最新1.4 热传导.ppt
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热传导(通用版)ppt课件
在金属内部则依靠自由电子的运动，而对于非金 属则主要通过晶格的热振动波进行热量的传递。
.
第一节 导热
温度场（Temperature field） 某时刻空间所有各点温度分布的总称 温度场是时间和空间的函数，即：
tf(x,y,z,)
.
第一节 导热
如果物体内各点的温度在温度不随时间 而变，称为稳态温度场。
和温度的壁面接触时，将发生凝结过程。 凝结时蒸汽释放出汽化潜热并传递给固 体壁称凝结换热过程。
分为膜状凝结、珠状凝结 液膜的导热热阻成为膜状凝结换热的主要阻力 不凝结气体——附加热阻（凝汽器设有抽气系统） 排除凝结液、减小液膜厚度——强化膜状凝结换热
.
第三节 辐射换热
概念
.
第二节 对流换热
.
第二节 对流换热
▲对流换热的主要影响因素
1.流动的起因
h强制h自然
2.流体的流态
h紊流 h层流
Re wd wd
➢ 当Re<2320时为稳定层流； ➢ Re>10000时为旺盛紊流 ； ➢ 2320<Re<10000时则为流
态不 确定的过渡阶段。
.
第二节 对流换热
3.流体的物理性质多层平壁源自QaS(twtf)twtf 1
aS
Q
1
tw1 tw4
2 3
1S 2S 3S
Q=温差除以热阻之和
q
Q S
tw1 tw4
1 2 3
1 2 3
.
第一节 导热
导热量 Q t R
热阻→热流量 在导热分析计算中，热阻的概念 是很重要的。掌握了不同物体的导热 热阻，也就能计算这些物体的热流量。
Q Sd tS tw 1 tw 2 tw 1 tw 2 tw 1 tw 2W
.
第一节 导热
温度场（Temperature field） 某时刻空间所有各点温度分布的总称 温度场是时间和空间的函数，即：
tf(x,y,z,)
.
第一节 导热
如果物体内各点的温度在温度不随时间 而变，称为稳态温度场。
和温度的壁面接触时，将发生凝结过程。 凝结时蒸汽释放出汽化潜热并传递给固 体壁称凝结换热过程。
分为膜状凝结、珠状凝结 液膜的导热热阻成为膜状凝结换热的主要阻力 不凝结气体——附加热阻（凝汽器设有抽气系统） 排除凝结液、减小液膜厚度——强化膜状凝结换热
.
第三节 辐射换热
概念
.
第二节 对流换热
.
第二节 对流换热
▲对流换热的主要影响因素
1.流动的起因
h强制h自然
2.流体的流态
h紊流 h层流
Re wd wd
➢ 当Re<2320时为稳定层流； ➢ Re>10000时为旺盛紊流 ； ➢ 2320<Re<10000时则为流
态不 确定的过渡阶段。
.
