3传热基础知识78(16)
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
传热过程基础知识
传热过程基础知识传热过程是一个物体或系统与其周围环境之间热量交换的过程。
热量是指能量的转移，可以通过辐射、传导和对流三种方式传递。
首先，我们来看辐射传热。
辐射传热是指物体通过电磁波的传播而向周围环境传递热量。
辐射传热不需要介质的存在，它可以在真空中传输热量。
这是因为所有物体都会产生热辐射，用一个术语叫做黑体辐射。
黑体辐射的强度与物体的温度有关，温度越高，辐射的能量越多。
例如，太阳发出的光和热就是一种辐射传热。
传导传热是指物体之间的热量通过分子或原子之间的碰撞传递。
这种传热方式通常发生在固体物体中，因为固体物体的分子或原子之间是紧密排列的。
热传导通常发生在热端和冷端之间存在温度差的物体中。
当物体的一部分受热后，分子或原子的振动能量会传递给相邻的分子或原子，从而传递热量。
对流传热是指液体或气体中的热量通过流体的运动和对流传递给周围环境。
对流传热通常包括自然对流和强制对流两种方式。
自然对流是指流体受热而形成的密度梯度引起的自发流动。
如在锅中烧开水时，底部热水会上升，而冷水会下降，形成对流循环。
强制对流是指通过外力的作用，如风或泵浦，使流体产生对流流动。
例如，空调中的风扇可以通过强制对流将室内的热空气排出室外，从而降低室内温度。
除了以上三种传热方式，还存在相变传热和混相传热。
相变传热是指物体在相变过程中释放或吸收热量。
当物体发生相变时，其温度保持不变，所吸收或释放的热量用于相变过程。
例如，冰块融化时，吸收的热量被用于将冰转化为水。
混相传热是指不同相（如气相和液相）之间的热量转移。
这种传热方式通常发生在液滴蒸发和冷凝过程中。
传热过程的速率可以通过热传导、辐射和对流传热的传热系数来衡量。
传热系数是指单位时间内单位面积上热量的传递速率与温度差的比值。
热传导传热系数取决于物体的导热性质，如热导率。
辐射传热系数取决于物体的辐射性质，例如发射率和吸收率。
对流传热系数取决于流体的流动性质，如流速和流体的粘度。
传热过程在许多实际应用中起着重要作用，如建筑物的供暖和空调、发动机的冷却、工业生产中的加热与冷却等。
热工基础知识
一、传热基本方式
① 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 不发生宏观的相对位移
一、传热基本方式
②导热机理 气体： 气体：导热是气体分子不规则热运动时相 互碰撞的结果，温度升高，动能增大， 互碰撞的结果，温度升高，动能增大，不 分子相互碰撞， 同能量水平的 分子相互碰撞，使热能从高 温传到低温处。 温传到低温处。
一、传热基本方式
对流换热特点 对流换热与热对流不同，既有热对流，也 有导热； 导热与热对流同时存在的复杂热传递过程 必须有直接接触（流体与壁面）和宏观运 动；也必须有温差
一、传热基本方式
4） 对流换热的基本规律 < 牛顿冷却公式 > ） 流体被加热时： 流体被加热时： 流体被冷却时： 流体被冷却时
Φ = t
1
δ
A
−
t
2
=
λ
∆ R
t
λ
一、传热基本方式
单位热流密度
q =
t1 − t 2
δ λ
∆ t = rλ
δ Rλ = Aλ
导热热阻
δ rλ = λ
单位导热热阻
Φ=
λ ∆tA δ
一、传热基本方式
λ— 比例系数，称为导热系数或热导率，其 意义是指单位厚度的物体具有单位温度差 时，在它的单位面积上每单位时间的导热 量，它的国际单位是 W／( m·K)。它表示材 料导热能力的大小。导热系数一般由实验 测定，例如，普通混凝土 W／(m·K), 纯铜 的将近400 W／(m·K) 。
作业题
2、一大平板，高3m，宽2m，厚0.2m, 导 热系数为45 W/(m·K), 两侧表面温度分别为 =150 ℃ 及=285 ℃, 试求该板的热阻、单位 面积热阻、热流密度及热流量
3传热过程计算
tw t
53074 A1 53074 226 231.3℃ 10000 A1 10000
讨论：本例中，换热器一侧是水与管壁的沸腾传热，另一侧是
