于发生相对的宏观运动而把热量由一处传递到另一处的现象。
4对流换热的特点。
半流体流过一个物体表面时的热量传递过程，它与单纯的对流不同，具有如下特点：;导热与热对流同时存在的复杂热传递过程b必须有直接接触（流体与壁面）和宏观运动；也必须有温差C壁面处会形成速度梯度很大的边界层5.牛顿冷却公式的基本表达式及其中各物理量的定义。
= （w）0 = q"A = Ah（t w -t x） w/m2h是对流换热系数单位w/（m:-k）g”是热流密度（导热速率），单位（W/m‘）0是导热量W&热辐射的特点。
a任何物体，只要温度高于0K,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。
7.导热系数，表面传热系数和传热系数之间的区别。
导热系数：表征材料导热能力的大小，是一种物性参数，与材料种类和温度关。
表面传热系数：、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。
影响力因素：流速、流体物性、壁面形状大小等传热系数：是表征传热过程强烈程度的标尺，不是物性参数，与过程有关。
T （x, y, z ）为标量温度场圆筒壁表面的导热速率①= -kA — = -k(27rrL) — dr dr垂直导过导热微分方程式的理论基础。
傅里叶定律+热力学第一定律导热与导出净热量（使用傅里叶定律）+微元产生的热量二微元的内能变化量。
导热微分方程（热 ' 2伙—）+-伙兰）+2伙岂）+厂兀, ■ ox ox dy dy oz ozdT ~d （k 是导热率一一导热系数）d 2Td 2T（可以用热扩散率的概第一章导热理论基础1傅立叶定律的基本表达式及其中各物理量的意义。
传热学基础知识课件
光大环保能源有限公司
主要内容
第一章 热力参数 1.1概述 1.2热力参数名称、计算单位和符号 1.3热力学第一定律和第二定律 第二章 热力循环方式 2.1朗肯循环 2.2回热循环 第三章 传热知识简介 3.1热交换基本方式 3.2传热过程
第一章 热力参数
但经济分析表明其有利方面大与其不利方面。
第三章 传热知识简介
§3.1 热交换基本方式
（1） 热传导：指直接接触到物质各部分分子间进行热量传递的 过程。热传导是固体中热量传递的主要方式，单纯的热传导只能 在密实的固体中进行，在气体或液体中，热传导过程往往和对流 同时发生。
（2） 热对流：指流体各部分发生相对位移而引起的热量交换。 这种传热方式只能在液体和气体中进行。
主要参数：温度、压力、比体积、能、功、焓、熵等。 一、温度： 1.摄氏温标（t，℃） 2.热力学温标（T，K） T=273+t 绝对零度：T=0 K，t=-273℃
第一章 热力参数
§1.2 热力参数名称、计量单位和符号
二、压力：
物体单位面积上受到的垂直作用力称为压力(压强)，用符号p表 示：
和。 八、熵： 定义：ds=δq/T，加给工质微小的热量与加热时的温度T之比。 作用：（1）判断工质与外界热交换的方向性 （2）熵与热力学温度T可组成平面直角坐标图 （3）利用熵增原理，可以判定自发的、不可逆过程所进行 的方向和深度，并可利用熵增大小分析工质做功能力的损失。
第一章 热力参数
§1.3 热力学第一定律和第二定律
§2.1 朗肯循环
§2.1 朗肯循环热经济性 （1） 热效率 （2） 汽耗率 （3） 热耗率
第二章 热力循环方式
工程热力学与传热学基础知识
（1）闭口系统
与外界无物质交 换的系统。系统的质 量始终保持恒定，也 称为控制质量系统。
闭口 系统
边界 外界
7
（2）开口系统
与外界有物质交
进口
换的系统。系统的容
积始终保持不变，也
称为控制容积系统。
（3）绝热系统 与外界没有热量交换的系统。 出口
（4）孤立系统