第二节 对流换热
3.流体的物理性质多层平壁源自QaS(twtf)twtf 1
aS
Q
1
tw1 tw4
2 3
1S 2S 3S
Q=温差除以热阻之和
q
Q S
tw1 tw4
1 2 3
1 2 3
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第一节 导热
导热量 Q t R
热阻→热流量 在导热分析计算中，热阻的概念 是很重要的。掌握了不同物体的导热 热阻，也就能计算这些物体的热流量。
Q Sd tS tw 1 tw 2 tw 1 tw 2 tw 1 tw 2W
1.4-热传导
☼ 固溶体的形成降低热导率，而且取代元素的质量和大小与基质 元素相差愈大，取代后结合力改变愈大，则对热导率的影响愈大。
在杂质浓度很低时，杂 质效应十分显著。所以在接
近 纯 MgO 或 纯 NiO 处 ， 杂 质 含量稍有增加，λ值迅速下 降。随着杂质含量的增加， 这个效应不断减弱。
杂 质 效 应 在 4 73 K 比 1273 K要强。若低于室温，
刚玉和莫来石1000 ℃下热导率与孔隙率 的关系
23
第23页，共24页。
五、实测无机材料的热导率
通常，低温时有较高热导率的材料， 随温度升高，热导率降低；而具有低热 导率的材料正好相反。
BeO, Al2O3和MgO：
经
A 8.51036T 10
验
T 125
公
式 玻璃体： cT d
粘土质耐火砖和保温砖：
第一章 材料的热学性能
1.4 热传导
1
第1页，共24页。
本小节内容
热传导的基本概念和定律
固体材料热传导的微观机理 金属材料热导率的一般规律
影响无机材料热导率的因素 实测无机材料的热导率
2
第2页，共24页。
当固体材料两端存在温度差时，热量会自动地从热端传向冷端的现
象，称为热传导 (Thermal conduction)。
11
第11页，共24页。
固体中辐射传热过程的定性解释：
热稳定状态T1T2 Nhomakorabea吸收
辐射
能量转移
对于辐射线是透明的介质，热阻小，lr较大，如：单晶、玻璃， 在773---1273 K辐射传热已很明显；
对于辐射线是不透明的介质，热阻大，lr很小，大多数陶瓷，一 些耐火材料在1773 K高温下辐射才明显；
热传导方程(扩散方程)ppt课件
( x ,t0) ( x )
波方程的Cauchy问题
由泛定方程和相应边界条件构成的定解问题称为 边值问题。
u0, (x,y),
u f (x, y).
Laplace方程的边值问题
由偏微分方程和相应的初始条件及边界条件构成 的定解问题称为混合问题。
uutt0a2(u(xxx,y,uzy)yuzz)0
kn|x0k(x) qnq0
u x
|xl
q0 k
u x |x0
q0 k
xl
若端点是绝热的，则
u u x|xl x x0 0
三、定解问题
定义1 在区域 G[0,) 上，由偏微分方程、初 始条件和边界条件中的其中之一组成的定解问题称为 初边值问题或混合问题。
u ut x,a 02 u xx (x 0),,
注 1、热传导方程不仅仅描述热传导现象，也可以
刻画分子、气体的扩散等，也称扩散方程；
2、上述边界条件形式上与波动方程的边界条件 一样，但表示的物理意义不一样；
3、热传导方程的初始条件只有一个，而波动方 程有两个初始条件。
4、除了三维热传导方程外，物理上，温度的分 布在同一个界面上是相同的，可得一维热传导方
gk1 k
u1.
注意第三边界条件的推导：
研究物体与周围介质在物体表面上的热交换问题
把一个温度变化规律为 u(x, y, z, t)的物体放入 空
气介质中，已知与物体表面接触处的空气介质温度
为 u1(x, y, z, t)，它与物体表面的温度u(x, y, z, t)并不
相同。这给出了第三边界条件的提法。
或
u knk1(uu1).
即得到（1.10）： ( u nu)|(x,y,z) g(x,y,z,t).
