热量传递的基本方式
工程传热学第二讲热量传递的三种基本方式
辐射
定义
01
物体通过电磁波传递能量的过程。
影响因素
02
物体的温度、发射率、形状和大小，以及周围环境的温度和发
射率等。
应用
03
太阳能利用、红外加热和干燥、辐射测温等。
02
传导传热原理及影响因素
传导传热原理
微观解释
热量传递是通过物体内部微观粒子的热运动，即粒子间的相互碰撞传递能量的 过程。
实施方案
在两个物体之间填充具有高导热 性能的材料（如金属），通过直 接接触实现热量传递。同时，可 以通过增加接触面积、减小接触 热阻等措施来提高传导传热效率 。
06
工程应用与案例分析
工程领域中的热量传递问题
热量传递在工程中的重要性
工程领域中，热量传递问题广泛存在，如电子设备散热、建筑物保温、能源转换 等。热量传递问题的解决对于提高设备效率、保障安全运行、节能减排等方面具 有重要意义。
料、表面状态及温度。
A 温度
物体的温度越高，其发射的辐射面状况
物体表面的粗糙度、氧化程度、颜色等因 素都会影响其发射和吸收辐射能的能力。
形状与大小
物体的形状和大小影响其与周围环境的辐 射换热面积，从而影响辐射传热速率。
辐射传热计算方法
斯忒藩-玻尔兹曼
定律
描述黑体辐射力与其温度的四次 方成正比的关系，用于计算黑体 的辐射传热速率。
流体传热
在流体中，热量传递可以通过传导和对流两种方式进行。对于静止的流体，传导是主要的传热方式；而对于流动的流 体，对流则占据主导地位。因此，在流体传热中，需要根据流体的流动状态选择合适的传热方式。
真空或气体传热
在真空或气体环境中，由于传导和对流传热效率较低，辐射传热成为主要的传热方式。因此，提高辐射 传热效率是真空或气体传热的关键。
热量传递的三种基本方式
热量传递的三种基本方式热量传递是在物质中传递热能的过程。
在自然界中，热量会通过不同的方式在物体之间传递，从而调节温度和能量分布。
本文将介绍热量传递的三种基本方式：传导、对流和辐射。
1. 传导传导是热量通过直接接触的方式从一个物体传递到另一个物体的过程。
在传导中，热量从高温区域传递到低温区域，直到两个物体的温度达到平衡。
这种传递是通过物质内部分子间的碰撞和能量传递实现的。
导热性能是一个物质传导热量的重要性能指标。
导热性能取决于物质的热传导系数、形状和温度梯度等因素。
例如，金属具有良好的导热性能，因此常被用于传导热量的材料。
相比之下，绝缘材料的导热性能较差，能够阻碍热量的传递。
2. 对流对流是热量通过流体介质传递的方式。
在对流中，热量通过流体流动的方式从一个区域传递到另一个区域。
流体可以是气体或液体，其流动可以通过自然对流或强迫对流两种方式进行。
自然对流是指由于温度差异引起的流体流动。
当一个区域的温度升高，流体会膨胀变得轻，然后上升；而在另一个区域，流体则会冷却并变得密，然后下沉。
这样的循环运动将热量从热源传递到周围环境。
强迫对流是通过外部的力或设备施加到流体上，使其流动来传递热量。
例如，在散热器中，通过电风扇引导空气流动，加速热量的传递。
这种对流的传热速度通常比自然对流更快。
3. 辐射辐射是通过电磁波的传播而传递热量的方式。
辐射无需介质，可以在真空中传播。
在辐射中，热量以电磁波的形式从高温物体传递到低温物体，不需要任何介质来传递能量。
光和红外线是最常见的热辐射形式。
热辐射的传热能力受到物体的表面特性和温度的影响。
黑体是一种理想化的物体，它对所有入射辐射都能完全吸收，并能以相同的速率发射出辐射。
