传热学基本概念知识点
传热学基本概念知识点
传热学基本概念知识点1傅里叶定律:单位时间内通过单位截面积所传递的热量,正比例于当地垂直于截面方向上的温度变化率2集总参数法:忽略物体内部导热热阻的简化分析方法3临界热通量:又称为临界热流密度,是大容器饱和沸腾中的热流密度的峰值5效能:表示换热器的实际换热效果与最大可能的换热效果之比6对流换热是怎样的过程,热量如何传递的?对流:指流体各部分之间发生相对位移,冷热流体相互掺混所引起的热量传递方式。
对流仅能发生在流体中,而且必然伴随有导热现象。
对流两大类:自然对流与强制对流。
影响换热系数因素:流体的物性,换热表面的形状与布置,流速7何谓膜状凝结过程,不凝结气体是如何影响凝结换热过程的?蒸汽与低于饱和温度的壁面接触时,如果凝结液体能很好的润湿壁面,它就在壁面上铺展成膜,这种凝结形式称为膜状凝结。
不凝结气体对凝结换热过程的影响:在靠近液膜表面的蒸气侧,随着蒸气的凝结,蒸气分压力减小而不凝结气体的分压力增大。
蒸气在抵达液膜表面进行凝结前,必须以扩散方式穿过聚集在界面附近的不凝结气体层。
因此,不凝结气体层的存在增加了传递过程的阻力。
8试以导热系数为定值,原来处于室温的无限大平壁因其一表面温度突然升高为某一定值而发生非稳态导热过程为例,说明过程中平壁内部温度变化的情况,着重指出几个典型阶段。
首先是平壁中紧挨高温表面部分的温度很快上升,而其余部分则仍保持原来的温度,随着时间的推移,温度上升所波及的范围不断扩大,经历了一段时间后,平壁的其他部分的温度也缓慢上升。
主要分为两个阶段:非正规状况阶段和正规状况阶段9灰体有什么主要特征?灰体的吸收率与哪些因素有关?灰体的主要特征是光谱吸收比与波长无关。
灰体的吸收率恒等于同温度下的发射率,影响因素有:物体种类、表面温度和表面状况。
10气体与一般固体比较其辐射特性有什么主要差别?气体辐射的主要特点是:(1)气体辐射对波长有选择性(2)气体辐射和吸收是在整个容积中进行的11说明平均传热温压得意义,在纯逆流或顺流时计算方法上有什么差别?平均传热温压就是在利用传热传热方程式来计算整个传热面上的热流量时,需要用到的整个传热面积上的平均温差。
传热学知识点总结考研
传热学知识点总结考研传热学是热力学的一个重要分支,研究热量在物体之间传递的过程。
在工程学、化学工程、材料科学和环境科学等领域都有着重要的应用。
本文将围绕传热学的基本理论和应用进行系统总结,希望能够对传热学的学习和研究有所帮助。
一、传热学的基本概念1. 传热的定义传热是热量在物体之间传递的过程,可以通过传导、对流和辐射这三种方式进行。
传热的目的是使物体的温度相等或者使热量从高温物体传递到低温物体上。
2. 传热的基本原理传热的基本原理是热量由高温区流向低温区,其基本规律可以用热传导方程、对流传热方程和辐射传热方程来描述。
3. 传热的分类根据传热的方式不同,可以将传热分为传导传热、对流传热和辐射传热。
传导传热是由物体内部的分子传递热量,对流传热是通过流体的运动传递热量,而辐射传热是通过电磁波辐射传递热量。
二、传热学的基本理论1. 传导传热传导传热是由固体内部的分子、原子或离子的运动方式传递热量。
传导传热可以用热传导方程或者傅里叶热传导定律来描述,其中热传导方程可以表达为:q=-kA*(dT/dx),其中q 表示单位时间内通过物体的热量,k表示热导率,A是传热截面积,dT/dx表示温度梯度。
2. 对流传热对流传热是由流体的运动方式传递热量,主要包括自然对流和强制对流两种方式。
自然对流是由温差引起的流体的自然对流运动,而强制对流是通过外力使流体发生运动。
对流传热可以用波亚松定律或者努塞尔数来描述。
3. 辐射传热辐射传热是通过电磁波的辐射方式传递热量,主要取决于物体的温度和表面的发射率等。
辐射传热可以用斯特凡—波尔兹曼定律或者基尔霍夫定律来描述。
4. 传热的复合方式在实际传热过程中,通常会同时存在传导、对流和辐射三种方式,这就需要将它们进行组合计算。
可以通过综合利用传热系数来描述传热的复合方式。
三、传热学的应用1. 传热器设备传热器是用于传热的设备,广泛应用于化工、能源、环保等领域。
常见的传热器包括换热器、蒸发器、冷凝器和加热器等。
传热学知识点总结
传热学知识点总结本文将围绕传热学的基本概念、传热方式、传热方程、传热实验和应用等方面进行详细的介绍和总结,以便读者更好地了解传热学的相关知识。
一、传热学的基本概念1. 热量传递热量传递是指物体内部或物体之间由于温度差异而产生的热量的传递过程。
热量的传递方式主要有传导、对流和辐射三种。
2. 传热方程传热方程描述了物体内部或物体之间热量传递的数学关系,是传热学的基础理论。
传热方程一般包括传热率、温度差和传热面积等参数,可以用来计算热量传递的速率和大小。
3. 传热系数传热系数是描述物体材料对热量传递率影响的重要参数,通常用符号h表示。
在物质传热过程中,传热系数的大小直接影响热量的传递速率。