高等传热学-热传导理论幻灯片
4 导热微分方程及定解条件
描述导热过程中的温度场 。 各向同性、热传递速度无限大、温度场光滑时（满足傅立叶 定律成立的条件），由能量守衡得（常物性）
12:03
Copyright by HIT
哈尔滨工业大学航空航天热物理研究所
有了方程以后还要有单值性条件以确定某个问题的定解。导 热微分方程只反应了导热问题的共性，每个确定的导热问题 还有其个性。 单值条件 1)几何条件：物体形状、大小； 2)物理条件：材料的热物性； 3)时间条件：说明过程进行在时间上的特点； 4)边界条件：说明在物体边界上，热过程进行的特点，反应
12:03
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傅里叶定律例题1，任意方向的热流密度
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傅里叶定律例题2，沿边界面总换热
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规则的周期性变化：温度是时间的简谐函数。
由于周期性问题与工程问题相差较远重点为瞬态导热问题。
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2.瞬态导热的物理过程 以第三类边界条件为例，以BI数区分几种情况讨论。
1) 内热阻远远小于外热阻 特点：内热阻小，物体内部温差小，内部温度趋于一致。
12:03
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时间条件的一般表达式
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三类边界条件的一般表达式
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描述导热过程中的温度场 。 各向同性、热传递速度无限大、温度场光滑时（满足傅立叶 定律成立的条件），由能量守衡得（常物性）
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有了方程以后还要有单值性条件以确定某个问题的定解。导 热微分方程只反应了导热问题的共性，每个确定的导热问题 还有其个性。 单值条件 1)几何条件：物体形状、大小； 2)物理条件：材料的热物性； 3)时间条件：说明过程进行在时间上的特点； 4)边界条件：说明在物体边界上，热过程进行的特点，反应
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傅里叶定律例题1，任意方向的热流密度
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傅里叶定律例题2，沿边界面总换热
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规则的周期性变化：温度是时间的简谐函数。
由于周期性问题与工程问题相差较远重点为瞬态导热问题。
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2.瞬态导热的物理过程 以第三类边界条件为例，以BI数区分几种情况讨论。
1) 内热阻远远小于外热阻 特点：内热阻小，物体内部温差小，内部温度趋于一致。
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时间条件的一般表达式
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三类边界条件的一般表达式
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《数理方程》热传导的可视化演示
2.2 两端固定的弦振动
定解问题是
utt a 2 u xx , 0 x l , t 0, t 0, u (0, t ) 0,u (l , t ) 0, u ( x, 0) ( x), u ( x, 0) ( x), 0 x l t