斯蒂芬-波尔兹曼定律描述了黑体辐射能量与其温度的关系，即辐射功率与温度的四次方成正比。
根据这个定律，温度越高的物体辐射的能量越多。
总结热量传递的三种基本方式分别是传导、对流和辐射。
传导通过物质内部的分子碰撞传递热量，对流通过流体介质的流动传递热量，而辐射则是通过电磁波的传播来传递热量。
传热学知识点总结(填空)
1．热量传递的三种基本方式为热传导、热对流、热辐射。
2．热流量是指单位时间内所传递的热量，单位是W。
热流密度是指单位传热面上的热流量，单位W/m2。
3．总传热过程是指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，它的强烈程度用总传热系数来衡量。
4．总传热系数是指传热温差为1K时，单位传热面积在单位时间内的传热量，单位是W ／(m2·K)。
（传热温差为1K时，单位传热面积在单位时间内的传热量，W／(m2·K)）5．导热系数的单位是W／(m·K)；对流传热系数的单位是W／(m2·K)；传热系数的单位是W／(m2·K)6．复合传热是指对流传热与辐射传热之和，复合传热系数等于对流传热系数与辐射传热系数之和，单位是W／(m2·K)。
7．单位面积热阻r t的单位是m2·K/W；总面积热阻R t的单位是K/W。
8．单位面积导热热阻的表达式为δ/λ9．单位面积对流传热热阻的表达式为1/h。
10．总传热系数K与单位面积传热热阻r t的关系为r t=1/K。
11．总传热系数K与总面积A的传热热阻R t的关系为R t=1/KA。
12．稳态传热过程是指物体中各点温度不随时间而改变的热量传递过程。
13．非稳态传热过程是指物体中各点温度随时间而改变的热量传递过程。
14．某燃煤电站过热器中，烟气向管壁传热的辐射传热系数为30W/(m2.K)，对流传热系数为70W/(m2.K),其复合传热系数为100 W/(m2.K)15．由炉膛火焰向水冷壁传热的主要方式是热辐射。
16．由烟气向空气预热器传热的主要方式是热对流。
17．已知一传热过程的热阻为0.035K/W，温压为70℃，则其热流量为2kW。
18．一大平壁传热过程的传热系数为100W/(m2.K)，热流体侧的传热系数为200W/(m2.K)，冷流体侧的传热系数为250W／(m2.K)，平壁的厚度为5mm，则该平壁的导热系数为5 W/(m.K)，导热热阻为0.001(m2.K)/W。
1-2 热量传递的基本方式
华中科技大学热科学与工程实验室
HUST Lab of Thermal Science & Engineering
Conduction in gas We compare hydrogen (yellow, mass = 2) with oxygen (blue, mass = 32) to the left. As the temperature goes up, the speed of the molecules increases.
b)是否相变,分为:有相变的对流换热和无相 是否相变,分为:
变的对流换热
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④ 对流换热公式—牛顿冷却公式 对流换热公式 牛顿冷却公式
Φ= hA(tw t∞ ) [W]
q =Φ A = h(tw t f ) W m2
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导热? 导热? 对流? 对流? 辐射? 辐射?
