热传递的基本原理.
热传递热量通过流体的对流传递
热传递热量通过流体的对流传递热量传递是指热量从高温物体传递到低温物体的过程。
传热的方式有三种：传导、对流和辐射。
在介绍流体的对流传热之前，先了解一下传热的基本知识。
一、热传递的基本原理热传递是能量的传递方式，能量从高温物体到低温物体传递，使两者达到热平衡。
热传递的方式有传导、对流和辐射三种。
（一）传导传导是指通过物质内部的分子热振动传递热量的过程。
热量沿温度梯度从高温区域传递到低温区域。
传导率取决于物质的导热性质和温度梯度。
常见的固体和液体都能够传导热量。
（二）对流对流是指通过物体表面上的流体（比如液体或气体）的运动传递热量的过程。
对流分为自然对流和强制对流两种形式。
自然对流是指在温差的驱动下，流体由于密度的差异而形成的运动。
比如，加热后的空气密度减小，上升形成对流。
强制对流是指通过外部力（如风或泵）使流体运动，从而传递热量。
强制对流可以通过风扇或泵等设备来搅动流体，加速热量传递。
（三）辐射辐射是指通过电磁波将热量从发光物体传递到其他物体的过程。
辐射可以在真空中传递，无需介质传递。
常见的辐射形式有电磁波、红外线和可见光等。
二、流体的对流传热流体的对流传热是指通过流动的流体传递热量的过程。
流体的对流传热包括自然对流和强制对流。
（一）自然对流传热自然对流传热是指在温差作用下，流体通过密度的差异而产生的运动，从而传递热量。
自然对流传热的机理是流体受热后密度下降，体积膨胀，从而使流体向上运动。
同时，冷却后的流体密度增加，使流体向下运动。
形成这种循环运动的力称为浮力。
自然对流传热最常见的例子就是热气球。
在热气球中，空气被加热后变得轻，从而使热气球得以上升。
（二）强制对流传热强制对流传热是通过外部力（如风或泵）使流体运动，从而传递热量。
强制对流传热的机理是外部力搅动流体，使流体中的高温部分与低温部分混合，加速热量的传递。
在实际工程中，强制对流传热是非常常见的应用。
比如，利用风扇将空气吹向加热元件，加速热量传递。
简述三种传热基本方式及其传热基本原理
简述三种传热基本方式及其传热基本原理
三种传热基本方式及其传热基本原理如下：
一、热传导。
热传导是介质内无宏观运动时的传热现象，其在固体、液体和气体中均可发生，但严格而言，只有在固体中才是纯粹的热传导，而流体即使处于静止状态，其中也会由于温度梯度所造成的密度差而产生自然对流，因此，在流体中热对流与热传导同时发生。
二、热辐射。
热辐射，物体由于具有温度而辐射电磁波的现象。
热量传递的3种方式之一。
一切温度高于绝对零度的物体都能产生热辐射，温度愈高，辐射出的总能量就愈大，短波成分也愈多。
热辐射的光谱是连续谱，波长覆盖范围理论上可从0直至∞，一般的热辐射主要靠波长较长的可见光和红外线传播。
由于电磁波的传播无需任何介质，所以热辐射是在真空中唯一的传热方式。
三、热对流。
热对流是热传递的重要形式，它是影响火灾发展的主要因素：
1、高温热气流能加热在它流经途中的可燃物，引起新的燃烧。
2、热气流能够往任何方向传递热量，特别是向上传播，能引起上层楼板、天花板燃烧。
3、通过通风口进行热对流，使新鲜空气不断流进燃烧区，供应持续燃烧。
热传递过程的原理与应用
热传递过程的原理与应用在日常生活中，热传递是一个不可避免的过程。
从吃饭到洗澡，我们几乎无时无刻不在经历着热传递。
那么，热传递到底是什么？它是如何发生的？又有哪些应用呢？本文将介绍热传递过程的原理与应用。
一、热传递是什么？热传递是一种自然现象，它指的是热量从高温物体传递到低温物体的过程。
热传递可以分为三种形式：热传导、热对流和热辐射。
热传导是指物质内部传递热量的过程。
在这个过程中，热量是通过物质内部的分子间传递来的。
热传导的速度和物体的材料、温度、截面积以及距离等因素有关。
热对流是指物体表面附近流动的流体（气体或液体）传递热量的过程。
在这个过程中，热量是通过流体带走的。
热对流的速度和流体的流速、温度差以及物体表面形状等因素有关。
热辐射是指物体通过发射电磁波的方式传递热量的过程。
在这个过程中，热量是通过电磁波传递过去的。
热辐射的速度和物体的温度、表面颜色以及表面的粗糙程度等因素有关。
二、热传递的原理热传递的原理可以用傅里叶传递定律、牛顿冷却定律和斯特藩-玻尔兹曼定律来描述。
傅里叶传递定律指出，物质内部传递热量的速率与温度梯度成正比。
也就是说，越是温度高的地方，热传递速率就越快。
同时，热传递速率还与物体的热导率、截面积和距离有关。
牛顿冷却定律指出，物体表面和流体之间传递热量的速率与温度差成正比。
也就是说，温度差越大，热传递速率就越快。
同时，热传递速率还与流速、流体粘度以及物体表面的积纹等因素有关。
斯特藩-玻尔兹曼定律则是指出，物体通过辐射传递热量的速率与物体的温度的四次方成正比。
也就是说，物体的温度越高，热传递速率就越快。
同时，热传递速率还与物体表面的颜色、粗糙度等因素有关。
三、热传递的应用热传递在生产和生活上有着广泛的应用。