与外界既无能量（功、热量） 交换又无物质交换的系统。
22
（2）比体积 定义： 单位质量的工质所占有的体积，用
符号v表示，单位为 m3/kg 。
vV m
密度： 单 位 体 积 工 质 的 质 量 ， 用 符 号
表示，单位为 kg/ m3 。
v 1
比体积和密度二者相关，通常以比体积作 为状态参数 。
23
（3）温度
1）温度的物理意义
温度是反映物体冷热程度的物理量。温度的 高低反映物体内部微观粒子热运动的强弱。
在标准大气压下，纯水的冰点温度为0 ℃ ，纯水的沸点温度为100 ℃，纯水的三相 点（固、液、汽三相平衡共存的状态点）温 度为0.01℃ 。
选择水银的体积作为温度测量的物性，认 为其随温度线性变化，并将0 ～100 ℃温度下 的体积差均分成100份，每份对应1 ℃。
26
热力学温标（绝对温标）:
英国物理学家开尔文（Kelvin)在热力学 第二定律基础上建立，也称开尔文温标。
安全在于心细，事故出在麻痹。20.12. 2420.1 2.2404:23:2304 :23:23 December 24, 2020
踏实肯干，努力奋斗。2020年12月24 日上午4 时23分 20.12.2 420.12. 24
追求至善凭技术开拓市场，凭管理增 创效益 ，凭服 务树立 形象。2 020年1 2月24 日星期 四上午4 时23分 23秒04 :23:232 0.12.24
流体力学及传热学基础知识
流体脱离了原来的限制它的固体边界，在充满流体的空 间继续流动的这种流体运动称为射流，如喷泉、消火栓 等喷射的水柱。
1.3 流体动力学基础
4. 流体流动的因素
（1） 过流断面 流体流动时，与其方向垂直的断面称为过流断面，
单位为m2。在均匀流中，过流断面为一平面。 （2） 平均流速
4 流动阻力与能量损失
53 稳态传热的基本概念
6 传热的基本方式
7 传热过程及传热的增强与削弱
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1.1 流体主要的力学性质
1.1.1 连续介质假设
❖ 从微观上讲，流体是由大量的彼此之间有一定间隙的 单个分子所组成，而且分子总是处于随机运动状态。
❖ 从宏观上讲，流体视为由无数流体质点（或微团）组 成的连续介质。
2. 质量密度
单位体积流体的质量称为流体的密度，即ρ=m/V
3. 重量密度
流体单位体积内所具有的重量称为重度或容重，以γ 表示。γ=G/V
1.1 流体主要的力学性质
质量密度与重量密度的关系为： γ=G/V=mg/V=ρg
4. 粘性
表明流体流动时产生内摩擦力阻碍流体质点或流层 间相对运动的特性称为粘性，内摩擦力称为粘滞力。
ms1=ms2 或 ρ1u1A1=ρ2u2A2
(1-15) (1-16)
1.3 流体动力学基础
推广至任意截面，有
ms=ρ1u1A1=ρ2u2A2=…=ρuA=常数 (1-17) 式（1-15）～式(1-17)均称为连续性方程，表明 在定态流动系统中，流体流经各截面时的质量流量恒 定。
对不可压缩流体，ρ＝常数，连续性方程可写为:
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1.2 流体静力学基本概念
传热学知识点
传热学主要知识点1.热量传递的三种基本方式。
热量传递的三种基本方式：导热(热传导)、对流(热对流)和热辐射。
2．导热的特点。
a 必须有温差；b 物体直接接触；c 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一般只发生在密实的固体中。
3.对流（热对流）(Convection)的概念。
流体中（气体或液体）温度不同的各部分之间，由于发生相对的宏观运动而把热量由一处传递到另一处的现象。