2.1.2 无限长的弦的自由振动
a=1
10 l 10
2.1.2 无限长的弦的自由振动
a=1
10 l 10
( x at ) 1 x at s ds 2a
2.1.2 无限长的弦的自由振动
a=1
10 l 10
( x at ) 1 x at s ds 2a
解是
n at n at n u ( x, t ) an cos bn sin x sin l l l n 1
n bn ( x) sin xdx n a 0 l 2
l
2 l n an ( x) sin xdx l 0 l
2.2.1 两端固定的弦振动
2.1.2 无限长的弦的自由振动
由初始条件得
0, x at 0, x at 1 1 s ds ( x at ),0 x at 1, 2a 2a 1 , 1 x at 2a 0, x at 0, 1 x at 1 s ds ( x at ),0 x at 1, 2a 2a 1 , 1 x at 2a
则解是
3na 4na bn 2 2 cos cos 7 7 n a 2l
2.2.2 两端固定的弦振动 (l 1,a 1)
热量传递过程PPT课件
2021年7月1日星期四
8
第8页/共91页
热传导过程
热传导规律
（2）导热系数λ λ表征材料导热性能的一个参数，其值越大，材料导热性能越好。
例： 金属
10～102 w/(m ·℃)
建筑材料 10-1～10 w/(m ·℃)
绝热材料 10-2～10-1 w/(m ·℃)
实验测得导热系数λ与温度t的关系： 0 (1 at)
其中： β --- 膨胀系数， ℃-1
βυυ1 t2 2υ t1 1
υ --- 流体比体积，m3/kg ， υ=1/ρ ； υ2，υ1 --- 对应于t2、t1的流体比体积 ；
于是： α fu,ρ,l,μ,βgΔtλ, ,cp
② 无因次化：
αl λ
fρμlu,cλpμ,β
gΔ tl3ρ2 μ2
2、通过圆筒壁的热传导过程：
圆筒壁的热传导的温度分布见图4-6所示。
在圆筒壁内取同心薄层圆筒并对其作热
量衡算：
2rlq |r
2 (r
r)lq |rr
(2rrl )
t
cP
对于定态热传导： t 0
则： 2rlq |r 2 (r r)lq |rr Q
图4-6 圆筒壁的热传导
2021年7月1日星期四
Q
t1 t2 δ1
t2 t3 δ2
t3 t4 δ3
λ1A
λ2 A
λ3 A
或：
Q
ΣΔt Σδ
总推动力 总阻力
λA
② 各层的温差
(t1 t2 ): (t2 t3 ):( t3 t4 )
δ1 : δ2 : δ3 λ1A λ2A λ3A
R1 :R2 :R3
2021年7月1日星期四
《传热学》电子课件
第1章绪论§1.1 传热学的研究内容及其应用四、传热学在科学技术各个领域中的应用3.3.温度控制温度控制温度控制：：为使一些设备能安全经济地运行为使一些设备能安全经济地运行，，或者为得到优质产品为得到优质产品，，要对热量传递过程中物体关键部位的温度进行控制部位的温度进行控制。
例如例如：：电子器件的冷却航天器重返大气层时的热防护原子及自由电子等微观粒子热运动而传递热量：定律有：绪论第1章绪论§1.2 热能传递的三种基本方式二、对流对流（（热对流热对流））(Convection )4. 对流对流换热的特点换热的特点第1章绪论§1.2 热能传递的三种基本方式二、对流对流（（热对流热对流））(Convection )5. 对流对流换热量的计算换热量的计算换热量的计算－－－－－－牛顿冷却定律牛顿冷却定律() w f ΦhA t t =− () w f q ΦA h t t ==−h —表面传热系数表面传热系数[[W/(m 2K)]Φ—热流量热流量[[W ]，单位时间传递的热量q —热流密度热流密度[[W/m 2]A—与流体接触的壁面面积与流体接触的壁面面积[[m 2 ]w t —固体壁表面温度固体壁表面温度[[o C ]f t —流体温度流体温度[[o C ]()f w ΦhA t t =− ()f w q ΦA h t t ==−流体受冷流体受热第1章绪论§1.2 热能传递的三种基本方式二、对流对流（（热对流热对流））(Convection )6. 表面传热系数表面传热系数（（h ）是过程量是过程量，，与具体的换热过程有关与具体的换热过程有关，，受许多因素影响第1章绪论§1.2 热能传递的三种基本方式二、对流对流（（热对流热对流））(Convection )7. 对流热阻=1h t t ΦR hA ∆∆= =1h t t q r h∆∆=wt ft ΦhR 有限面积对流热阻1h R hA=单位面积对流热阻1h r h=第。