例如，热传导可以用于制造导热材料和保温材料；热对流可以用于制造散热器和换热器；热辐射可以用于烤箱、高温炉等场合。
另外，人类还通过对热传递的深入研究，开发出了许多应用于现代生产、生活和科技的设备和材料。
烧水过程中的热传递规律
烧水过程中的热传递规律烧水是我们日常生活中常见的活动，而在烧水的过程中涉及到的热传递规律是理解整个过程的关键。
本文将简要介绍烧水过程中的热传递规律，并探讨其影响因素。
1. 热传递的基本原理热传递是指热量从高温物体传递到低温物体的过程。
在烧水过程中，热量会从热源（例如炉火）传递到水中，使水温升高。
热传递可以通过三种方式进行：传导、对流和辐射。
在烧水过程中，主要涉及到的热传递方式是传导和对流。
2. 传导的作用传导是通过物体内部的分子振动使热量传递的方式。
在烧水过程中，热量会通过水中的分子振动传递。
烧水时，热源会加热水底部的一小部分水分子，导致这部分水分子振动加剧，温度升高。
随着时间的推移，这部分热量会逐渐传递给周围的水分子，使整个水体温度均匀提高。
传导的速率取决于物体的导热性质，水的导热性相对较低，因此烧水过程中的传导速率相对较慢。
3. 对流的作用对流是通过物体内部的流体运动使热量传递的方式。
在烧水过程中，对流起到了重要作用。
当水受热，底部水分子温度升高，密度减小，使其上浮。
同时，上层冷水下沉补充底部被加热后上浮的水分子的位置。
这种热量传递方式称为自然对流。
对流的速率相对较快，可以加速烧水的过程。
此外，搅拌水体也可以增加对流效果，使热量更均匀地传递。
4. 影响因素烧水过程中的热传递速率受到多个因素的影响，包括以下几个方面：- 初始水温：较高的初始水温意味着水中分子振动较大，传导和对流速率较快。
- 热源温度：较高的热源温度会加快热传递速率。
- 材料：不同材料的热导率不同，会影响传导速率。
- 搅拌程度：适度搅拌水体可以增加对流效果，加快热传递速度。
- 环境温度：较低的环境温度可以提供更大的温度差，促进热质的传递。
总之，烧水过程中的热传递规律由传导和对流两种方式共同作用。
了解热传递的基本原理以及影响因素可以帮助我们更好地理解和控制烧水过程中的温度变化。
参考资料：- Doeuff, S., & Renaud, A. (2008). Heat Transfer. CRC Press.。
热传递与传热原理
热传递与传热原理热传递是一个物体或者介质内部热量的传递过程，即热能从高温区域传递到低温区域的过程。
这个过程在我们的日常生活中无处不在，从喝热水到感受太阳的温暖，都与热传递有关。
理解热传递的原理对于工程设计、能源利用以及生活中的安全都至关重要。
本文将介绍热传递的基本原理及其相关的概念。
1. 热传递的基本模式热传递可以通过三种基本模式进行，分别为传导、对流和辐射。
1.1 传导热传递传导是通过介质直接传递热量的过程。
以金属导热为例，金属中的热能通过原子之间的碰撞和电子传递来实现。
传导过程中，热量会自高温区域传递到低温区域，直到达到热平衡。
材料的导热性能与其物理性质有关，例如热导率、密度和温度梯度。
1.2 对流热传递对流是介质内部以及介质与外界之间的热量传递方式。
其通过液体或气体的流动来实现，将热量从高温区域带到低温区域。
对流热传递分为自然对流和强制对流两种形式。
自然对流是通过密度差引起的流体循环，强制对流则需要外力的作用，如风扇或泵。
1.3 辐射热传递辐射是通过电磁波的辐射来传递热能。
热辐射不需要介质，可以在真空中传播，因此在太空或高空的传热中起到重要作用。
辐射的热传递主要和物体的温度、表面性质以及辐射频率有关。
2. 热传递的基本方程热传递的基本方程可以表述为热流密度的形式，即单位时间内通过单位面积的热量流量。
根据热传递的不同模式，热传递方程也有所不同。
2.1 传导热传递方程对于传导热传递，热传递率（Q）可以用傅里叶定律表示：Q = -kA(dT/dx)其中，Q 表示热通量，k 是物质的热导率，A 是传热截面的面积，dT/dx 表示温度变化率。
2.2 对流热传递方程对于对流热传递，热传递率（Q）可以用牛顿冷却定律表示：Q = hA(T1 - T2)其中，Q 表示热通量，h 是对流传热系数，A 是传热面积，T1 和T2 分别表示高温和低温区域的温度。
2.3 辐射热传递方程对于辐射热传递，热传递率（Q）可以用斯特藩－玻尔兹曼定律表示：Q = σAε(T1^4 - T2^4)其中，Q 表示热通量，σ 是斯特藩－玻尔兹曼常数，A 是传热面积，ε 是辐射率，T1 和 T2 分别表示高温和低温区域的温度。
热传递的基本原理
热传递的基本原理热传递是指热量在物体之间传递的过程。
热传递的基本原理可以通过热传导、热对流和热辐射来解释。
热传导是由于分子之间的碰撞和相互作用引起的热量传递。
在物体的内部，热量通过固体材料的导热性质在分子之间传递。
导热的原理是分子以高频率振动，并将这种振动能量从一个分子传递到与其相邻的分子。
这种传递形式下，热量从高温物体的分子传递到低温物体的分子。
热导率是描述物体传导热传递性能的物理量。
热传导是在没有物质移动的情况下进行的。
热对流是指热量通过流体介质传递的现象。