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1 热传导(导热) 热传导(导热) ①热传导的定义 温度不同的物体各部分之间或温度不同的各 物体之间直接接触时, 依靠分子, 物体之间直接接触时 , 依靠分子 , 原子即自 由电子等微观粒子的热运动而进行热量传递 的现象 物质的属性:可以在固体,液体, ②物质的属性:可以在固体,液体,气体中 发生
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传热学1-热工
晶格结构振动的传递在文献中常称为弹性 波。
至于液体中的导热机理，还存在着不同的 观点。有一种观点认为定性上类似于气体， 只是情况更复杂，因为液体分子间的距离比 较近．分子间的作用力对碰撞过程的影响远 比气体为大。另一种观点则认为液体的导热 机理类似于非导电固体，主要靠弹性波的作 用。导热微观机理的进一步论述已超出本书 的范围，有兴趣的同学可参阅热物性学专著 文献。本书以后的论述仅限于导热现象的宏 观规律。
(2)计算每米长度管道的总散热量。 解 (1)此管道的散热有辐射换热和自 然对流换热两种方式。
29
(2) 把管道每米长度上的散热量记为q1。当仅 考虑自然对流时．据式（1-6）单位长度上的自 然对流换热量为:
管道外表面与室内物体及墙壁之间的辐射换热可 以按式(1-9)计算，并近似地取这些物体的表面温度 等于室内空气温度。于是每米长度管子上的辐射换 热量为:
8
傅立叶定律
考察如图1-1所示的两 个表面均维持均匀温度的 平板的导热。这是个一维 导热问题。 对于x方向上任意一个厚度为dx的微元层 来说，根据傅里叶定律，单位时间内通过 该层的导热热量与当地的温度变化率及平 板面积A成正比，即
9
＝－Adt (1-1)
dx
式中 λ是比例系数，称为热导率，又称 导热系数，负号表示热量传递的方向同温 度升高的方向相反。
1-1 热量传递的三种基本方式
热量传递有三种基本方式：
导热、对流和热辐射。
1．导热
物体各部分之间不发生相对位移时，依靠 分子、原子及自由电子等微观粒子的热运动 而产生的热量传递称为导热(或称热传导)。
例如，固体内部热量从温度较高的部分传 递到温度较低的部分，以及温度较高的固体 把热量传递给与之接触的温度较低的另一固 体都是导热现象。
热传递的三种方式
tw1
R
tw2
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5
导热系数
导热系数物质导热能力的大小。单位：W/m.K。 绝大多数材料的导热系数值都可以通过实验测得。
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6
物质的导热系数在数值上具有下述特点:
(1) 对于同一种物质, 固态的导热系数值最大,气态的 导热系数值最小； (2)一般金属的导热系数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)纯金属的导热系数大于它的合金 。
理论上热辐射的波长范围从零到无穷大，但在日 常生活和工业上常见的温度范围内，热辐射的波长 主要在0.1m至100m之间,包括部分紫外线、可见 光和部分红外线三个波段 。
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15
热辐射的主要特点：
（1）所有温度大于0 K的物体都具有发射热辐 射的能力，温度愈高，发射热辐射的能力愈强。
特点：热对流只发生在流体之中，并伴随有微 观粒子热运动而产生的导热。
对流：换流热体与相互接触的固体表面之间的热量
传递现象，是导热和热对流两种基本传热方式共同 作用的结果。
牛顿冷却公式:
= Ah(tw – tf)
q = h(tw – tf)
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h 称为对流换热的表面传热系数（习惯称为 对流换热系数），单位为W/(m2K)。
发射热辐射时：内热能 辐射能
（2）所有实际物体都具有吸收热辐射的能力， 吸收热辐射时：辐射能 内热能 ；
（3）热辐射不依靠中间媒介，可以在真空中传 播；
（4）物体间以热辐射的方式进行的热量传递是