热 传 导
体无相变时对流传热系数经验关联式。
热传导
（一）流体在圆形直管内作强制湍流的对流传热系数
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
热传导
二、 对流传热速率方程
由上分析可知，对流传热与流体的流动状态和流体的性质有 关，其传热过程复杂，影响因素较多，无法用严格的数学求解对 流传热系数。工程上把对流体传热看成是通过一个厚度为δt的传 热膜的热传导过程。应用热传导速率方程可得
热传导
式中 Q——通过传热面积S的对流传热速率，W； S——总传热面积，m2； α——平均对流传热系数，W/(m2·℃)； Δt——流体与壁面间温度差的平均值，℃； δt——传热边界层的厚度，m； λ——加热或冷却流体的导热系数，W/(m·℃)。
热传导
四、 流体无相变时的对流传热
无相变的对流传热是工业生产中最常见的。式（4-25）中包
括强制对流和自然对流，在强制对流时Gr可忽略不计，而自然对
流时Re可忽略不计，所以式（4-25）可进一步简化为
强制对流Nu=f（Re,Pr）
（4-26）
自然对流Nu=f（Pr，Gr）
（4-27）
下面按照强制对流和自然对流两大类，介绍工程上常用的流
（4）流体流动的原因。根据流体流动的原因，对流传热分为 自然对流和强制对流。自然对流是由于流体内部存在温度差而引 起密度不同，密度大的往下沉，密度小的向上升，由于流速较小， 对流传热系数不大。强制对流是由于外界机械能的输入，如泵、 搅拌器等迫使流体流动，由于流速较大，对流传热系数较大。通 常，强制对流传热系数要比自然对流传热系数大几倍至几十倍。
热传导
应注意，对流传热系数是与传热面积和温度差相对应的。例
如，若热流体在换热器的管内流动，冷流体在换热器的管外流动，
(完整PPT)传热学
因此，温度场内任一点的温度为该点位置和时 间的函数，即：
t f ( x, y, z, )
考虑时 间因素
考虑空 间因素
不稳定温度场
t 0 加热
t 0 冷却
稳定温度场 t 0
一维温度场 二维温度场 三维温度场
t f (x, ) t f (x, y, ) t f (x, y, z, )
– 另一种观点认为其导热机理类似于非导电固体， 即主要依靠原子、分子在其平衡位置附近的振 动，只是振动的平衡位置间歇地发生移动。
• 总的来说，关于导热过程的微观机理，目前 仍不很清楚。
• 本章只讨论导热现象的宏观规律。
【热对流(对流)】
（1）定义：由于流体质点发生相对位移而引起的
热量传递过程。 如炉墙外表面向大气散热；
背景问题:
（1）冬天，木凳与铁凳温度一样，但人们坐在铁凳 上比作在木凳上感到冷得多，这是问什么？
（2）一杯热牛奶，放在水里比摆在桌子上冷得快， 这又是为什么？
人体热量向凳子传递，由于铁比木头传热速 率快得多，使人体表面散热快，而体内向体
表补充热量又跟不上，所以感觉凉。 同是固体，材质不同则传热快慢不同。
（2）特点：
炉内高温气体与被加热物 料或炉墙内衬间的换热
✓热对流只发生在流体中。
✓流体各部分间产生相对位移
【热对流(对流)】
（3）产生对流的原因 ➢ 由于流体内部温度不同形成密度的差异，在浮力的
作用下产生流体质点的相对位移，使轻者上浮，重 者下沉，称为自然对流； ➢ 由于泵、风机或搅拌等外力作用而引起的质点强制 运动，称为强制对流。
• 传热的特点：传热发生在有温度差的地方，并 且总是自发地由高温处向低温处传递。
t f ( x, y, z, )
考虑时 间因素
考虑空 间因素
不稳定温度场
t 0 加热
t 0 冷却
稳定温度场 t 0
一维温度场 二维温度场 三维温度场
t f (x, ) t f (x, y, ) t f (x, y, z, )
– 另一种观点认为其导热机理类似于非导电固体， 即主要依靠原子、分子在其平衡位置附近的振 动，只是振动的平衡位置间歇地发生移动。