当液体或气体被加热时，它们的密度会降低，使其较热的部分上升，而较冷的部分则下降。
这种上升和下降的运动形成了被称为对流的大规模流动。
对流传热发生在液体或气体中，因为其分子是自由移动的。
对流传热可以将热量迅速从高温区域传递到低温区域。
热对流是伴随着物质的移动而进行的。
热辐射是指物体通过放射电磁波的方式传递热量。
所有物体都以热辐射的形式向外发射能量。
热辐射是由于物体分子和原子的无规则振动引起的。
根据斯特藩-玻尔兹曼定律，热辐射的总发射功率与物体的温度的四次方成正比。
这意味着随着温度的升高，物体的热辐射功率会显著增加。
热辐射是通过真空或透明介质传输热量的唯一方式。
在现实世界中，热传递往往是这三种机制的组合。
例如，当我们烹饪食物时，热量会通过底部的热源通过热传导进入锅中的食物。
与此同时，由于食物的加热，液体中的热对流也开始。
同时，煮食过程中锅的外表面也会通过热辐射释放热量。
热传递的速率可以通过热传导率、对流传热系数和辐射传热系数来描述。
热传导率是物质传导热传递的能力，对流传热系数是描述液体或气体传导热的速度和效率的参数，而辐射传热系数是描述物体通过辐射传递热量的效果的参数。
需要注意的是，不同材料的热传导机制和速率可能不同。
例如，金属通常具有高热传导率，因为金属中的电子在分子之间快速传递热量。
相反，绝缘体如木材则具有较低的热导率，因为木材中的分子之间的电子传导能力较差。
传热的基本原理
传热的基本原理
传热是指热量从一个物体传递到另一个物体的过程。
热量传递可以通过三种基本途径发生：传导、对流和辐射。
传导是指热量通过物质内部的分子或离子的振动和碰撞来传递的过程。
当一个物体的一部分受热时，其分子通过振动和碰撞将能量传递给周围的分子，从而逐渐使整个物体达到热平衡。
传导的速率取决于物体的导热性质，即物体的热导率。
热导率越高，传导速率越快。
对流是指流体（气体或液体）的传热过程。
当一个物体受热时，周围的流体也会受热并产生密度变化，从而形成对流流动。
对流能够有效地传递热量，因为流体的流动会带走热量并将其传递到其他地方。
对流的速率取决于流体的热扩散性质和流体的流动性质。
辐射是指热量以电磁波的形式传递，无需通过物质进行传导或对流。
所有物体都会辐射热量，其强度取决于物体的温度和辐射特性。
辐射热量可以在真空中传递，也可以在透明的介质（例如空气或玻璃）中传递。
在实际情况中，传热往往是以上三种方式的综合作用。
例如，在烹饪中，热量通过盖子底部的传导传递给锅内的食物，然后通过对流将热量均匀分布到整个食物中。
而太阳的热量则通过辐射传递到地球表面，然后通过导热和对流进一步分布到大气层和海洋中。
了解传热的基本原理对于很多日常生活和工程应用都非常重要。
通过控制传热过程，我们可以更好地设计和改进热交换设备、节能系统以及热管理系统，从而提高能源利用效率，减少能源消耗。
第三章 热量传递的基本原理
2
d T 1 dT + = 0 2 dr r dr
• 导热问题的完整数学描述 无内热源、常物性、稳态一维问题的导热 微分方程 2
由
d t =0 2 dx
得
dt = c1 dx
得
t = c1 x + c2
问题不能确定，需有定解条件： 〈1〉 初始条件：τ = 0 时的温度分布 t τ = 0 =f (x,y,z) 〈2〉 边界条件：边界上的温度分布或换热条 件。
即 边界条件：
x
d 2t =0 2 dx
x = 0 t = t1 ; x = δ t = t 2
数学描述
d 2t =0 2 dx x = 0 , t = t1 x = δ , t =t 2
t = c1 x + c2
c2 = t1
温度分布
c1 =
t 2 − t1
δ
t=
dt dx
t 2 − t1
δ
x + t1
μ↑
Re ↓
h↓
4、换热表面的形状、大小、位置 壁面形状、位置形状(平板,圆管)、位置(横 放、竖放、管内、管外)
5、流体有无相变 有相变（沸腾或凝结），流体温度基本保持不 变，流体与壁面的换热量等于吸收或放出的汽化潜 热。有相变比无相变时换热系数大很多。 珠状凝结比膜状凝结换热系数大得多。
综上所述
动力消耗大
δ ↓ h↑
3、流体的物理性质
流速：V↑ h↑ V=0 无对流 物性－表征物质物理特性的物理量 密度，粘性，热导率，比热等 其他条件相同时，不同的流体换热量不 同，就是因为物性不同
λ的影响：
热力学中的热传递过程
热力学中的热传递过程热力学是研究能量转移与转化的科学，其中热传递是热力学的一个重要概念。
热传递是指由高温物体到低温物体的热量传递过程，它是自然界中普遍存在的现象。
本文将介绍热力学中的热传递过程，并探讨其基本原理和影响因素。
一、热传递的基本原理热传递是通过能量的传递来实现的，它遵循热量由高温到低温的原则，即热量会从高温物体传递到低温物体，直到两者温度达到平衡。
根据热传递的基本原理，我们可以得到以下几个重要的热传递方式：1. 热传导：热传导是一种通过物质分子的热点传递热量的过程。
当两个物体接触时，它们之间的热传导会导致热量的传递，直到两个物体达到热平衡为止。