双向的。
高温 物体
低温 热 辐 射 是 热 量 传 递 物体 的基本方式之一 。
热量传递的方式
热量传递的方式热量传递属于物理学科中的热力学范畴，热量传递，简称传热，是一种复杂的现象，物体内部或物体之间，只要有温差的存在，就有热量自发地由高温处向低温处传递。
热量传递的三种基本方式分别是：即热传导、热对流、热辐射。
1.热传导物体或系统内的温度差，是热传导的必要条件。
热导热是指依靠物质的分子、原子和电子的振动、位移和相互碰撞而产生热量传递的方式。
在气态、液态和固态物质中都可以发生，但热量传递的机理不同。
固体以两种方式传递热量：晶格振动和自由电子的迁移。
液体的结构介于气体和固体之间，分子可作幅度不大的位移，热量的传递既依靠分子的振动，又依靠分子间的相互碰撞。
2.热对流热对流指由于流体的宏观运动，冷热流体相互掺混而发生热量传递的方式。
这种热量传递方式仅发生在液体和气体中。
由于流体中的分子同时进行着不规则的热运动，因此对流必然伴随着导热。
根据流体与壁面传热过程中流体物态是否发生变化，可将对流传热分为无相变的对流传热和有相变的对流传热。
无相变的对流传热指流体在传热过程中不发生相的变化；而有相变的对流传热指流体在传热过程中发生相的变化，如气体在传热过程中冷凝成液体，或液体在传热过程中沸腾而转变为气体。
3.热辐射物体通过电磁波来传递能量的方式称为辐射。
辐射有多种类型，其中因热的原因而发出辐射能的现象称为热辐射。
自然界中各个物体都不停地向空间发出热辐射，同时又不断地吸收其他物体发出的热辐射。
拓展知识：与导热和对流换热相比，热辐射具有如下特点：A.辐射能可以通过真空自由地传播而无需任何中间介质；B.一切物体温度高于0K的物体均能够持续地发射出辐射能，同时也能持续地吸收来自其他物体的辐射能；C.热辐射不仅具有能量的传递，而且具有能量形式的转换。
发射时从热能转换为辐射能，而被吸收时又从辐射能转换为热能。
热量传递主要有三种基本方式及导热对流和什么
热量传递主要有三种基本方式及导热对流和什么
热量传递的三种基本方式：热传导，热对流和热辐射。
1.热传导：通常也称为导热，是物体内部或相互接触的物体表面之间，由于分子、原子及电子等微观粒子的热运动而产生的热量传递现象。
导热依赖两个基本条件：一是必须有温差，二是必须直接接触（不同物体）或是物体内部传递。
2.热对流：是指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，对流只能发生于流体中，且一定伴随着流体分子的不规则热运动产生的导热。
对流换热按流动的起因不同（流动的驱动力不同）分为自然对流和强迫对流两种。
自然对流是由于温差引起的流体不同部分的密度不同而自然产
生上下运动的对流换热。
因此，有温差不一定能发生自然对流，还应考虑表面的相对位置是否能形成因温度差导致的密度差引起的流体
运动。
当固体表面的温度高于环境的空气温度时，该表面上方的空气受热后密度变小，自由上升，从而发生自然对流换热。
在表面下方，紧挨表面的空气受热后密度变小，由于受到阻挡积聚在表面底下，难以产生空气的自由运动，从而没有自然对流换热的发生。
而表面的下方，空气受冷后自由下沉，则可以发生自然对流换热。
强迫对流则是流体在外力的推动作用下流动所引起的对流换热。
强迫对流换热程度比自然对流换热剧烈得多，当流体发生相变的时候，对流换热则分别称为沸腾换热和凝结换热。
3.热辐射，热辐射不需要任何中间介质而远距离传播，并且在传播过程中有热能-辐射能-热能的能量形式转换。
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。
[ W m2 ]
: 热导率（导热系数） （Thermal conductivity） W (m C) 直角坐标系中： t t t q q x i q y j q z k i j k x y z
注：傅里叶定律只适用于各向同性材料 各向同性材料：热导率在各个方向是相同的
Nu C Rem
)/ 2; 式中：定性温度为 tr (tw tf特征长度为管外径 d， 数中的流速采用整个管束中最窄截面处的流速。 Re 实验验证范围：
C和m的值见下表。
Ref 2000 ~ 40000。
§6-5 自然对流换热及实验关联式