4. 传热表面积传热表面积是指在热量传递过程中热量流经的表面积,是计算热传递速率的重要参数。
传热表面积的大小与物体的形状和大小有关,也与传热方式和传热系数有关。
5. 热传导热传导是一种物质内部热量传递的方式,指的是热量通过物质内部原子、分子之间相互作用的传递过程。
热传导是传热学的基本概念之一。
6. 热对流热对流是一种物体表面热量传递的方式,指的是热量通过流体传递到物体表面,然后再由物体表面传递到其它介质的传热过程。
7. 热辐射热辐射是一种通过电磁波传递热量的方式,是物体之间没有接触的情况下进行热量传递的重要方式。
热辐射是传热学的另一个基本概念之一。
二、传热方式1. 传导传热传导传热是指热量通过物质内部的原子、分子的直接作用而传递的方式。
在传导传热过程中,热量的传递是从高温区向低温区进行的,其传热速率与温度差和物质的传热系数有关。
2. 对流传热对流传热是指流体传热传递的方式,包括自然对流和强制对流两种。
在对流传热过程中,流体的流动是热量传递的主要形式,其传热速率与流体的流速、温度差和传热面积有关。
3. 辐射传热辐射传热是通过电磁波传递热量的方式,是物体之间没有接触的情况下进行热量传递的重要方式。
在辐射传热过程中,热量的传递不依赖于介质,而是通过电磁波的辐射进行的。
传热学知识点概念总结
传热学知识点概念总结传热学是研究热量传递的科学,主要涉及热传导、热辐射和对流传热三个方面。
下面将对传热学中的一些重要知识点进行概念总结。
1.热传导:热传导是指物质内部由于分子或原子之间的相互作用而引起的热量传递。
热传导的速率与传热介质的导热性质有关,如导热系数、传热介质的温度梯度和传热介质的厚度。
2.热辐射:热辐射是指由于物体表面温度而产生的电磁辐射,无需经过介质媒质进行传热。
热辐射的能量传递与物体的温度和表面特性有关,如表面发射率和吸收率。
3.对流传热:对流传热是指通过流体的流动使热量传递的过程。
对流传热受到流体流动速度、温度差和流体介质的热传导性质的影响。
对流传热可以分为自然对流和强制对流两种形式。
4.导热系数:导热系数是描述材料导热性质的物理量,定义为单位厚度和单位温度梯度时的热流密度。
导热系数是描述热传导能力大小的重要参数,与物质的组成、结构和温度有关。
5.温度梯度:温度梯度是指在物体内部或空间中温度随着距离的变化率。
温度梯度越大,热传导的速率越快。
6.热阻:热阻是指单位时间内单位温差时热传导的阻力。
热阻与传热介质的导热系数和厚度有关。
可通过热阻来描述传热介质对热传导的阻碍程度。
7.热容量:热容量是指单位质量物质温度升高单位温度所需的热量。
热容量与物质的物理性质有关,如比热容和密度。
8.辐射强度:辐射强度是指单位时间内单位面积上辐射通过的能量。
辐射强度与物体的表面发射率和温度有关。
9.辐射传热:辐射传热是指由于物体表面发射和吸收辐射而进行的传热。
辐射传热受到物体表面发射率、吸收率、温度差和介质的辐射传递能力的影响。
10.热傅里叶定律:热傅里叶定律是描述物体内部热传导的定律,其表达式为热流密度与传热介质的导热系数、温度梯度和传热介质的横截面积成正比。
以上是传热学中一些重要的知识点的概念总结。
传热学的研究对于理解和应用热量传递过程具有重要意义,可广泛应用于工程领域的热处理、热能转化和热工学等方面。
传热学基本知识总结
传热学基本知识总结传热学是研究热能在物质中传递的科学,是物体内部的热平衡和热不平衡的原因和规律的研究。
传热学的基本知识涵盖了传热的基本概念、传热方式、传热导率与传热过程的数学描述等内容。
以下是对传热学基本知识的总结。
一、传热的基本概念1.温度:物体内部分子运动的程度的度量。
温度高低决定了热能的传递方向。
2.热量:物体之间由于温度差异而传递的能量。
热量沿温度梯度从高温区向低温区传递。
3.热平衡:物体内部各点的温度相等,不存在热量传递的状态。
4.热不平衡:物体内部存在温度差异,热量从高温区传递到低温区。
二、传热方式1.热传导:固体内部的分子传递热量的方式,通过分子的碰撞传递热量。
2.对流传热:液体或气体中,由于温度差异而产生的流动传递热量的方式。
3.辐射传热:热能通过电磁波的传播传递热量的方式,无需介质参与。
三、热导率热导率是物体传导热量的能力,用导热系数λ来衡量。
热导率取决于物质本身的性质,与物质的材料、温度有关。
热导率越大,物体传热能力越强。
四、传热数学描述1.热量传递方程:描述物体内部传热过程的数学方程,根据物体内部各点之间的温度差和传热方式的不同可以分为热传导方程、热对流方程和热辐射方程。
2.热导率公式:用来计算物体传热量的数学公式,通常与热导率、温度差、传热面积等物理量相关。
五、传热实例1.热传导:例如铁棒的两端被加热,热量通过铁棒内部分子的传递向另一端传递。
2.对流传热:例如空气中的对流传热,空气受热后变热上升,形成了对流传热。
3.辐射传热:太阳的辐射热量通过空间传递到地球表面,为地球提供能量。
在工程中,传热学常常运用于热工系统的设计和优化。