热传导的速率受到物质的热导率、温度差和物体间的接触面积等因素的影响。
2. 辐射传热：辐射传热是指物体通过辐射的方式传递热量。
所有温度高于绝对零度的物体都会辐射热量，无论是否有物质存在，因为辐射传热不需要物质作为传热媒介。
辐射热量的传递速率与物体的发射率、温度差和表面积等因素有关。
3. 对流传热：对流传热是指通过流体（气体或液体）的流动实现热量传递。
当物体表面的流体与物体接触时，流体会带走物体表面的热量并进行对流传热。
对流传热的速率受到流体的流速、温度差和物体表面积等因素的影响。
二、影响热传递的因素热传递的速率受到多种因素的影响，下面将详细介绍几个重要的影响因素：1. 温度差：温度差是影响热传递速率的主要因素之一。
温度差越大，热传递速率越快。
因此，当需要加快热传递速率时，可以通过增加温度差来实现。
2. 界面特性：界面特性包括接触面积、物质的界面状态和热导率等因素。
增大接触面积可以增加热传导和对流传热的效果，从而提高热传递速率。
而材料的热导率越大，热传导的速率也越快。
3. 界面条件：界面条件包括对流传热中的流体流速和物体表面质量等因素。
当流体流速增加时，对流传热的速率也会增加。
而物体表面的光洁度和形状会影响辐射传热的效果，因此在实际应用中需要注意优化物体的表面条件。
热力学中的热传递
热力学中的热传递热传递是热力学中一个重要的概念，它描述了热量在物体之间的传递过程。
在自然界中，热传递是普遍存在的，无论是烹饪食物、取暖、还是自然界中的各种现象，热传递都起着关键的作用。
本文将从热传递的基本原理、传热方式以及实际应用等方面进行探讨。
一、热传递的基本原理热传递是热量从高温物体传递到低温物体的过程，其基本原理是热量通过各种传热方式传导，从而达到温度均衡。
热传递的本质是热分子间能量的传递，当两个物体的温度不同时，热分子将从高温物体向低温物体传递，直至温度达到一致。
二、传热方式热传递常常通过三种方式进行，分别是导热、对流和辐射。
1. 导热导热是热传递中最常见的一种方式，它在固体和液体中起主导作用。
导热通过物质内部的分子碰撞实现热量传递。
固体的导热性能较好，因为其分子密度较大，分子之间的距离短，热能传递快速。
而液体的导热性能相对较差，因为其分子间距离较远，分子运动受到阻碍。
2. 对流对流是指热量通过流体（气体或液体）的传递。
对流分为自然对流和强制对流两种形式。
自然对流是指在流体中，由于温度差引起的密度不同，产生的浮力使得流体发生运动，从而实现热量传递。
强制对流则是通过外力（如风扇）促使流体发生对流运动，加快热传递过程。
3. 辐射辐射是指通过电磁波的传递进行热量传递。
辐射可以在真空中进行，不需要借助传导介质。
热辐射的强弱取决于物体的温度和表面特性，如表面的发射率和吸收率等。
三、实际应用热传递在生活和工业中有着广泛的应用。
以下是一些常见的实际应用案例：1. 烹饪食物热传递在烹饪食物的过程中起着至关重要的作用。
当我们将锅放在火上时，热量通过导热方式快速传递到锅底，然后通过对流和辐射的方式将热量传递给食物，使食物得以加热煮熟。
2. 取暖和制冷在冬季，我们使用取暖设备，如暖气片和空调，以调节室内的温度。
这些设备利用对流和辐射的方式将热量传递给周围空气或吸收室外热量，从而实现室内温度的控制。
3. 电子设备散热电子设备在运行过程中会产生大量热量，若不能及时散热会影响设备的正常运行甚至损坏。
热传递的基本原理
Q
t 2 t3 t3 t 4 t1 t2 r r r 1 1 1 n 2 n 4 n 3 21 L r1 2 3 L r3 2 2 L r2
t1 t 4 Q ri 1 1 3 1 n r 2L i 1 i i
单位管长的热流量
t1 t 4 Q ql ri 1 1 3 1 L n r 2 i 1 i i
长圆筒壁导热
火电厂中的绝大多数换热器及 各种管道均匀圆筒壁结构，如 锅炉受热面、凝气器等，这主 要是因为圆筒具有制造简便、 受力均匀和节省材料等特点。 现考察一长度为l、内外直径分 λ 别为d1和d2、热导率 为常 数的长圆筒壁其内外表面温度 分别为tw1和tw2，且维持均匀 恒定，如图：
单层圆筒壁的稳定热传导
2、λ纯金属＞ λ合金＞ λ建筑材料＞λ液体＞ λ绝热材料＞λ气体。
对于热流密度相同的给定面积S上的导热，博立 叶定律的表达式为
（w）
dt Q S dx
由上面的公式可以看出的大小可以反应出热
流密度的大小，即可以：
Q dt S dx
可见，在数值上等于温度梯度为1时，单位时间，单位 面积的导热量。各种物质的导热率均是由专门实验测定 的。
傅立叶定律
（一）温度场和温度梯度
温度场：空间各点温度的分布
t=f(x,y,z,t)
非稳态温度场: t=f(x,y,z,t) 稳态温度场： t=f(x,y,z) 真正的稳态温度场较少见，但其数学分析较简单，如 果有可能，我们总是用稳态条件对给定问题进行分析。 维温度场一： 一维稳态温度场：
t=f(x, t) t=f(x)
dt Q S dx