自然对流：不依靠泵或风机等外力推动，由流体自身 温度场的不均匀所引起的流动。一般地，不均匀温度 场仅发生在靠近换热壁面的薄层之内。 自然对流的自模化现象：紊流时换热系数与特征尺度无 关。
Nu f (Re, Pr)； Nu x f ( x ' , Re, Pr)
自然对流换热：
Nu f (Gr , Pr)
混合对流换热： Nu f (Re, Gr , Pr) 试验数据的整理形式：
Nu c Re n Nu c Re n Pr m Nu c(Gr Pr)n
2. 入口段的热边界层薄，表面传热系数高。 层流入口段长度: l / d 0.05 Re Pr 湍流时:
4-2 边界节点离散方程的建立及代数 方程的求解
对于第一类边界条件的热传导问题，处理比较简单，因为 已知边界的温度，可将其以数值的形式加入到内节点的离 散方程中，组成封闭的代数方程组，直接求解。
而对于第二类边界条件或第三类边界条件的热传导问题， 就必须用热平衡的方法，建立边界节点的离散方程，边界 节点与内节点的离散方程一起组成封闭的代数方程组，才 能求解。
热传递的三种方式
0
x
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热流密度 q :单位时间通过单位面积的热流量
q tw1 tw2
导热热阻
A
A tw1 tw 2
tw1
t
w2
tw1 tw2 R
A
R
A
称为平壁的导热热阻，表示物体对 导热的阻力，单位为K/W 。
热阻网络
tw1
R
tw2
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导热系数
导热系数物质导热能力的大小。单位：W/m.K。 绝大多数材料的导热系数值都可以通过实验测得。
传热理论基础
刁乃仁 diaonr@
电话：86623257
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一、热量传递的基本方式
热量传递有三种基本方式: 导热 对流 辐射
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2
1、导热
在物体内部或相互接触的物体表面之 间，由于分子、原子及自由电子等微观粒子 的热运动而产生的热量传递现象。
纯导热现象可以发生在固体内部，也可以 发生在静止的液体和气体之中。
13
3、热辐射 －电磁波的波谱：
射线： < 5×10-5 m X射线： 5×10-7 < < 5×10-2 m
紫外线： 4×10-3 < < 0.38 m
可见光： 0.38 < < 0.76 m
红外线： 0.76 < < 103 m
无线电波： > 103 m
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微波： 103< < 106 m
Байду номын сангаас
（2）分析传热问题时首先应该弄清楚有那些传
热方式在起作用，然后再按照每一种传热方式的
化工原理课件-热量传递的基本理论
、 滞导•流滞流和动流和对，内湍流沿层流 传壁部 流：之 热面分 体流间 同法热 的体， 时向阻温呈热 起没很度滞传 作有小差流，极传小热。速度极快，
用质，点热的阻移较动小和混合温，度即
• 由上分析可知，
。 变没式化有仅缓对是慢流热传传热导，。传 因热 为方 液
• 在对流传热时，
体导热系数小，因此热
接触面上的温度。
解：由式（2-6）可得
W / m2
兰州石化职业技术学院
t
t1
t2
t3
t4
x
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• 表2-1 各层温度降和热阻
• 可见，在多层平壁稳定热传导过程中,各层平壁的温度 差与其热阻成正比，哪层热阻大，哪层的温度差一定 大。
兰州石化职业技术学院
2．圆筒壁的稳定热传导
• 圆筒壁的导热与平壁导热的不同之处在于圆筒壁的传热 面积和热通量不再是定值，而是随半径而变化。
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化工保温材料
玻璃棉 导热率 0.03489 0.06978
W/m.K
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• 保温材料外 层还要有保 护层：