• 总的来说，关于导热过程的微观机理，目前 仍不很清楚。
• 本章只讨论导热现象的宏观规律。
【热对流(对流)】
（1）定义：由于流体质点发生相对位移而引起的
热量传递过程。 如炉墙外表面向大气散热；
背景问题:
（1）冬天，木凳与铁凳温度一样，但人们坐在铁凳 上比作在木凳上感到冷得多，这是问什么？
（2）一杯热牛奶，放在水里比摆在桌子上冷得快， 这又是为什么？
人体热量向凳子传递，由于铁比木头传热速 率快得多，使人体表面散热快，而体内向体
表补充热量又跟不上，所以感觉凉。 同是固体，材质不同则传热快慢不同。
（2）特点：
炉内高温气体与被加热物 料或炉墙内衬间的换热
✓热对流只发生在流体中。
✓流体各部分间产生相对位移
【热对流(对流)】
（3）产生对流的原因 ➢ 由于流体内部温度不同形成密度的差异，在浮力的
作用下产生流体质点的相对位移，使轻者上浮，重 者下沉，称为自然对流； ➢ 由于泵、风机或搅拌等外力作用而引起的质点强制 运动，称为强制对流。
• 传热的特点：传热发生在有温度差的地方，并 且总是自发地由高温处向低温处传递。
热传导热辐射热对流PPT课件
边界条件：
T (0) T1 T (l ) T2
结果：
T T T x 2 1 x T1 L
T1 T2 A L T1 T2 L A
热阻
(无内热源、传导系数为常数）
2.2.1.2 园筒体 L T1 ri
意义： 日常生活 → 各种工业生产（能源动力、冶金化工、 机械材料、电信交通、建筑、航天等） → 农业林 业 工业革命：化石能源的利用（煤、石油和天然气）带来 了人类活动革命性的变化
大量消费化石能源造成的问题 能源利用的发展趋向：节能型、环保型、能源可再生型
燃烧炉
脱飞灰 烟囱
汽轮机 水蒸汽
发电机
T,1 T 1 h1
T2
T3
λ λ2
1
T,2 h2
例题1
一个薄硅片和一个8mm厚的金属铝片由0.02mm厚 的树脂黏结。硅片和铝片各边长为10mm,外表面通过冷空 气冷却，温度为25 °C，如果硅片在正常条件下生成热 量为104 W.m-1,硅片是否会超过其最高承受温度（85 °C）？设硅片整体温度均一，对流传热系数为100 W.m2.K-1, 硅片与铝片黏结的接触热阻为0.2~0.9 ×10-4 m2.K.W-1。
x
第四讲
思考题分析 潜热的概念
Boiling point (°C) Water
Freon N2 CH4
Latent heat (kJ/kg) 2501 166 199 112
100
-30 -196 -164
上讲思考题：球型一维传导问题
dT (4 r ) dr
2
Ti To
热阻 R1
1.4.3 辐射传热
理想黑体的辐射传热流量
热传递ppt课件
02 热传导
热传导的定义
热传导：是指热量在物体内部通过分 子、原子等微观粒子的运动传递的过 程。
热传导主要发生在固体、液体和气体 中，因为这些物质都是由微观粒子构 成的，微观粒子之间的相互作用会导 致热能的传递。
热传导的本质是微观粒子动能的传递， 即微观粒子之间相互碰撞，将动能从 高能量的粒子传递给低能量的粒子。
建筑保温
通过使用保温材料，减少建筑物的 热量散失，提高建筑的保温性能。
电子散热器
通过导热材料将电子元件产生的热 量传递到散热器上，再通过散热器 将热量散发到空气中，保证电子元 件的正常工作温度。
03 对流换热
对流换热的定义
总结词
对流换热是指热量通过流体的流动传递过程。
详细描述
对流换热是热传递的一种形式，涉及流体的流动和温度变化。当流体与固体表 面接触时，由于温度差异，会发生热量传递，导致流体和固体之间的温度趋于 一致。
02
在火力发电站中，燃料燃烧产生的热量通过热传递传递给水，
使水变成高温高压蒸汽，推动涡轮机发电。
塑料加工
03
塑料加工过程中，高温加热使塑料软化或熔化，通过热传递实
现塑料的加工成型。
热传递的未来发展
01
高效节能技术
方向。如新型的隔热材料和高效换热器的研究和应用。
对流换热的分类
总结词
对流换热可以分为强制对流和自然对流两类。
详细描述
强制对流是指由于外部力（如泵、风扇等）驱动流体运动而产生的热量传递。自 然对流是指由于流体内部密度差异而自然产生流动，进而发生热量传递。
对流换热的应用实例
总结词