由博立叶定律表达式分离变量x=0， t=t1和x= ，t=t2的边界条件下定 积分得到
热传递的基本原理
流动的起因 流动起因分为强制 对流和自然对流的
两个换热过程
流体的物理性质
流体热性质参数有热导 率、动力黏度、比定压 热容、密度以及体积膨 胀系数
对流换热的 主要影响因
素
流体的流态 流动状态有层流和
紊流两种
几何因素的影响
指壁面几何形状、大 小，流体与固体热接 触的相对位置等对对
流换热的影响
对流换热的计算
热传递定义
是热从温度高的物体传到温度低的物体，或 者从物体的高温部分传到低温部分的过程。 热传递是自然界普遍存在的一种自然现象。 只要物体之间或同一物体的不同部分之间存 在温度差，就会有热传递现象发生，并且将 一直继续到温度相同的时候为止。发生热传 递的唯一条件是存在温度差，与物体的状态 ，物体间是否接触都无关。热传递的结果是 温差消失，即发生热传递的物体间或物体的 不同部分达到相同的温度。
石棉、珍珠岩、矿渣棉等各类制品，是电厂 中广泛采用的隔热保温材料。
谢
谢
流体有相变时的对流换热
在火电厂中，不仅经常遇到单相流体的对流换热， 而且会遇到液体受热沸腾和蒸汽遇冷凝结等有相变 时的对流换热。 沸腾换热是在固体壁面的温度超过与之相接 触的液体饱和温度时发生的。 凝结换热是在壁面温度低于与之接触的蒸汽 压力下的饱和温度时才会发生。
辐射换热
热辐射的基本概念
是指物体通过发射电磁波向外传递能量的现象。一般，
❖ 实际上，传热过程往往并非以某种传热方式单独 出现，而是两种甚至是三种传热方式的组合。例 如，热水瓶抽真空的目的就是为了减少导热过程 的损失；瓶口加塞就是为了减少对流损失；内胆 镀银是为减少辐射传热的损失。再如，化工生产 中普遍使用的间壁式换热器中的传热，主要是以 热对流和导热相结合的方式进行的
热传递与导热性能
热传递与导热性能热传递和导热性能是热学领域中重要的概念，它们在工程和科学领域广泛应用。
本文将介绍热传递的基本原理以及导热性能的相关概念和影响因素。
1. 热传递的基本原理热传递是指热量从高温物体传递到低温物体的过程。
热量的传递可以通过三种方式实现：传导、对流和辐射。
1.1 传导传导是指在物质内部通过分子之间的直接碰撞传递热量。
传导的速率受到物质的导热性能和温度梯度的影响。
导热性能是物质传导热量的能力，表征为热导率。
温度梯度是指物体内部不同位置的温度差异。
一般来说，导热性能越高，温度梯度越大，热传递速率越快。
1.2 对流对流是指通过流体或气体的流动来传递热量。
对流的速率取决于传热介质的流动性质和温度差。
对流传热一般较传导快速，因为流体的流动可以带走热量。
1.3 辐射辐射是指以电磁波的形式传递热量。
所有物体都会辐射热量，但辐射的速率取决于物体的温度和表面性质。
较高温度的物体辐射更多热量。
2. 导热性能的影响因素导热性能是物质传导热量的能力。
它受到以下几个因素的影响：2.1 物质的热导率热导率是一个物质的导热性能指标，它描述了单位时间内，单位面积上的热量通过物质的能力。
不同物质的热导率不同，例如金属通常具有较高的热导率，而塑料和木材的热导率较低。
2.2 物质的热容量热容量是物质吸收或释放热量时的能力。
热容量较大的物质可以吸收较多的热量，在温度变化较小时起到一定的缓冲作用。
2.3 温度梯度温度梯度是导热性能的重要影响因素。
温度梯度越大，单位时间内传导的热量越多。
2.4 物质的密度和比热容密度和比热容都会影响导热性能。
物质的密度越大，传热时的接触面积也越大，导热性能相对较好。
比热容是物质单位质量的热容量，也会影响热传导的速率。
3. 导热性能的应用3.1 建筑和保温材料导热性能对建筑和保温材料具有重要影响。
对于保温材料，我们通常选择导热性能较低的材料，以减少室内与室外的热量传递。
3.2 热交换器在热交换器中，导热性能决定了热量传递的效率。
第3章 热传递的基本原理
第三章 热传递的基本原理
3-1 导热
一、导热的基本概念 当物体内部或相互接触的物体间存在温 度差时，热量从高温处传到低温处的过程称 为导热或热传导。
①定义：在没有质点相对位移的情况下，当物体内部 具有不同温度，或不同温度的物体直接接触时，所发 生的热能传递现象。
这种固体壁面同时存在对流和辐射换 热的过程称为复合换热。
3-4 传热过程与换热器
二、换热器 1．换热器的类型 换热器是实现冷热流体热量交换的设备。 按其工作原理，火电厂中的换热器一般可 分为混合式、表面式和再生式三类。
3-4 传热过程与换热器
二、换热器
2．换热器内冷热流体的相对流向
3-4 传热过程与换热器
2．削弱传热
削弱传热一般用于减少热力设备及热 力管道对环境的散热，且通过敷设隔热层的 办法来实现。 石棉、珍珠岩、矿渣棉等各类制品，是 电厂中广泛采用的隔热保温材料。
多层平壁导热
3-1 导热
对于多层的 圆筒壁仍然可以 利用热阻来求得 导热量、热流密
度，大家想一想
单层圆壁筒的导 热电阻如何求得？
3-2 对流换热