• 镀锌铁皮等
兰州石化职业技术学院
聚苯乙烯泡沫板 导热率0.04185W/m.K
兰州石化职业技术学院
离心玻璃棉
• 是将处于熔融状态的玻璃用离心喷吹法工艺进行 纤维化喷涂热固性树脂制成的丝状材料，再经过 热固化深加工处理，可制成具有多种用途的系列 产品。
1 ln 75 1 ln 125
1
1
25 51 75
ln 75 1 ln 125
=1.64
51 25 1 75
• λ较小的材料放内层热损失较小。
兰州石化职业技术学院
热量传递的基本方式
建筑火灾蔓延过程中,热量传递的三种基本方式
建筑火灾蔓延过程中,热量传递的三种基本方式建筑火灾蔓延过程中，热量传递的三种基本方式在建筑火灾的蔓延过程中，热量传递的方式对火灾的发展起着至关重要的作用。
热量传递的三种基本方式分别是传导、对流和辐射。
本文将就这三种方式展开深入讨论，以帮助读者更好地理解建筑火灾蔓延的机理和特点。
1. 传导传导是指热量在固体介质内部传递的过程。
在建筑火灾中，建筑结构或物体的表面会受到火焰的热辐射作用，导致其表面温度升高。
随着时间的推移，高温表面上的热量会向内部传导，使得物体内部的温度也不断上升。
这种过程会导致建筑结构的破坏，加剧火势的蔓延。
传导还包括了传热系数的计算，可以帮助我们评估建筑材料的防火性能。
2. 对流对流是指热量通过流体介质的传递方式。
在建筑火灾中，空气是最常见的流体介质。
火灾将导致空气的流动，形成对流。
热空气会上升，冷空气会下沉，从而形成对流热量传递。
这种方式会导致火势快速蔓延，使得火灾范围不断扩大。
对流还会对人员逃生和消防作业产生影响，因此应当引起足够重视。
3. 辐射辐射是指热量在真空或介质间以电磁波的形式传递的过程。
在建筑火灾中，火焰释放的热辐射是主要的辐射形式。
辐射可以穿透空气，直接作用于建筑结构或物体的表面，使得其温度升高。
这种方式是火灾蔓延的主要原因之一，因为辐射可以快速传递热量，导致火势迅速升级。
建筑火灾蔓延过程中热量传递的三种基本方式——传导、对流和辐射，相互作用，共同推动着火势的蔓延。
要有效地遏制火灾的蔓延，我们需要全面理解这三种方式的特点和机理，并在预防和灭火工作中加以应用。
在个人观点方面，我认为加强对这三种方式的认识和研究，对防火和建筑安全具有重要意义。
只有深入理解火灾蔓延的机理，我们才能制定科学合理的防火措施，保障人们的生命财产安全。
总结回顾起来，本文从传导、对流和辐射三个方面对建筑火灾蔓延的热量传递方式进行了深入讨论。
通过对这些内容的了解，我们不仅能够更好地理解火灾蔓延的机理，还能够更有效地进行防火和灭火工作，从而保障人们的生命财产安全。
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。
热传递基本方式
热传递基本方式热传递是指热量从一个物体传递到另一个物体的过程。
热传递是自然界中普遍存在的现象，它在我们生活中起着重要的作用。
热传递的基本方式有三种，分别是热传导、热对流和热辐射。
第一种基本方式是热传导。
热传导是指在物体内部，热量通过分子间的碰撞和传递来进行的。
当物体的一部分受热时，分子的热运动会引起周围分子的热运动，从而使热量传递到周围区域。
热传导的速度取决于物体的导热性能和温度梯度。
导热性能越好，温度梯度越大，热传导的速度就越快。
常见的导热性能好的物质有金属和石英等。
第二种基本方式是热对流。
热对流是指在液体或气体中，热量通过流体的运动来传递的过程。
当一部分流体受热时，它的密度会变小，从而形成一个上升的热对流流动。
这种流动会使热量从高温区传递到低温区。
热对流的速度取决于流体的性质和温度差。
流体的热导率越大，温度差越大，热对流的速度就越快。
常见的热对流现象有自然对流和强迫对流。
第三种基本方式是热辐射。
热辐射是指物体通过发射和吸收电磁辐射来传递热量的过程。
所有物体在温度不为零时都会发射热辐射，其强度和温度的四次方成正比。
热辐射的传递不需要介质，可以在真空中传播。
热辐射的速度不受物质性质和温度差的影响，只取决于温度的高低。
辐射传热的速度最快，是三种方式中传热速度最快的。
在实际应用中，这三种基本方式的热传递同时存在，并相互影响。
例如，在一个加热过程中，热对流可以加快热传递的速度，而热传导和热辐射则起到补充作用。