对流换热在日常生活和工业生产 中广泛应用。
2. 发动机冷却
热传导和传热
热辐射
流体中的热量以电磁波的 形式传播，不需要介质支 持，可在真空中进行。
对流传热方程建立与求解
对流传热方程
描述流体中热量传递的数学模型，通常包括连续性方 程、动量方程和能量方程。
边界条件与初始条件
方程的求解需要给出流体的物理性质、边界条件和初 始条件。
数值求解方法
采用有限差分法、有限元法或有限体积法等数值方法 求解对流传热方程，得到流场和温度场的分布。
热传导特点
热传导是热量传递的三种基本方式之一，与热对流和热辐射不同，热传导不需 要物质的运动或电磁波的传递，而是通过物体内部微观粒子的热运动来实现热 量传递。
热传导方式分类
固体热传导
在固体中，热量通过晶格振动的 形式传递，晶格振动的能量较高 区域向能量较低区域传递热量。
液体热传导
在液体中，热量通过分子间的碰 撞和传递来实现，分子的热运动 将能量从高温区域传递到低温区 域。
根据工作条件（如温度 、压力、腐蚀性介质等 ）选择合适的材料，以 确保换热器的耐久性和 安全性。
采用先进的制造工艺和 技术，确保换热器的制 造精度和质量。例如， 采用激光焊接、数控加 工等技术提高生产效率 和产品质量。
设计时应考虑换热器的 维护和检修方便性，以 便于定期清洗、检查和 维修，延长使用寿命。
新能源领域里太阳能利用技术探讨
太阳能热水器
利用太阳能集热器将太阳能转化为热能，加热水体供家庭或工业 使用，具有环保、节能等优点。
太阳能光伏发电
通过太阳能电池板将太阳能转化为电能，为家庭、企业等提供清洁 能源，减少对传统能源的依赖。
太阳能温室
利用太阳能为温室提供热量和光照，创造适宜植物生长的环境条件 ，实现高效农业生产。
《热量传递》PPT课件
(4.2.6)
dx
T2
x0:TT1
xb:TT2
QbA(T1T2)
(4.2.7)
第二节 热传导
R b
A
QbA(T1T2) r b
〔3〕非金属中，石墨的导热系数最高，可达100～200W／ 〔m·K〕，高于一般金属；同时，由于其具有耐腐蚀性能，因 此石墨是制作耐腐蚀换热器的理想材料。
第二节 热传导
三、通过平壁的稳定热传导
(一)单层平壁的稳态热传导
b
平壁厚度为b ，壁面两侧温度分别为 T 1 T 2
T1
T1 T2
一维稳态热传导 QAdT
《热量传递》PPT课件
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第四章 热量传递
本章主要内容
第一节 热量传递的方式 第二节 热传导 第三节 对流传热 第四节 辐射传热 第五节 换热器
QT
(4.2.1)
A Y y方向上的温
度梯度, K/m
y方向上的热量流量， 垂直于热流方 导热系数，
也称为传热速率，W 向的面积，m2 W/(m·K)
qQdT
A dy
傅立叶定律
y方向上热量通量，即单位时间内通过单位面
积传递的热量，又称为热流密度，W/m2
(4.2.2)
一、傅立叶定律
第二节 热传导
qQdT
是否一样？在哪种情况下觉得更暖和？为什么？
第二节 热传导
本节的主要内容
一、傅立叶定律 二、导热系数 三、通过平壁的稳定热传导 四、通过圆管壁的稳定热传导
1.4材料的热传导(材料物理性能)
稳定传热公式： 假如固体材料垂直于x轴方向的截面积为△S，材料沿x轴 方向的温度变化率为dT/dx，在△t时间内沿x轴正方向传过 △S截面上的热量为△Q，对于各向同性的物质，传热公式为：
dT Q St dx
傅里叶定律，只适用于 稳定传热的条件
式中的常数λ称为热导率(或导热系数)，
8）光子的平均自由程lr •介质的影响： 对于辐射线是透明的介质，热阻很小， lr较大，如：单晶、 玻璃，在773---1273K辐射传热已很明显； 对于辐射线不透明的介质， lr很小；大多数陶瓷，一些耐火 材料在1773K高温下辐射明显； 对于完全不透明的介质，lr =0，在这种介质中，辐射传热可 以忽略。
热传导系数(卡/秒厘米0C 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06
0 20 40 60 80 100 NiO MgO 体积分数
化学组成复杂的固体 具有小的热传导系数