一、对流换热的概念及其类型 当温度不同的各部分流体之间产生宏观的相对运 动时，各部分流体因相互掺混所引起的热量传递过 程，称为热对流。流动着的流体与其相接触的固体 壁面之间的热量传递过程称为对流换热。对流换热 时，流体内部各部分流体之间存在着热对流，并同 时伴有热传导对流换热是热对流和热传导综合作用 的结果。
3-1 导热
数学表达式： q=-λdt/dx （W/m2） q—单位时间通过导体单位面积上的热量, 又称为热流密度; λ — 为导热系数；导热系数的大小取决 于物质的种类和温度;
热传导和导热系数的变化规律
热传导和导热系数的变化规律热传导是指热量在物体内部由高温区向低温区传递的过程，其本质是分子间的能量传递。
热传导的强弱用导热系数（也称为热导率）来衡量，导热系数越大，物体的导热性能越好。
一、热传导的基本原理1.分子动能传递：物体内部的分子不断运动，高温区的分子具有更高的动能，当与低温区的分子碰撞时，能量发生传递，导致温度差逐渐减小。
2.能级差异：物体内部的分子存在能级差异，高温区的分子具有更高的能级，低温区的分子具有较低的能级。
高温区的分子向低温区传递能量，使两区的能级趋于平衡。
二、导热系数的变化规律1.材料种类：不同材料具有不同的导热系数。
金属的导热系数通常较大，而绝缘材料的导热系数较小。
2.温度：导热系数随温度的升高而增大。
这是因为温度升高导致分子运动加剧，从而增加热传递速度。
3.湿度：导热系数随湿度的增大而增大。
湿度增大意味着物体表面的水分增多，水分子的导热性能较好，有助于热传递。
4.压力：导热系数随压力的增大而增大。
压力增大导致分子间的距离减小，分子间的碰撞频率增加，从而提高热传递速度。
5.结构：物体的结构也会影响导热系数。
例如，多孔材料和复合材料的导热系数较低，因为它们的内部结构不利于热传递。
6.热流方向：导热系数在热流方向上的值通常大于其他方向。
这是因为热流方向上的分子运动更加剧烈，有利于热传递。
三、热传导的应用1.散热器设计：了解热传导原理和导热系数的变化规律，有助于设计更高效的散热器，提高电子设备的散热性能。
2.建筑材料选择：在建筑领域，合理选择具有不同导热系数的材料，可以有效控制室内温差，提高居住舒适度。
3.热绝缘材料：导热系数较小的材料可用于制作热绝缘材料，如保温杯、保温管道等，以减少热量损失。
4.热交换器设计：了解导热系数的变化规律，有助于设计更合理的热交换器，提高热交换效率。
综上所述，热传导和导热系数的变化规律是物理学中的重要知识点，掌握这些知识对于理解和应用热传递原理具有重要意义。
热量传递的基本原理及应用
热量传递的基本原理及应用热量传递是我们日常生活中经常会遇到的现象，无论是烹饪食物还是取暖，都离不开热量传递。
那么，热量传递的基本原理是什么呢？它又有哪些应用呢？热量传递的基本原理可以归结为三种方式：传导、对流和辐射。
首先，传导是指热量通过物质的直接接触传递。
我们常常可以通过触摸热物体来感受到传导的效果。
例如，当我们把手放在热水杯上时，由于热量通过杯子传导到手上，我们会感到热。
传导的速度和效果受到物质的导热性能和温度差的影响。
导热性能好的物质，如金属，传导热量的速度较快。
其次，对流是指热量通过流体的运动传递。
对流可以分为自然对流和强制对流两种形式。
自然对流是指由于密度差异引起的流体的运动，如烟囱里的烟气上升。
强制对流则是通过外力（如风扇）来推动流体的运动。
对流的速度和效果受到流体的性质和温度差的影响。
例如，当我们打开空调时，冷气通过强制对流的方式将热量从室内排出，从而降低室内的温度。
最后，辐射是指热量通过电磁波的传播传递。
辐射是一种无需介质传递的方式，可以在真空中传播。
我们常常可以感受到太阳的辐射热。
辐射的强度和效果受到物体的温度和表面特性的影响。
黑色物体吸收和辐射热量的能力较强，而白色物体则反射辐射热量。
除了了解热量传递的基本原理，我们还可以将其应用于日常生活和工业生产中。
在日常生活中，热量传递的原理被广泛应用于烹饪和取暖。
在烹饪中，我们可以通过调节火候和锅具的选择来控制传导和对流的效果，以达到理想的烹饪效果。
在取暖中，我们可以利用传导和对流的原理来设计取暖设备，如电暖器和暖气片，将热量传递到室内，提供舒适的温暖。
在工业生产中，热量传递的原理也发挥着重要的作用。
例如，在石油化工过程中，热量传递被用于加热和冷却反应器，以控制反应的速率和温度。
在电力工业中，热量传递被用于发电过程中的锅炉和冷却系统，以提供能源和保护设备。
除了以上的应用，热量传递的原理还被广泛应用于建筑和环境工程中。
例如，在建筑设计中，我们可以通过调整建筑材料的导热性能和采用适当的隔热措施，以减少能量的损失和提高建筑的能效性能。
热传导与热辐射热量传递和热能利用的基本原理
热传导与热辐射热量传递和热能利用的基本原理热传导和热辐射是热量传递和热能利用中两个重要的方式。
在热学领域中，热传导是指通过物质分子之间的相互碰撞传递能量，而热辐射则是指由物体表面发出的热能以电磁波的形式传播。
本文将介绍热传导和热辐射的基本原理以及它们在热能利用中的应用。
一、热传导的基本原理热传导是指物质内部的热量传递过程，它是由分子之间的相互碰撞和能量传递所引起的。