4对流换热的特点。
当流体流过一个物体表面时的热量传递过程，它与单纯的对流不同，具有如下特点：a 导热与热对流同时存在的复杂热传递过程b 必须有直接接触（流体与壁面）和宏观运动；也必须有温差c 壁面处会形成速度梯度很大的边界层 5.牛顿冷却公式的基本表达式及其中各物理量的定义。
[]W )(∞-=t t hA Φw []2m W )( f w t t h AΦq -==6. 热辐射的特点。
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。
7.导热系数, 表面传热系数和传热系数之间的区别。
导热系数：表征材料导热能力的大小，是一种物性参数，与材料种类和温度关。
表面传热系数：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。
传热系数：是表征传热过程强烈程度的标尺，不是物性参数，与过程有关。
常温下部分物质导热系数：银：427；纯铜：398；纯铝：236；普通钢：30-50；水：；空气：；保温材料：<；水垢：1-3；烟垢：。
8.实际热量传递过程：常常表现为三种基本方式的相互串联/并联作用。
9.复杂传热过程Upside surface: adiabaticDownside surface: adiabatic xai LL2L A/A/A/第一章导热理论基础1傅立叶定律的基本表达式及其中各物理量的意义。
第2章传热学基础
（2）多层平壁导热
多层平壁由几层不同 材料组成的平壁，见右 图。如：双面抹灰的砖 砌墙体。 设平壁为三层，厚 度分别为δ1、δ2、δ3， 导热系数为λ1、λ2、 λ3，各层通过的热量相 同。
∵q=(t1-t2)/R1 q=(t2-t3)/R2 q=(t3-t4)/R3 所以： (t1-t2)＝qR1 (t2-t3)=qR2 (t3-t4)=qR3 三式相加得： t1-t4=q(R1+R2+R3) 并且： 所以： q=(t1-t4)/(R1+R2+R3) t2＝t1+qR1 t3=t2-qR2 推广到n层平板导热： t4=t3-qR3 热流密度 q=(t1-tn+1)/∑Ri （多层平壁的总热阻等于各层热组的总和）．
二、传热的分类
热量传递过程分为稳态过程 和非稳态过程两大类。 （1）稳定热传递: 物体中各点温度不随时间而改 变的热传递过程。 （2）非稳定热传递: 物体中各点温度随时间而改 变的热传递过程。 各种设备在起动、停机和工况改变时的热 传递过程则属于非稳态过程，而在持续稳定运 行时的热传递过程属于稳态过程。所以大多数 设备都可认为在稳定运行条件下工作。 以后讨论的多为稳定热传递过程。
等温线 t
t+Δ t
t-Δ t
其中：i、j、k为x、y、z轴方向的单位向量。 （计算结果为负值时， 说明梯 度方向同x轴的正向相反）
x
二、热量
（1）热量与热流量定义：由于温差作用而通过接 触边界传递的能量，称为热量。单位时间内， 经面积F传递的热量叫热流量，通常用Q表示。 （2）热量与热流量的单位：热量单位为千焦耳 1千焦耳（kJ）=1000J 1J(焦耳)＝1 N· m(牛顿· 米) 如100ml牛奶的热量为251千焦耳 热量的又一种单位为千卡，也叫做大卡。等于 1000卡,亦即1千克水在1个大气压下，温度升高 1摄氏度所需的热量。1千卡＝4.19千焦耳，1千 焦耳=0.2394千卡。热流量单位为w=1j/s
3传热学基础知识
多层平壁导热问题
已知房屋的墙壁—白灰内层、水泥砂浆层、红砖主体层组成， 求通过墙体的传热量。 假设各层之间接触良好，可近似 认为结合面上各处温度相等
4、换热表面的几何因素： h相变 > h单相 内部流动对流换热：管内或槽内 外部流动对流换热：外掠平板、圆管、管束 5、流体的热物理性质对换热的影响：