工程师可以通过对传热方式的研究和对材料热导率的了解,提高传热效率,减少能量损耗。
例如,在电子设备的设计中,通过优化散热结构和选择高热导率的材料,可以有效降低设备的温度,提高设备的工作效率和寿命。
传热学也广泛应用于暖通空调系统、汽车引擎、核反应堆等领域。
传热学知识点总结
传热学知识点总结传热学是研究热量从一个物体或一个系统传递到另一个物体或系统的科学。
它是热力学的一部分,具有广泛的应用领域,包括能源转换、热力学系统设计和工艺优化等。
以下是传热学的一些重要知识点的总结:1.热传导:热量通过直接接触和分子间的碰撞传递。
在固体中,热传导是最主要的传热方式,其传递速率与物质的热导率、温度梯度和传热距离有关。
2.热对流:热量通过流体(液体或气体)的流动传递。
对流传热的速率取决于流体的速度、温度差和传热面积。
3.热辐射:热能以电磁波的形式从热源发出,无需介质介导即可传递热量。
热辐射与物体的温度和表面特性有关,如表面的发射率和吸收率。
4.导热方程:描述了热传导现象,可以用来计算温度随时间和空间的变化。
它与热导率、物体的几何形状和边界条件有关。
5.导热系数:材料的物理性质,描述了材料导热性能的好坏。
较高的导热系数表示材料更好地传递热量。
6.热对流换热系数:描述了流体换热的能力,表示单位面积上的热量传递速率和温度差之间的关系。
7.四能截面:描述了热辐射的性质,反映了物体吸收、反射和透射电磁波的能力。
8.热阻和热导率:用于描述物体或系统中热量传递的难易程度。
热阻与热导率成反比。
9.传热过程中的能量守恒:热量传递过程中,能量守恒定律适用。
传热的总能量输入等于输出。
10.辐射传热公式:根据黑体辐射定律,描述了热辐射的能量传递,常用于计算热源辐射的热量。
11.对流换热公式:根据精细的实验和理论研究,发展了一系列对流换热公式,用于估算流体对流传热。
12.热导率与温度的关系:大多数材料的热导率随温度的升高而增大,但也有一些例外情况。
13. 传热表征:传热通常使用无量纲数值来表征,如Nusselt数、Prandtl数和Reynolds数,它们描述了传热过程中流体的性质和行为。
14.界面传热:当两个物体或系统接触时,它们之间的传热称为界面传热。
界面传热常见的形式包括对流传热和热辐射。
15.传热器件和应用:传热学的知识应用于各种传热器件和系统,如换热器、蒸发器、冷却器等,为工程和科技应用提供了基础。
传热学讲义第一章—导热理论基础
第一章 导热理论基础本章重点:准确理解温度场、温度梯度、导热系数等基本概念,准确掌握导热基本定律及导热问题的基本分析方法。
物质内部导热机理的物理模型:(1)分子热运动;(2)晶格(分子在无限大空间里排列成周期性点阵)振动形成的声子运动;(3)自由电子运动。
物质内部的导热过程依赖于上述三种机理中的部分项,这几种机理在不同形态的物质中所起的作用是不同的。
导热理论从宏观研究问题,采用连续介质模型。
第一节 基本概念及傅里叶定律1-1 导热基本概念一、温度场(temperature field)(一)定义:在某一时刻,物体内各点温度分布的总称,称为即为温度场(标量场)。
它是空间坐标和时间坐标的函数。
在直角坐标系下,温度场可表示为:),,,(τz y x f t = (1-1)(二)分类:1.从时间坐标分:① 稳态温度场:不随时间变化的温度场,温度分布与时间无关,0=∂∂τt ,此时,),,(z y x f t =。
(如设备正常运行工况) 稳态导热:发生于稳态温度场中的导热。
② 非稳态温度场:随时间而变化的温度场,温度分布与时间有关,),,,(τz y x f t =。
(设备启动和停车过程)非稳态导热:在非稳态温度场中发生的导热。
2.从空间坐标分: ① 三维温度场:温度与三个坐标有关的温度场,⎩⎨⎧==稳态非稳态),,(),,,(z y x f t z y x f t τ ② 二维温度场:温度与二个坐标有关的温度场,⎩⎨⎧==稳态非稳态),(),,(y x f t y x f t τ∆tt-∆tgrad t③ 一维温度场:温度只与一个坐标有关的温度场,⎩⎨⎧==稳态非稳态,)()(x f t x f t τ 二、等温面与等温线1.等温面(isothermal surface):在同一时刻,物体内温度相同的点连成的面即为等温面。
2.等温线(isotherms):用一个平面与等温面相截,所得的交线称为等温线。
为了直观地表示出物体内部的温度分布,可采用图示法,标绘出物体中的等温面(线)。
2 传热学基本知识
t = f ( x, y, z,τ )
t = f ( x, y , z )
• 如果在上式的基础上温度场内的温度变化仅 与两个或一个坐标有关, 与两个或一个坐标有关,则称为二维或一维 稳态温度场, 稳态温度场,即 • t = f (x, y ) 或 t = f ( y, z ) 或 t = f x, z