不同的物体和环境条件下，三种方式的相对重要性也有所不同。
总结起来，热传递是热量从一个物体传递到另一个物体的过程，其基本方式包括热传导、热对流和热辐射。
热传导是在物体内部通过分子间的碰撞传递热量，热对流是在流体中通过流体的运动传递热量，热辐射是通过发射和吸收电磁辐射来传递热量。
在实际应用中，这三种方式同时存在，并相互影响。
热传递的研究对于我们了解物体的热性质和能量转换过程具有重要意义。
热量传递的主要三种基本方式
热量传递的主要三种基本方式热量传递的三种方式:热传导、热辐射和热对流。
热传导：传导热从物体温度较高的部分沿着物体传到温度较低的部分，叫做传导。
热传导是固体中热传递的主要方式。
在气体或液体中，热传导过程往往和对流同时发生。
各种物质都能够传导热，但是不同物质的传热本领不同。
善于传热的物质叫做热的良导体，不善于传热的物质叫做热的不良导体。
热辐射：辐射热由物体沿直线向外射出，叫做辐射。
用辐射方式传递热，不需要任何介质，因此，辐射可以在真空中进行。
地球上得到太阳的热，就是太阳通过辐射的方式传来的。
热对流：对流靠液体或气体的流动来传热的方式叫做对流。
对流是液体和气体中热传递的主要方式，气体的对流现象比液体更明显。
利用对流加热或降温时，必须同时满足两个条件：一是物质可以流动，二是加热方式必须能促使物质流动。
一般情况下，热传递的三种方式往往是同时进行的。
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高 温
体
低 温
递到另一侧壁面；
流
流
体
体
（3）热量从低温流体侧壁面以对流换热
壁
（或对流换热＋辐射换热）的方式传给
低温流体。
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通过平壁的稳态传热过程
假设： tf1、tf2、h1、h2不随时间变化；为常数。
（1）左侧的对流换热
tf1 t
tw1
h1
h2 tw2
tf2
（2）平壁的导热
0
x
15
（3）右侧的对流换热
称为对流换热热阻，单位为 W/K。
对流换热热阻网络：
tw
Rh
tf
6
表面传热系数的影响因素：
h 的大小反映对流换热的强弱，与以下因素有关：
（1）流体的物性（热导率、粘度、密度、比热容等）； （2）流体流动的形态（层流、湍流）； （3）流动的成因（自然对流或受迫对流）； （4）物体表面的形状、尺寸； （5）换热时流体有无相变（沸腾或凝结）。
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微波炉就是利用微波加热食物，因微波可穿透塑料、玻璃和 陶瓷制品，但会被食物中水分子吸收，产生内热源，使食品 均匀加热。
热辐射: 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。
理论上热辐射的波长范围从零到无穷大，但在日常生活和工 业上常见的温度范围内，热辐射的波长主要在0.1m至100m 之间,包括部分紫外线、可见光和部分红外线三个波段 。
第八章 热量传递的基本方式
热量传递有三种基本方式热传导 thermal conduction)
热对流 (thermal convection)
热辐射 (thermal radiation)
1
8－1 热传导
热传导（简称导热）:在物体内部或相互接触的物体表面之 间，由于分子、原子及自由电子等微观粒子的热运动而产 生的热量传递现象。 导热现象发生在固体内部，也可发生在静止的液体和气体 之中。
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表1-1 一些表面传热系数的数值范围
对流换热类型 空气自然对流换热 水自然对流换热 空气强迫对流换热 水强迫对流换热 水沸腾 水蒸气凝结
表面传热系数 h /[W /( m2K])
1～10 100～1 000
10～100 100～15 000 2500～35 000 5000～25 000
8
8－3 热辐射 辐射：
11
热辐射的主要特点： （1）所有温度大于0 K的物体都具有发射热辐射的能力，温 度愈高，发射热辐射的能力愈强。
发射热辐射时：内热能 辐射能 ； （2）所有实际物体都具有吸收热辐射的能力，