热导率 [W / (m C)] 密度 [kg/m3 ] 比热容 c [J/ (kg C)] 动力粘度 [ N s m 2 ] 运动粘度 = [m 2 / s] 体胀系数 [1/K]
三维温度场： t = f (x, y, z, ) 三维导热 特例：一维稳态导热 t = f (x)
t
（二）等温面与等温线
●
●
等温面：同一时刻、温度场中所有温度相同的点连 接起来所构成的面 等温线：用一个平面与各等温面相交，在这个平面 上得到一个等温线簇
等温面与等温线的特点：
(1) 温度不同的等温面或等温线彼此不能相交 (2) 在连续的温度场中，等温面或等温线不会中断， 它们或者是物体中完全封闭的曲面（曲线）， 或者就终止与物体的边界上
二、热对流
定义：流体中（气体或液体）温度不同的 各部分之间，由于发生相对的宏观运动而 把热量由一处传递到另一处的现象。 若热对流过程使具有质量流量G的流体 由温度t1处流至温度t2处，则此热对流过程 传递的热流量为：
Φ = Gcp (t2 1 ) t [W ]
对流换热
对流换热：流体与固体壁直接接触时所发生的热量 传递过程
传热学基础知识
T −绝 温 ， ; 对 度 K c1 − 普 克 律 一 数 c1 = 3.743×108W ⋅ µm4 / m2; 朗 定 第 常 ， c2 − 普 克 律 二 数 c2 =1.439×104 µm⋅ K. 朗 定 第 常 ，
维恩（位移）定律 λmax ⋅ T = 2897.6µm ⋅ K 斯蒂芬-波尔兹曼定律表达了黑体的辐射力和绝对温度之间的关系。其函 数关系式为： Eb = σ bT 4
J = E + ρG 式中 J − 有效辐射， E − 灰体表面的辐射力； W / m 2;
式中σ b — 黑体辐射常数，σ b = 5.67 × 10 −8 W （m 2 ⋅ K 4 ). /
该定律表明,黑体辐射力仅是温度的函数,黑体的辐射力和绝对温度的4次方 成正比.故斯蒂芬-波尔兹曼定律又称四次方定律。 为了计算方便，斯蒂芬-波尔兹曼定律还可以表示为
T 4 ) 100 式中Cb − 黑体辐射系数，Cb = 5.67W /(m 2 ⋅ K 4 )。 Eb = Cb (
黑体：如果物体能完全吸收外来的投射能量，即α=1，这样的物体称为绝对黑体， 简称黑体。 白体：如果物体能完全反射外来的透射能量，即ρ=1，这样的物体称为绝对白体， 简称白体。 透明体：如果物体能完全透射外来的透射能量，即τ=1，这样的物体称为透明体， 或称透热体。 必须指出的是上述的黑体、白体和透明体都是对全波长而言的。因此在一般 温度条件下，物体对外来射线的吸收和反射能力，并不能简单地按照物体颜色来 判断。
∆t ∂t =n ∆n→0 ∆ n ∂x 式 n −法 方 上 单 向 ； 中 线 向 的 位 量 ∂t 示 发 方 温 的 向 数 −表 沿 现 向 度 方 倒 。 ∂n gradt = n lim gradt = i ∂t ∂t ∂t + j +k ∂x ∂y ∂z
高等传热学
如果
0
常数
Dvi p 1 div(V ) fi 2vi D xi 3 xi
§1-2 基本守恒方程式
不可压缩流体，二维稳定流动，直角坐标系下
常数
u 2u 2u u p u v f x 2 2 y x y x x 2v 2v v v p u x v y f y y x 2 y 2
流体位移结果＋控制体内流体动量的时间变化率＝体积力＋表面力
§1-2 基本守恒方程式
v n vi dA
A
v i d f i d jj n j dA A
根据散度定理，
div v v v i i d f i d jj n j dA A
§1-1导热基本定律