2.1.1 温度场 • 导热与物体内的温度场密切相关。温度场是某一时 导热与物体内的温度场密切相关。 刻空间中各点温度分布的总称。一般来说, 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, 是空间坐标和时间的函数,即 • 上式表示物体内部温度在x、y、z三个方向和在时 上式表示物体内部温度在x 间上均发生变化的三维非稳态温度场。 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, 不随时间变化,则上式变为
(
)
(3)湿度 (3)湿度
• 保温隔热性的多孔材料很容易吸收水分,吸水后,由于孔隙中充 保温隔热性的多孔材料很容易吸收水分,吸水后, 满了水,水导热系数大于空气导热系数, 满了水,水导热系数大于空气导热系数,加之在温度梯度的推动 下引起水分迁移而传递热量。 下引起水分迁移而传递热量。 • 结论:物质湿度越大,它的导热系数较大;反之,导热系数较小 。 结论:物质湿度越大,它的导热系数较大;反之, 所以,在寒冷地区保温隔热时要特别注意防潮。 所以,在寒冷地区保温隔热时要特别注意防潮。
2
传热学基本知识
2.1 2.2 2.3 2.4 稳定传热的基本概念 对流换热 辐射换热的基本概念 传热
2.1
稳定传热的基本概念
• 温度 • 宏观定义:表示物体冷热程度的物理量。 宏观定义:表示物体冷热程度的物理量。 • 微观定义:表示物体内部大量粒子热运动的剧烈程度,反 微观定义:表示物体内部大量粒子热运动的剧烈程度, 映了物体内粒子热运动平均动能的大小。 映了物体内粒子热运动平均动能的大小。 • 温标:温度的标尺 温标: • ①绝对温标:国际单位制规定热力学温度温标,符号为 , 绝对温标:国际单位制规定热力学温度温标,符号为T, 单位为K(开尔文),中文代号为开。 ),中文代号为开 单位为 (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、 固三相平衡共存时的温度) 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。 为基本定点,并指定为 。 • ②摄氏温标:实用温标,又称百分温标。它是把在标准大 摄氏温标:实用温标,又称百分温标。 气压下,纯水开始结冰的温度(冰点)定为零度, 气压下,纯水开始结冰的温度(冰点)定为零度,把纯水
传热学知识点
传热学知识点传热学是研究热量传递的学科,对人类生活和工业生产有着重要的影响。
以下是关于传热学的一些知识点:1.热量传递方式:传热学研究的首要内容是热量在不同物质之间的传递方式。
热量传递有三种方式:导热、对流和辐射。
导热是指热量通过固体或液体的直接接触传递。
对流是指热量通过流体的运动传递,可以分为自然对流和强制对流两种。
辐射是指热量通过电磁波传递,无需介质参与。
2.热传导:导热是最常见的传热方式,它是由于不同物质内部的分子间作用力导致的。
导热的速度和物质的热导率有关,热导率是物质表征导热性能的物理量。
3.对流传热:对流是在流体中传递热量的方式。
它是由于流体的运动导致的热量传递。
在自然对流中,热量传递是由于流体受热后的密度变化产生的,而在强制对流中,热量传递是由于外界施加的压力或泵力导致的。
4.辐射传热:辐射是通过电磁波传递热量。
辐射传热不需要介质的参与,可以在真空中进行。
辐射传热的强度与物体的温度和表面性质有关,通常用斯特藩-玻尔兹曼定律来描述。
5.热传导的控制:控制热传导是提高节能和减少能源消耗的关键。
可以通过增加物体之间的接触面积、减少物体之间的间距、增加物质的热导率等方法来提高热传导效率。
6.流体流动换热:对流传热是通过流体的运动来传递热量的,研究流体流动条件下的传热现象是传热学的一个重要方向。
流体流动的方式有层流和湍流,研究边界层和流动分离等现象对于准确预测和控制流体流动换热过程至关重要。
7.换热设备:传热学在工程中的应用主要是研究和设计换热设备,如换热器、冷却塔、锅炉等。
这些设备的设计要考虑热量传递效率、流体流动特性以及材料的选择等因素。
8.相变传热:相变是物质由一种状态向另一种状态转变的过程,如液体变为固体时释放的凝固潜热。
相变传热是一种特殊的传热方式,研究相变传热现象对于设计冷凝器、蒸发器等设备有着重要意义。
9.传热计算和实验:传热学的研究方法包括传热计算和实验。
通过传热方程和边界条件来计算热传导、对流和辐射等传热过程。
(完整版)传热学知识点
(完整版)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。
q ' = h (t w - t ∞ )(w)= q 'A = Ah (t w - t ∞ )w / m 2h 是对流换热系数单位 w/(m 2 k) q ' 是热流密度(导热速率),单位(W/m 2)是导热量 W6. 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。