晶体结构愈复杂，晶格振动的非谐性程度愈大。格波受 到的散射愈大，导致声子平均自由程较小，热导率较低。 非等轴晶系的晶体热导率呈各向异性。晶向不同，热 传导系数也不一样，如：石墨、 BN 为层状结构，层内比层 间的大4倍，在空间技术中用于屏蔽材料。 温度升高时，不 同方向的热导率差异减小。这是因为温度升高，晶体的结构 总是趋于更好的对称。
•光子的吸收大的不透明材料，即使在高温时光子传导也不 重要。 在非金属材料中，主要是光子的散射使得lr比玻璃和单晶 都小。只是在1500℃以上，光子传导才是主要的。
1.温度的影响 在温度不太高的范围内，主要是声子传导，热导率 1 cv l 3
晶格偏离谐振程度 越大，热阻越大。
物质组分原子量之 差越小，质点的原子量 越小，密度越小 德 拜温度越大，结合能大
热传导 课件
√ 1、额头电熨斗熨衣服利用的是热传导。（ ） √ 2、用冰袋冷敷时，人体的热量传递给冰袋。（ ）
课堂练习
三、选择题 热在金属片上的传递方向是（ C ）。
A.一个方向 B.三个方向 C.各个方向
课堂小结
通过本课的学习你有哪些收获？
板书设计
本课思维导图
由高温向低温 有温
传递
度差
相互接触或在同一物 体的不同部位
冷敷或热敷
吹头发
3、冷敷或热敷：冷敷是皮肤的热传递给布包里的冰块，皮肤的温度降低，达到减慢
血液循环的目的；热敷是布包时的热传递给皮肤，皮肤温度变高，以加快血液循环。
4、吹头发：电吹风产生的热传递给头发，头发温度升高；另外电吹风吹出气体，加
速空气流动。这两个因素的共同作用使头发上的水快速蒸发变干。
新知讲解 活动 四 生活中常见的热传导事例 生活中有许多热传导的事例，利用高温物体传热给低温物体的原理，为我们的生
冷热水温 度变化
冷热水温度逐渐相同
热传导
生活 事例
烙饼 量体温 冷敷或热敷 吹头发 电烙铁作画 ……
操作提示 1、注意酒精灯的使用安全， 不要用嘴吹灭酒精灯。 2、实验过程中不要触摸金属 片，以免被烫作。
新知讲解 活动 二 研究热在金属中的传递方向
1、金属中的热传递。 实验现象：（1）加热金属片一端，凡士林从加热一端向另一端熔化。 （2）加热金属片中心，凡士林从中心点向四周扩散熔化。 实验分析：（1）从一端加热第一块金属片，加热端温度高，另一端温度低，热由 温度高的一端开始向温度低的一端传递。 （2）从中心加热另一块金属片，中心温度高，四周温度低，热由温度高的中心点 向温度低的四周传递。 实验结论：无论是加热金属片的中心还是边缘，金属片都会变热，说明是可以传递 的，而且是从温度高的地方传到温度低的地主。传递方向是四面八方。
课堂练习
三、选择题 热在金属片上的传递方向是（ C ）。
A.一个方向 B.三个方向 C.各个方向
课堂小结
通过本课的学习你有哪些收获？
板书设计
本课思维导图
由高温向低温 有温
传递
度差
相互接触或在同一物 体的不同部位
冷敷或热敷
吹头发
3、冷敷或热敷：冷敷是皮肤的热传递给布包里的冰块，皮肤的温度降低，达到减慢
血液循环的目的；热敷是布包时的热传递给皮肤，皮肤温度变高，以加快血液循环。
4、吹头发：电吹风产生的热传递给头发，头发温度升高；另外电吹风吹出气体，加
速空气流动。这两个因素的共同作用使头发上的水快速蒸发变干。
新知讲解 活动 四 生活中常见的热传导事例 生活中有许多热传导的事例，利用高温物体传热给低温物体的原理，为我们的生
冷热水温 度变化
冷热水温度逐渐相同
热传导
生活 事例
烙饼 量体温 冷敷或热敷 吹头发 电烙铁作画 ……
操作提示 1、注意酒精灯的使用安全， 不要用嘴吹灭酒精灯。 2、实验过程中不要触摸金属 片，以免被烫作。
新知讲解 活动 二 研究热在金属中的传递方向
1、金属中的热传递。 实验现象：（1）加热金属片一端，凡士林从加热一端向另一端熔化。 （2）加热金属片中心，凡士林从中心点向四周扩散熔化。 实验分析：（1）从一端加热第一块金属片，加热端温度高，另一端温度低，热由 温度高的一端开始向温度低的一端传递。 （2）从中心加热另一块金属片，中心温度高，四周温度低，热由温度高的中心点 向温度低的四周传递。 实验结论：无论是加热金属片的中心还是边缘，金属片都会变热，说明是可以传递 的，而且是从温度高的地方传到温度低的地主。传递方向是四面八方。