Fourier定律 内容：热流密度在任一方向上的分量与该方向上 的温度变化率成正比。 dt 表达式： q n grad (t ) ▽t
dn
An
即
dt n dn t t q y q x y x
§1-3 正交坐标系中的基本方程式
第三节 正交坐标系中的基本方程式 一、正交坐标系
概念：三个坐标曲面相互正交，两个坐标曲面交线为坐标曲线或坐标轴。 推导：正交坐标的弧微分与正交坐标之间的关系 正交坐标系（u1，u2，u3），直角坐标系空间一点M（x，y，z）
dsi dx dy dz
( H H1 H 2 H3 )
dV ds1 ds2 ds3 H1 H 2 H3 du1du2du3 H du1du2du3
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传热学基本知识摘要：本节主要介绍导热，对流换热，辐射换热及稳定传热的基本概念，基本计算方法等内容。
2.1稳定传热的基本概念2.1.1温度场温度场：是某一时刻空间中各点温度分布的总称。
一般来说，温度场是空间坐标和时间的函数，即 t = f (x, y, z,η )式 t −温；中度 x, y, z −空坐；间标η−时。
间上式表示物体内部在x，y，z三个方向和在时间上均发生变化的三维非稳态温度场。
如果温度场不随时间变化，则上式变为：t = f (x, y, z)该式所表达的内容是温度场内各点的温度不随时间变化，这样的温度场就是稳态温度场，它只是空间坐标函数。
此外，如果温度场内温度的变化仅与两个或一个坐标有关，则称为二维或一维稳态温度场。
随时间变化为非稳态温度场，不随时间变化为稳态温度场。
2.1.2等温面于等温线等温面：同一时刻在温度场中所有温度相同的点连接构成的面。
等温线：不同的等温面与同一平面相交所得到一簇曲线。
同一时刻两个不同等温线不会彼此相交。
在任意时刻，标绘出物体中所有等温面（线），即描绘了物体内部温度场。
2.1.3温度梯度事实证明两个等温线之间的变化以垂直于法线方向上温度的变化率最大，这一温度最大变化率称为温度梯度。
用grad t来表示。
即：∆t ∂t =n ∆n→0 ∆n ∂x 式 n −法方上单向；中线向的位量∂t 示发方温的向数−表沿现向度方倒。
∂n gradt = n lim gradt = i ∂t ∂t ∂t + j +k ∂x ∂y ∂z温度梯度在直角坐标系中可表示为：式 i, j和分是 , y和轴向单向。
中 k 别 x z 方的位量温度梯度的负值，称为温度降度。
2.1.4导热定律单位时间内通过单位给定界面的导热量，称为热流量，记作q，单位W/m2. 傅立叶定律（导热基本定律）： q = −λgradt 上式表明，热流量是一个向量（热流向量），它与温度梯度位于等温面同一法线上，但是指向温度降低的方向，上式中的负号就表示热流量和温度梯度的方向相反，永远顺着温度降低的方向。
适用于连续均匀和各向同性材料的稳态和非稳态导热过程。
2.1.5导热系数导热系数的定义式：导热系数在数值上等于温度降低 1 / m 时单位时间每单位导热面积的导热量。
℃ 2 单位是。
导热系数是材料固有的热物理性质，其数值表示物质导热能力 W /(m ⋅℃ ) 的大小。
（课本P15几种常见的物质的导热系数）导热系数的影响因素：1、温度（一般导热系数是温度的线性函数）；2、密度（在一定的温度下，某种材料有其最佳密度，此时导热系数的值最小）；3、湿度（保温注意防潮的原因）；此外还有材料的成分、结构和所处的状态。
（见P15-17）λ=−q gradt2.2.1对流换热概述2.2对流换热流体流过固体壁面情况下所发生的热量交换称为对流换热。
对流换热的特点：它已不是导热的基本方式，这种过程既包括流体分子之间的导热作用，同时也包括流体位移所产生的对流作用。