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。
傅立叶定律(导热基本定律):q ' = -k ?dT q ' = -k ?T = -k (i ?T + j ?T + k ?T) x ?dx ?x ?y ?zq ' = -k ?T n ?nT(x,y,z)为标量温度场圆筒壁表面的导热速率 q r= -kA dTdr = -k (2rL ) dT dr垂直导过等温面的热流密度,正比于该处的温度梯度,方向与温度梯度相反。
传热学专升本知识点归纳
传热学专升本知识点归纳传热学是研究热量传递现象的科学,它在工程领域中具有广泛的应用。
传热学专升本知识点归纳如下:一、传热学基本概念传热学主要研究热量如何从一个物体传递到另一个物体,或者在物体内部传递。
热量传递的方式主要有三种:导热、对流和辐射。
二、导热导热是指热量通过物体内部分子振动和自由电子运动传递的过程。
导热的基本定律是傅里叶定律,表达式为:\[ Q = -k \frac{dT}{dx} \]其中,\( Q \) 表示热量流,\( k \) 是材料的热导率,\( dT/dx \) 是温度梯度。
三、对流对流是指流体中热量通过流体运动传递的过程。
对流可以分为自然对流和强制对流。
对流热传递的计算通常比导热复杂,需要考虑流体动力学和热力学参数。
四、辐射辐射是指物体通过电磁波传递能量的过程。
辐射不需要介质,可以在真空中进行。
物体的辐射能力与其温度的四次方成正比,这是斯特藩-玻尔兹曼定律所描述的。
五、稳态与非稳态传热稳态传热是指物体内部各点的温度不随时间变化的传热过程。
非稳态传热则是指物体内部温度随时间变化的传热过程。
非稳态传热的分析通常需要使用时间相关的热传导方程。
六、热阻与换热器热阻是描述热量传递阻力的概念,类似于电阻在电学中的作用。
换热器是利用两种或两种以上不同温度的流体进行热量交换的设备,其设计和性能分析需要考虑热阻和对流系数。
七、热传导问题求解方法热传导问题的求解方法包括解析法、数值法和实验法。
解析法通常适用于简单的几何形状和边界条件,数值法则适用于更复杂的实际情况。
八、实际应用传热学在实际工程中有着广泛的应用,如制冷系统、热交换器、电子设备散热、太阳能利用等。
结束语传热学作为一门基础学科,对于理解和解决工程中的热问题至关重要。
掌握传热学的基本原理和方法,能够帮助工程师设计出更高效、更节能的热系统。
希望以上的知识点归纳能够帮助专升本的学生更好地理解和掌握传热学的核心内容。
传热学复习
第一部分:绪论、导热理论基础一、基本概念1.热传导:物体中温度不同的各部分无相对位移或不同温度的物体直接接触时,依靠分子、原子及自由电子的热运动而进行的热量传递现象。
或:物体各部分相对静止或不同物体紧密接触时,由于温度不同而发生的热量传递现象。
2.传热过程:热量由固体壁面一侧的流体穿过壁面传到另一侧的流体中的过程。
两种温度不同的流体通过固体壁面交换热量的过程。
3.热对流:依靠流体的运动,将热量从一处传递到另一处的现象。
或:流体各部分之间发生相对位移时所引起的热量传递现象。
4.对流换热:流体与直接接触的固体表面有相互运动时,由于二者的温度不同,所发生的换热过程。
或:流体与固体直接接触时的换热过程。
5.热辐射:依靠物体表面对外发射可见或不可见的射线(电磁波)来传递热量的过程。
或:因热的原因通过电磁波发出辐射能的过程。
6.辐射换热:温度不同的表面之间以热辐射的方式进行热量交换的现象。
7•传热热阻:是传热过程各传热环节的热阻之和,R KA =「C /W , K为传热系数。
8•传热系数:冷热流体温差1 C时,通过单位固壁面积传递的热量值。
单位是W/m2 C。
它反映传热过程激烈的程度。
表示传热过程强弱程度的物理量。
9.热流量:单位时间所传递的热量称为热流量,以①表示,其单位为W。
10.热流通量:单位时间,通过单位面积所传递的热量称为热流通量,以q表示, 其单位为 W/m 2。
11.温度场:物体中各点温度值的总和。
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.等温线:不同的等温面与同一平面相交,则在此平面上构成一簇曲线,称为等温线。
14.温度梯度:两等温面之间的温度差△ t与其法线方向的距离△ n的比值的极限,称为温度梯度。
记为gradt,它是一个向量,正向朝着温度增加的方向。
15.温度降度:温度梯度的负值“ -gradt ”叫做温度降度,它的数值与温度梯度相等而方向相反。
16.导温系数:物体内各部分温度趋于均匀一致的能力。
传热学基本知识
导热
导热定义 导热是指热量在物质内部由高温 区域向低温区域传递的过程。
导热方式 主要包括热传导、热对流和热辐 射。
导热基本定律 傅里叶导热定律,表示在单位时 间内通过某一截面的热量与垂直 于该截面的温度变化率及该截面 的面积成正比。
导热系数 描述物质导热性能的参数,其值 越大,物质的导热性能越好。