热传导的热量传递速率可以根据傅里叶定律进行描述，即热流密度与温度梯度成正比。
根据热传导原理，热量会自高温区域沿着温度梯度的方向传导到低温区域。
热传导的速率取决于物质的传导性能，传导性能由物质的热导率和温度梯度决定。
一般来说，导热性能较好的材料具有较高的热导率，可以更有效地传导热量。
在实际应用中，热传导常用于导热材料的设计和热能的传递。
例如，在建筑领域，热传导可以用于保温材料的选择和建筑结构的热阻计算，以提高建筑的能源效率。
二、热辐射的基本原理热辐射是物体表面由于温度而产生的电磁波辐射。
热辐射的能量转移是通过辐射波长的电磁波进行的。
根据斯蒂芬-玻尔兹曼定律，热辐射功率与物体的绝对温度的四次方成正比。
根据热辐射的原理，温度较高的物体表面会辐射出更多的热能。
这也是为什么我们可以感受到来自太阳的热量，因为太阳的温度非常高，辐射的热能能够穿透大气层到达地球。
在实际应用中，热辐射常用于太阳能、太阳能热水器和热辐射加热设备等领域。
例如，太阳能光伏板可以将太阳辐射转换为电能。
太阳能热水器则利用太阳辐射直接加热水。
热辐射加热设备如电烤箱和电磁炉则通过辐射热能加热食物。
三、热传导与热辐射的应用热传导和热辐射是热能利用中常用的方式，它们在各个领域都有重要的应用。
在能源领域，热传导和热辐射可以用于太阳能、风能、水能等可再生能源的利用。
太阳能光伏板利用太阳辐射转换为电能，风能发电机利用风能驱动涡轮产生动力，水能利用水流驱动水轮机产生动力。
在工业领域，热传导和热辐射可以用于热能的传递和加热。
热力学中的热传递与对流
热力学中的热传递与对流热力学是研究能量转化与能量传递过程的学科，而热传递与对流是热力学中重要的热能传递方式。
本文将就热力学中的热传递与对流这一主题展开讨论，探究其基本原理与应用。
一、热传递的基本概念与原理热传递是指由高温区向低温区传递热量的过程。
热传递的基本原理可以归结为三种机制：传导、对流和辐射。
1.传导传导是指物质内部由分子间的碰撞传递热能的过程。
通常，传导过程遵循傅里叶定律，即热传导速率正比于温度梯度，反比于物质的导热系数和传热截面积。
2.对流对流是指介质内部的流动引起的热传递过程。
通过对流传热，热量可以迅速地从一个地方传递到另一个地方。
对流传热的速率与流体的传热系数、温度差和流体的流速密切相关。
3.辐射辐射是指热能以电磁波的形式通过真空或其他介质传递的过程。
辐射传热不需要介质的存在，因此具有独特的特点。
二、对流的分类与特点对流是热传递中常见且重要的方式，它可以分为自然对流和强迫对流两种。
1.自然对流自然对流是指由于密度差异引起的流体运动所带来的对流传热。
典型的自然对流现象包括大气中的热空气上升和冷空气下沉等。
自然对流传热的特点是速度较慢，传热效率相对较低。
2.强迫对流强迫对流是指通过外部机械或其他方式施加的力使流体发生运动，并产生对流传热。
例如，风扇、水泵等设备可以促使流体流动，从而增强传热效果。
强迫对流传热具有较高的传热效率和较快的传热速度。
三、热传递与工程应用热传递与对流在工程领域中有着广泛的应用。
下面将介绍几个常见的例子。
1.散热器散热器是一种利用对流传热原理将热量从热源传递到冷却介质的设备。
散热器通常由散热片和散热风扇组成，通过空气对流将散热片上的热量带走，从而降低热源的温度。
2.暖气片暖气片是一种利用对流传热原理为室内提供加热的设备。
暖气片内部通过热水或蒸汽流动，使得暖气片表面温度升高，通过自然对流或强迫对流传热，将热量传递到室内空气中。
3.换热器换热器是一种通过热传递实现不同介质之间热能交换的设备。
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3、等温线（面）：在同一时刻，温度场中温度相同的 点所连成的线或面称为等温线或等温面。 等温面：同一时刻，物体内部温度相同的点连成的面。 可以是曲面、平面、或封闭的圆环面。 等温线：等温面与一平面垂直相交得到的一族线。 温度场习惯上用等温面图或等温线图来表示。 思考：等温线可以相交吗？沿等温线有热流吗？
b.气体------分子碰撞运动传递（热运动）——杂乱 无章的布朗运动。 c.液体—持 两种观点
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，分子间的作用于力对碰撞过程的 影响力比气体大。 类似于非导电固体------主要靠弹性波的作用。
三、导热基本定律
1.导热基本定律：在导热现象中，单位时间 内通过给定截面的热量，与温度梯度和截面 面积成正比，而方向与其相反。
dt Q ∝ −S dx dt Q = −S • λ • dx
W
W
dt 2 q = −λ • ..........W / m dx
(注：与热力学不一样，热力学中Q——总传热量，J或KJ)
2.比例系数λ——导热系数—— W/(m·℃)或W/(m·K) 导热系数的大小取决于物质的种类和温 度。故给出导热系数时，必须指明物质 所处的温度，才有意义。
一、什么是传热学?