物体吸收热辐射时：辐射能 内热能 ；
（3）热辐射不依靠中间媒介，可以在真空中传播； （4）物体间以热辐射的方式进行的热量传递是双向的。
本书不讨论导热的微观机理，只讨论热量传递的宏观规律。
2
最简单的导热现象：大平壁的一维稳态导热
特点： 1.平壁两表面维持均匀恒定不变温度；
2.平壁温度只沿垂直于壁面的方向发生变化；
t
3.平壁温度不随时间改变；
tw1
4.热量只沿着垂直于壁面的方向传递。
tw2
热流量：单位时间传导的热量,W
0
x
:
材料的热导率(导热系数):表明材料的导热能力，W/(m·K)。 3
热流密度 q :单位时间通过单位面积的热流量
R A
称为平壁的导热热阻，表示物体对导热的阻力， 单位为K/W 。
tw1
R
tw2
热阻网络
4
8－2 热对流
热对流:
由于流体的宏观运动使不同温度的流体相对位移而产生的热量 传递现象。热对流只发生在流体之中，并伴随有微观粒子热运 动而产生的导热。
对流换热:
流体与相互接触的固体表面之间的热量传递现象，是导热和热 对流两种基本传热方式共同作用的结果。
牛顿冷却公式:
Ah(tw t f )
q h(tw t f )
5
Ah(tw t f ) h 称为对流换热的表面传热系数（习惯称为对流换热系数）， 单位为W/(m2K)。 对流换热热阻：
Ah(tw t f )
指物体受某种因素的激发而向外发射辐射能的现象
解释辐射现象的两种理论 ： 电磁理论与量子理论
电磁波的数学描述：
c
c — 某介质中的光速,
c c0 n
c0 3.0 108
m/s 为真空中的光速;
n 为介质的折射率。
— 波长, 常用m为单位, 1m = 10-6 m。
— 频率, 单位 s－1。
度q及壁面温度tw1、tw2。
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第八章 小结
重点掌握以下内容： （1）热传导、热对流、热辐射三种热量传递基本方 式的机理及特点；
（2）热流量、热流密度、导热系数、对流换热、表 面传热系数、传热系数、热阻等基本概念；
（3）灵活运用平壁的一维稳态导热公式、对流换热 的牛顿冷却公式、通过平壁的一维传热过程计算公式 进行相关物理量的计算。
（3）如果某一种传热方式与其他传热方式相比作用非常小， 往往可以忽略。
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8－4 传热过程
传热过程：
指热量从固体壁面一侧的流体通过固体壁面传递到另一侧流 体的过程。
传热过程由三个相互串联的热量传递环节组成:
（1）热量从高温流体以对流换热（或对流换热＋辐射换热）
的方式传给壁面；
固
（2）热量从一侧壁面以导热的方式传
高温物 体
低温物 体
热辐射是热量传递的基本 方式之一 。
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辐射换热： 以热辐射的方式进行的热量交换。
辐射换热的主要影响因素： （1）物体本身的温度、表面辐射特性； （2）物体的大小、几何形状及相对位置。 注意： （1）热传导、热对流和热辐射三种热量传递基本方式往往不 是单独出现的；
（2）分析传热问题时首先应该弄清楚有哪些传热方式在起作 用，然后再按照每一种传热方式的规律进行计算。
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电磁波的波谱：
射线： < 5×10-5 m
X射线： 5×10-7 m < < 5×10-2 m
紫外线： 4×10-3 m < < 0.38 m
可见光： 0.38 m < < 0.76 m
红外线： 0.76 m < < 103 m
无线电波： > 103 m
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微波： 103 m < < 106 m
在稳态情况下，以上三式的热流量相同，可得
式中 传热热阻网络：
，Rk称为传热热阻。
tf1 Rh1 tw1 R tw2
t Rh2
f2 16
传热系数 将传热热流量的计算公式写成
式中
k 称为总传热系数
单位为 W/(m2·K)
t为传热温差。
通过单位面积平壁的热流密度为
利用上述公式, 可以很容易求得通过平壁的热流量、热流密