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04
对流换热
对流换热的基本概念
总结词
对流换热是指流体与固体表面之间的热量传递过程,是传热学中的一种基本形 式。
详细描述
对流换热涉及到流体和固体之间的温度差异,当流体流过固体表面时,由于温 差的作用,流体会从固体表面吸收热量或向其释放热量,从而导致热量传递。
对流换热的分类
总结词
根据流体流动的性质和状态,对流换 热可以分为强制对流、自然对流和混 合对流三种类型。
01
辐射定律
02 斯蒂芬-玻尔兹曼定律、普朗克定 律和维恩位移定律等。
辐射系数
描述物质发射和吸收辐射能力的
参数,其值越大,物质发射和吸
03
收辐射的能力越强。
辐射方式
04
包括物体表面之间的辐射、太阳
辐射和红外辐射等。
热传导、对流和辐射的比较
热量传递方式
热传导、对流和辐射是三 种不同的热量传递方式, 它们在热量传递过程中有
三维热传导是指热量在三维空间中传递的过程。
详细描述
三维热传导是最常见的传热现象,发生在固体、液体和气体中。在三维热传导中,热量 在三个方向上传播和扩散,即长度、宽度和高度。三维热传导的数学模型通常采用三维 偏微分方程来描述,需要考虑热量在各个方向上的扩散和传递。三维热传导在工程和自
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。
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
传热学
传热学的基本概念:第一章:传热的基本形式:热传导热对流热辐射。
特点:伴随着能量的转换,不需要冷热物体直接接触,不论温度高低物体都在不停地向外辐射温度场:某一时刻空间各点温度的统称温度面:温度场中搜有温度相同的点连接所构成的面等温线的性质:等温面或两条不同温度的等温线不会彼此相交,他们是物体中完全闭合的曲线热流密度:单位时间内单位面积上传递的热量傅里叶定律确定了“热流失量”和“温度梯度”的关系保温材料:反分度不高于350度,导热系数不大于0.12W/(m.k)材料多孔材料的导热系数受湿度影响很大!热扩散率:表征物体被加热或冷却时,物体内各部分文图趋向均匀一至的能力!单值性条件:几何条件,物理条件,时间条件,边界条件(第一类:已知物体边界面上的温度,第二类:已知任何时刻边界面上的热流密度值,第三类:已知边界面周围流体的温度和边界main与流体之间的表面传热系数)导热系数:反应了物体的导热能力第二章:第一类边界条件下:通过平壁导热:导热系数一定,则温度分布为“线性函数“导热系数随温度变化则为““二次曲线通过圆筒壁的导热:对数曲线肋片的:双曲函数曲线有内热源的温度分布不再是无内热源的直线分布而是抛物线分布临界热绝缘直径:热阻随着保温层厚度的增加,先增大后减小肋片高度增加到一定的程度后,如果继续增加高度,散热量增加很少导致肋片效率降低。
提高肋片效率同时减少肋片的重量。
接触热阻:由于固体表面不是理想的平整,所以在两固体接触的界面上容易出现接触点或只有部分接触而不能完全的和平整的面接触,从而给导热过程带来的额外热阻。
影响因素有:表面的粗糙度,挤压压力,间隙中介质种类。
第三章非稳态导热:包括周期性的和瞬态的集总参数法的的使用条件:必握数Bi<0.1综合温度:工程上将室外空气辐射与太阳辐射两者对维护结构的共同作用的一个假想的温度衡量周期性非稳态导热的特征:温度波得衰减和延迟现象第五章按流动的起因:分为自然对流和受迫对流按流态分:层流对流换热和紊流对流换热流体的热物理性质包括:比热容,导热系数,密度,粘度液体的粘度随温度的升高而降低,气体则增加流体外掠平板:临界雷诺数为500000普朗特的值大小反应了:动量的传递能力与热量传递能力的比值雷诺数:惯性力与粘滞力的比值格拉晓夫:浮升力项和粘滞力的比值怒谢尔特:表征无量纲过余温度梯度的大小,反应了对流的强弱!第六章管内流动:分界线2300,10000在长热流条件下,充分发展段的管壁温度也呈现:线性变化的,且变化的速率与流体断面的变化速率一致常壁温条件下,流体与壁面间的温度差将严管长的按对数曲线规律变化在弯曲的管道中流动产生的离心力,将在流场中形成二次环流。
传热学导热微分方程推导
传热学导热微分方程推导摘要:一、传热学的基本概念二、导热微分方程的推导过程1.第一类边界条件2.第二类边界条件3.第三类边界条件三、圆柱坐标系下的导热微分方程推导四、总结正文:传热学是研究热量传递规律的学科,涉及到热力学、热传导、热辐射等多个方面。
在工程领域中,传热学问题常常采用导热微分方程来描述。
本文将对导热微分方程的推导过程进行简要阐述,并对圆柱坐标系下的导热微分方程推导进行详细说明。
一、传热学的基本概念在传热学中,导热过程是指热量从高温物体传递到低温物体的过程。
根据物体温度与时间的关系,热量传递过程可分为两类:稳态传热过程和非稳态传热过程。
稳态传热过程中,物体的温度随时间保持不变;非稳态传热过程中,物体的温度随时间发生变化。