绪言
工程应用中： 设备设计、制造、运行离不开传热学
㎝2电路芯片的散热量，20世纪70年代，10W；20世 纪80年代，20~30W；20世纪90年代以后，102W， 设计制造时要考虑：运行时，这些热量如何散出去， 如果这些热散不出去，势必影响其寿命及工作可靠性。
)电子问题：集成电路集成密度↑，发热量↑，每
绪言
二、传热问题的分类（两种类型）
1、计算传递的热流量Ф，用来增强或削弱传热量 Ф---单位时间内通过某一给定面积的热量称为热流量。 单位：W q---单位时间内通过单位面积的热流量称为热流密度或 面积热流量，W/m2。 增强：汽车发动机中的散热量 及人发烧需迅速退烧 削弱：热力设备管道加保温 人冬天防冷 2、确定物体内各点的温度 制、热应力计算等。 启停炉时汽包的热应力监测 癌细胞温度高 进行现象判断、温度控
绪言
三、热量传递的三种基本方式 热传递是一种复杂的现象，在不同的条 件下，具有不同的机理，为了便于分析， 我们常把它们分成几种基本的传热方式， 一般认为有三种，热传导、热对流和热 辐射。在实际中，往往是这三种方式的 不同组合而成的传热方式。
绪言
四、求解方法
1. 直接测量 2. 数值模拟
2、温度场： 场：某一瞬时，某一物理量的总称。 矢量场（电场，磁场）和标量场（质量场） 温度场：某一瞬间物体内各点温度分布的总 称，温度场是时间和空间的函数，可表示为 t=f(x,y,z,τ) 。
稳态：t=f(x,y,z) 随时间变化可分为： 非稳态：t=f(x,y,z,τ) 温度场 一维：t=f(x,τ) →t=f(x)为一维稳态 随空间变化可分为： 二维：t=f(x,y,τ) 三维：t=f(x,y,z,τ)
四、（稳态）导热计算
1.大平壁导热 （1）单层大平壁导热 大平壁：是指平壁的高度和宽度 远大于其厚度，这样平壁的端部 散热所造成的温差可略去不计。 工程中，什么情况下，平壁才可 作为大平壁？ Q
即固体的导热系数最大，气体的最小，液体的介 于两者之间。
一般我们要用λ时，可以查资料。如20摄氏度下。
纯铜 398 黄铜 110 普通钢 铁 30-50 耐火材 料 1 保温材 料 <0.12 水 空气
材料 λ
0.599 0.0259
保温材料
这些材料呈纤维或多孔结构。根据国家标准 GB4272z中规定，将温度低于350℃时热导率 小于0.12 W/(m⋅K)的材料称为保温材料（或绝 热材料），如膨胀塑料、膨胀珍珠岩、矿渣绵、 玻璃棉、岩棉、中孔微珠、微孔硅酸钙等。常 温下空气的热导率为0.0257W/(m⋅K)，是很好 的保温材料。
第三章 热传递的基本原理
绪言 第一节 导热 第二节 对流换热 第三节 辐射换热 第四节 传热过程
第一节
导热
一、基本概念 1、导热 定义：当物体内有温度差或两个温度不同 的物体相互接触时，在物体各部分之 间不发生相对位移的情况下，物质微 粒的（分子、原子、 自由电子）热运 动传递了热量，这种现象叫做热传导， 简称导热。
4、温度梯度（重点理解）：等温面上法线方 向上的温度变化率，换言之，就是温度变化 率的最大值。
∂t ∂t ∂t gradt = i + j+ k ∂x ∂y ∂z
温度梯度是一个矢量，指向温度升高的方向。单位：k/m。
二、导热机理
材料不同，导热机理不同，从微观角度来看。
固体导电固体金属------自由电子——电的良导体也的热的良导体 a.固体 非导电固体------晶格振动（沙发床），水波似的，弹性波
第三章 热传递的基本原理
绪言 第一节 导热 第二节 对流换热 第三节 辐射换热 第四节 传热过程
பைடு நூலகம்
绪言
1、传热学：传热学是研究热量传递规律的一门学科。 热量：与过程相关的过程函数，如果不传递，在物体 内不叫热量，而是热能。 热能：与物体自身温度有关的状态函数。 什么时候发生“热量传递”呢？ 温差存在——-热量自发的从高温处传到低温处。 日常生活中： 烧开水，水壶底结垢后，烧水时间增长，为什么？ 冬天，上午晒被子，晚上还暖和，为什么？ 冬夏室内温度都是20℃，但是冬穿毛衣夏穿衬衣， 为什么？
改造，锅炉保温。
)电厂中为了强化传热和节能而进行的锅炉受热面 )热工测点怎样布置才能减小测温温差？如测壁温
绪言
2、与热力学的比较 都是以热力学第一（能量守恒）、第二定律（熵增原 理）为基础，研究热现象，但侧重点不同。 传热学：一个平衡状态到另一个平衡状态热量传递规 律 热力学：总的能量变化及功热能的相互转换， 如烧热的铁棒在水中冷却 热力学：整个过程铁棒的放热量 传热学：整个过程铁棒的放热量，还有任一时刻铁棒 的温度 。