（实例很多）影响对流换热的因素： 1、流动的起因 a、对自然对流而言，它的发生和强度完全取决于过程的受热情况、流体的种类、温度差以及空间大小和位置。
（泵、风机或其他外部动力源） b、对强制对流而言，取决于流体的种类和物性、流体的温度、流动速度以及流道形状和大小。
一般它的发生伴随着自然对流的发生。
（密度差） 2、流体流动状态在对流换热过程中热量转移的规律随流体的流动状态不同而不同。
层流状态下，沿壁面法线方向的热量转移主要依靠导热，其数值大小取决于流体的导热系数。
紊流状态下，导热转移热量的方式只存在于层流边界层中，而紊流核心中的热量转移则依靠流体各部分的剧烈位移，由于层流边界层的热阻远大于紊流核心的热阻，前者在对流换热过程中起决定性作用。
所以对流换热的强度主要取决于层流边界层的导热。
因此，要加强换热，可以在某种程度上，用增加或流体流速的方法来实现。
在紊流时，对流传递作用得到加强，换热较好。
3、流体的物理性质流体的物理性质对于对流换热有很大的影响。
定性温度：在换热时，由于流场内温度各不相同，物性各异，通常选择一个特征温度以确定物性参数，把物性当作常量处理，这一温度称为定性温度。
4、换热表面的几何尺寸、形状与大小（几何因素）定性尺寸：在分析计算时，可以采用对换热有决定影响的特征尺寸为依据，这一尺寸称为定型尺寸。
总之，流体和固体表面之间的换热过程是极其复杂的，影响因素很多，以上只分析了主要因素。
对流换热的计算公式（牛顿冷却公式）：q = α(tw −t f ) 式 q - 对换量 W / m2; 中流热， tw −壁的度℃; 面温， t f −流的度℃ 体温，；α−表面传热系数，W/ m2 ⋅）（℃.表面传热系数的物理意义是指单位面积上，当流体和固体壁之间为单位温差,在单位时间内传递的热量。
换热系数的大小反映了对流换热的强弱。
由于表面传热系数的影响因素很多，并且在理论上使解决对流换热问题集中于求解表面传热系数问题，因此对流换热过程的分析和计算以表面换热系数的分析和计算为主。
２.３辐射换热的基本概念２.３.１基本概念辐射：是波或大量微观粒子从发射体向四周传播的过程。
发射辐射能是物质的固有特性。
辐射的电磁波理论解释和量子理论解释。
（见Ｐ１９）从本质上说，辐射既具有波动性又具有粒子性，并且不同波长的电磁波具有的能量也不相同。
热射线：波长在λ = 0.1 ~ 100µm之间的电磁波称为热射线，它们投射到物体上能产生热效应。
包括紫外线、可见光和部分红外线。
热辐射：（物体因自身具有温度而向外发射能量的现象。
）如果是由于自身温度或热运动的原因而激发产生的电磁波传播，就称为热辐射。
热辐射就是热射线的传播过程。
不论物体的冷热程度和周围的情况如何，只要其热力学温度存在，都会不断地向外界发射热射线。
物体的温度越高，它辐射的能力就越强。
若物体间温度不相等，高温物体辐射给低温物体的能量将大于低温物体向高温物体辐射的能量，其结果是热量从高温物体传给了低温物体，这就是物体间的辐射传热。
直至物体的温度一样，但是此时物体间的辐射还在进行，只不过是一种动态的平衡。
辐射换热和导热及对流换热的根本区别： 1、辐射换热不依靠物质的接触就可以进行热量传递。
2、辐射换热伴随着能量形式的转化。
3、物体间的辐射换热无时无刻不在进行。
辐射强度：指物体表面朝向某给定方向，对垂直与该方向的单位面积，在单位时间、单位立体角内所发射的全波长总能量。
用I表示，单位是W/（m2·sr）。
在这里sr为球面度，是立体角的单位。
所谓立体角又称球面角或空间角，是指在以r为半径的球面上，某割切的面积F所对应的球心角度。
用表示，单位为sr，立体角的计算公式：Ω = F r 单色辐射强度：若辐射强度仅指某波长λ下波长间隔dλ范围内所发射的能量。