二、导热微分方程的推导过程导热微分方程是用来描述物体内部热量传递过程的偏微分方程。
根据热力学的基本原理,可以得到导热微分方程的一般形式:$$frac{partial u}{partial t} = alpha frac{partial^2 u}{partial x^2}$$ 其中,$u$ 表示温度,$alpha$ 表示热扩散系数,是一个与材料性质相关的常数。
在求解导热微分方程时,需要考虑边界条件。
根据边界条件的不同,可以将导热微分方程的边界条件分为三类:1.第一类边界条件:物体表面的温度随时间保持不变,即$u(x,y,z,t) =f(t)$。
2.第二类边界条件:物体表面的热流密度随时间保持不变,即$frac{partial u}{partial x}(x,y,z,t) = g(t)$。
3.第三类边界条件:物体表面的热流密度在时间上具有线性变化,即$frac{partial u}{partial x}(x,y,z,t) = h(t) + k(t)frac{partial u}{partialx}(x,y,z,0)$。
三、圆柱坐标系下的导热微分方程推导在圆柱坐标系下,可以将导热微分方程表示为:$$frac{partial u}{partial t} = alpha frac{partial^2 u}{partial r^2} + frac{alpha}{r}frac{partial u}{partial r} + frac{alpha}{r^2}frac{partial^2 u}{partial j^2}$$其中,$r$ 和$j$ 分别表示圆柱坐标系下的径向和轴向坐标。
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传热学基本概念知识点
1傅里叶定律:单位时间内通过单位截面积所传递的热量,正比例于当地垂直于截面方向上的温度变化率
2集总参数法:忽略物体内部导热热阻的简化分析方法
3临界热通量:又称为临界热流密度,是大容器饱和沸腾中的热流密度的峰值
5效能:表示换热器的实际换热效果与最大可能的换热效果之比
6对流换热是怎样的过程,热量如何传递的?对流:指流体各部分之间发生相对位移,冷热流体相互掺混所引起的热量传递方式。
对流仅能发生在流体中,而且必然伴随有导热现象。
对流两大类:自然对流与强制对流。
影响换热系数因素:流体的物性,换热表面的形状与布置,流速
7何谓膜状凝结过程,不凝结气体是如何影响凝结换热过程的?
蒸汽与低于饱和温度的壁面接触时,如果凝结液体能很好的润湿壁面,它就在壁面上铺展成膜,这种凝结形式称为膜状凝结。
不凝结气体对凝结换热过程的影响:在靠近液膜表面的蒸气侧,随着蒸气的凝结,蒸气分压力减小而不凝结气体的分压力增大。
蒸气在抵达液膜表面进行凝结前,必须以扩散方式穿过聚集在界面附近的不凝结气体层。
因此,不凝结气体层的存在增加了传递过程的阻力。
8试以导热系数为定值,原来处于室温的无限大平壁因其一表面温度突然升高为某一定值而发生非稳态导热过程为例,说明过程中平壁内
部温度变化的情况,着重指出几个典型阶段。
首先是平壁中紧挨高温表面部分的温度很快上升,而其余部分则仍保持原来的温度,随着时间的推移,温度上升所波及的范围不断扩大,经历了一段时间后,平壁的其他部分的温度也缓慢上升。
主要分为两个阶段:非正规状况阶段和正规状况阶段
9灰体有什么主要特征?灰体的吸收率与哪些因素有关?
灰体的主要特征是光谱吸收比与波长无关。
灰体的吸收率恒等于同温度下的发射率,影响因素有:物体种类、表面温度和表面状况。
10气体与一般固体比较其辐射特性有什么主要差别?
气体辐射的主要特点是:(1)气体辐射对波长有选择性(2)气体辐射和吸收是在整个容积中进行的
11说明平均传热温压得意义,在纯逆流或顺流时计算方法上有什么差别?
平均传热温压就是在利用传热传热方程式来计算整个传热面上的热流量时,需要用到的整个传热面积上的平均温差。
纯顺流和纯逆流时都可按对数平均温差计算式计算,只是取值有所不同。
12边界层,边界层理论
边界层理论:(1)流场可划分为主流区和边界层区。
只有在边界层区考虑粘性对流动的影响,在主流区可视作理想流体流动。
(2)边界层厚度远小于壁面尺寸(3)边界层内流动状态分为层流与湍流,湍流边界层内紧靠壁面处仍有层流底层。
13液体发生大容器饱和沸腾时,随着壁面过热度的增高,会出现哪几个换热规律不同的区域?这几个区域的换热分别有什么特点?为什么把热流密度的峰值称为烧毁点?
分为四个区域:1、自然对流区,这个区域传热属于自然对流工况。
2、核态沸腾区,换热特点:温压小、传热强。
3、过度沸腾区:传热特点:热流密度随着温压的升高而降低,传热很不稳定。
4、膜态沸腾区:传热特点:传热系数很小。
由于超过热流密度的峰值可能会导致设备烧毁,所以热流密度的峰值也称为烧毁点。
14阐述兰贝特定律的内容。
说明什么是漫射表面?角系数具有哪三个性质?在什么情况下是一个纯几何因子,和两个表面的温度和黑度没有关系?
兰贝特定律给出了黑体辐射能按空间方向的分布规律,它表明黑体单位面积辐射出去的能量在空间的不同方向分布是不均匀的,按空间纬度角的余弦规律变化:在垂直于该表面的方向最大,而与表面平行的方向为零。
光谱吸收比与波长无关的表面称为漫射表面。
角系数的三个性质:相对性、完整性、可加性。
当满足两个条件:(1)所研究的表面是漫射的(2)在所研究表面的不同地点上向外发射的辐射热流密度是均匀的。
此时角系数是一个纯几何因子,和两个表面的温度和黑度没有关系。
15试述气体辐射的基本特点。
气体能当灰体来处理吗?请说明原因
气体辐射的基本特点:(1)气体辐射对波长具有选择性(2)气体辐射和吸收是在整个容积中进行的。
气体不能当做灰体来处理,因为气体辐射对波长具有选择性,而只有辐射与波长无关的物体才可以称为灰体。
16试说明管槽内强制对流换热的入口效应。
流体在管内流动过程中,随着流体在管内流动局部表面传热系数如何变化的?外掠单管的流动与管内的流动有什么不同
管槽内强制对流换热的入口效应:入口段由于热边界层较薄而具有比较充分的发展段高的表面传热系数。
入口段的热边界层较薄,局部表面传热系数较高,且沿着主流方向逐渐降低。
充分发展段的局部表面传热系数较低。
外掠单管流动的特点:边界层分离、发生绕流脱体而产生回流、漩涡和涡束。
18为什么在给圆管加保温材料的时候需要考虑临界热绝缘直径的问题而平壁不需要考虑?
圆管外敷设保温层同时具有减小表面对流传热热阻及增加导热热阻两种相反的作用,在这两种作用下会存在一个散热量的最大值,,在此时的圆管外径就是临界绝缘直径。
而平壁不存在这样的问题。
19为什么二氧化碳被称作“温室效应”气体?
气体的辐射与吸收对波长具有选择性,二氧化碳等气体聚集在地球的外侧就好像给地球罩上了一层玻璃窗:以可见光为主的太阳能可以达到地球的表面,而地球上一般温度下的物体所辐射的红外范围内的热
辐射则大量被这些气体吸收,无法散发到宇宙空间,使得地球表面的温度逐渐升高。
20试分析大空间饱和沸腾和凝结两种情况下,如果存在少量不凝性气体会对传热效果分别产生什么影响?原因?
对于凝结,蒸气中的不可凝结气体会降低表面传热系数,因为在靠近液膜表面的蒸气侧,随着蒸气的凝结,蒸气分压力减小而不凝结气体的分压力增大。
蒸气在抵达液膜表面进行凝结前,必须以扩散方式穿过聚集在界面附近的不凝结气体层。
因此,不凝结气体层的存在增加了传递过程的阻力。
大空间饱和沸腾过程中,溶解于液体中的不凝结气体会使沸腾传热得到某种强化,这是因为,随着工作液体温度的升高,不凝结气体会从液体中逸出,使壁面附近的微小凹坑得以活化,成为汽泡的胚芽,从而使q~Δt沸腾曲线向着Δt减小的方向移动,即在相同的Δt下产生更高的热流密度,强化了传热。
21太阳能集热器的吸收板表面有时覆以一层选择性涂层,使表面吸收阳光的能力比本身辐射能力高出很多倍。
请问这一现象与吉尔霍夫定律是否矛盾?原因?
基尔霍夫定律表明物体的吸收比等于发射率,但是这一结论是在“物体与黑体投入辐射处于热平衡”这样严格的条件下才成立的,而太阳能集热器的吸收板表面涂上选择性涂层,投入辐射既非黑体辐射,更不是处于热平衡,所以,表面吸收阳光的能力比本身辐射能力高出很多倍,这一现象与基尔霍夫定律不相矛盾。
22请说明Nu、Bi的物理意义,Bi趋于0和趋于无穷时各代表什么样的换热条件?
Nu数表明壁面上流体的无量纲温度梯度
Bi表明固体内部导热热阻与界面上换热热阻之比
Bi趋于0时平板内部导热热阻几乎可以忽略,因而任一时刻平板中各点的温度接近均匀,并随着时间的推移整体的下降,逐渐趋近于外界温度。
Bi趋于无穷时,表面的对流换热热阻几乎可以忽略,因而过程一开始平板的表面温度就被冷却到外界温度,随着时间的推移,平板内部各点的温度逐渐下降而趋近于外界温度。
23举例说明什么是温室效应,以及产生温室效应的原因
位于太阳照耀下被玻璃封闭起来的空间,例如小轿车、培养植物的暖房等,其内的温度明显地高于外界温度,这种现象称为温室效应。
这是因为玻璃对太阳辐射具有强烈的选择性吸收性,从而大部分太阳辐射能穿过玻璃进入有吸热面的腔内,而吸热面发出的常温下的长波辐射却被玻璃阻隔在腔内,从而产生了所谓的温室效应。
24数值分析法的基本思想
对物理问题进行数值求解的基本思想可以概括为:把原来的时间、空间坐标系中连续的物理量的场,用有限个离散点上的值的集合来代替,通过求解按一定方法建立起来的关于这些值的代数方程,来获得离散点上被求物理量的值。
25强化沸腾的方法
强化沸腾的方法:1、强化大容器沸腾的表面结构,2、强化管内沸腾的表面结构。