用符号Iλ来表示，单位是W/（m2·µm·sr）。
（关系见P21）辐射力：是指发射物体每单位表面积在单位时间内向半球空间所发射的全波长能量。
用符号E表示，单位为w/m2。
全称为半球向总辐射力。
（关系见P21）单色辐射力：若辐射力仅指在某波长λ下波长间隔dλ范围内所发射的能量，即称单色辐射力。
用符号E λ表示，单位为W/（m2·µm）。
（关系见P21）定向辐射力：若辐射力仅指在某方向上单位里体检内所发射的能量，即称定向辐射力。
用符号E0表示，单位为W/（m2·sr）。
（关系见P22）2光射到物体表面时，遵循可见光的规律，即出现吸收、反射和透射。
假设投射到物体上的总能量为G，被吸收Gα、反射Gρ、透射Gη根据能量守恒原理，可有：Gα + Gρ + Gη = G上式两端同除以G得α + ρ +η = 1式中α= Gα吸收率，表示在投射总能量中被吸收的能量所占份额，即物体对辐射能的吸收能力，无因次量； G反射率，表示在投射总能量中被反射的能量所占份额，即物体对辐射能的反射能力，无因次量； G G η = η透射率，表示在投射总能量中被透射的能量所占份额，即物体对辐射能的透过能力，无因次量。
ρ=Gρ如果投射的是某一波长下的单色能量时，上述关系同样适用。
工程物体一般认为固体或液体，这些物体的吸收率很高，投射能量在距表面极薄的一层中就会被吸收完毕。
因次，工程材料可以认为无透射性，即α+ ρ = 1 这也表示，就不同的工程材料而言，善于吸收的表面就不善于反射。
反之亦然。
与固体和液体不同，气体的分子间距之大，会使得投射能量在其表面几乎没有反射能力。
因此，气体可以认为无反射性，即α + η = 1 显然就不同气体而言，善于吸收的就不善于透射。
反之亦然。
黑体：如果物体能完全吸收外来的投射能量，即α=1，这样的物体称为绝对黑体，简称黑体。
白体：如果物体能完全反射外来的透射能量，即ρ=1，这样的物体称为绝对白体，简称白体。
透明体：如果物体能完全透射外来的透射能量，即η=1，这样的物体称为透明体，或称透热体。
必须指出的是上述的黑体、白体和透明体都是对全波长而言的。
因此在一般温度条件下，物体对外来射线的吸收和反射能力，并不能简单地按照物体颜色来判断。
2.3.2热辐射基本定律（重点为四次方定律和基尔霍夫定律）普朗克定律表达了黑体单色辐射力与波长、热力学温度之间的函数关系，这 c1 种函数关系可以表示为 Ebλ= c 5 λT −1 λ(e ) 式 Ebλ−黑单辐力 W（ 2 ⋅µm); 中体色射， / m λ−波， m; 长2T −绝温， ; 对度 K c1 −普克律一数c1 = 3.743×108W ⋅µm4 / m2; 朗定第常， c2 −普克律二数c2 =1.439×104 µm⋅ K. 朗定第常，维恩（位移）定律λmax ⋅T = 2897.6µm ⋅ K 斯蒂芬-波尔兹曼定律表达了黑体的辐射力和绝对温度之间的关系。
其函数关系式为： Eb = ζ bT 4式中ζ b —黑体辐射常数，ζ b = 5.67 × 10 −8 W （m 2 ⋅ K 4 ). /该定律表明,黑体辐射力仅是温度的函数,黑体的辐射力和绝对温度的4次方成正比.故斯蒂芬-波尔兹曼定律又称四次方定律。
为了计算方便，斯蒂芬-波尔兹曼定律还可以表示为T 4 ) 100 式中Cb −黑体辐射系数，Cb = 5.67W /(m 2 ⋅ K 4 )。
Eb = Cb (工程中常常需要确定某温度下在某一特定波段（光带）内黑体辐射的能量。
这种情况下通常用下式计算Eb ( λ1 ~ λ2 ) = ζ bT 4 ( F0~ λ2T − F0~ λ1T ) 这里F0~ λT 称为黑体辐射函数，表示某温度下在波段（ ~ λ）内的黑体辐射 0 能占该温度下黑体辐射能力的份额，它是唯一变量（λT）的函数。