气体的无相变对流传热，两过程的传热系数相差很大（分别为 10000 W/(m2K)、230 W/(m2K))，换热器的总传热系数（178.7 W/(m2K)）接近于气体的对流传热系数。即两侧对流传热系数 相差较大时，总传热系数接近小的对流传热系数，或着说传热
将tm展开可得
T1 t 2 T2 t1
T1 t 2 T2 t1 T1 T2 t 2 t1 KA KA ln
热平衡方程：
qm1cp1 T1 T2 qm2cp2 t2 t1
可得
qm1cp1 qm2cp2 t2 t1 T1 T2
（新工况）欲通过提高冷却水流量的方法使有机溶液出口温度 降至36℃，试求冷却水流量应达到多少？（设冷却水对流传热 系数与其流量的0.8次方成正比）
（2）新工况下的总传热系数：
设冷却水对流传热系数与其流量的0.8次方成正比
1 1 K' K 1 2 1 1 2K 0.8 1 q ' / q 2 m2 m2 1 1 0.8 q 'm2 / qm2
（3）t2、G2
（4）u
二、操作型计算
1. 判断现有换热器是否适用
A实际 > A需要 可用；反之
2. 工况变化时对传热过程的影响 • 基本方程：热量衡算式和传热速率方程 • 试差法：tm计算式的非线性
例：列管换热器的设计型
一列管式冷凝器，换热管规格为 25×2.5mm，其有效长度为 3.0m。冷却剂 以0.7m/s的流速在管内流过，其温度由20℃升至50℃。流量为5000kg/h、温 度为 75℃ 的饱和有机蒸汽在壳程冷凝为同温度的液体后排出，冷凝潜热为 310kJ/kg。已测得蒸汽冷凝传热系数为800 W/(m2K)，冷却剂的对流传热系 数为2500 W/(m2K)。冷却剂侧的污垢热阻为0.00055m2K/W，蒸汽侧污垢热
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。
传热基础知识
传热基础知识1 保温材料一般都是结构疏松、导热系数()的固体材料 A 较小 B 较大 C 无关 D 不一定 E 以上答案都不对答案 A2 传热过程中当两侧流体的对流传热系数都较大时，影响传热过程的将是()。
A 管壁热阻；B 污垢热阻；C 管内对流传热热阻；D 管外对流传热热阻；E 以上答案都不对答案 B3 当换热器中冷热流体的进出口温度一定时，()的说法是错误的。
A 逆流时，Δtm一定大于并流、错流或折流时的Δtm； B 采用逆流操作时可以节约热流体（或冷流体）的用量； C 采用逆流操作可以减少所需的传热面积；D 温度差校正系数φΔt的大小反映了流体流向接近逆流的程度。
E 以上答案都不对答案 B4 导热系数的单位为()。
A W/(m×℃)； B W/(m2×℃)； C W/(kg ×℃)； D W/(S×℃)。
E 以上答案都不对答案 B5 对间壁两侧流体一侧恒温、另一侧变温的传热过程，逆流和并流时△tm的大小为()。
A △tm逆>△tm并 B △tm逆<△tm并 C △tm逆=△tm 并 D 不确定 E 以上答案都不对答案 C6 对流传热膜系数的单位是()。
A W/(m2·℃) B J/(m2·℃) CW/(m·℃) D J/(S·m·℃) E 以上答案都不对答案 A7 对流传热时流体处于湍动状态，在滞流内层中，热量传递的主要方式是()。
A 传导B 对流C 辐射D 传导和对流同时E 以上答案都不对答案 A8 对流传热速率等于系数×推动力，其中推动力是()。
A 两流体的温度差 B 流体温度和壁温度差 C 同一流体的温度差 D 两流体的速度差E 以上答案都不对答案 B9 对流给热热阻主要集中在()。
A 虚拟膜层 B 缓冲层 C 湍流主体D 层流内层E 以上答案都不对答案 D10 对下述几组换热介质，通常在列管式换热器中K值从大到小正确的排列顺序应是()冷流体热流体①水、气体②水、沸腾水蒸气冷凝③水、水④水、轻油A②>④>③>① B ③>④>②>① C ③>②>①>④ D ②>③>④>①E 以上答案都不对答案 D11 对于工业生产来说，提高传热膜系数最容易的方法是()。
传热学知识点总结
传热学知识点总结传热学，是研究热量传递规律的科学，是研究由温差引起的热能传递规律的科学。
大约在上世纪30年代，传热学形成了独立的学科。
以下是我整理的传热学知识点总结，欢迎阅读！第一章§1-1 “三个W”§1-2 热量传递的三种基本方式§1-3 传热过程和传热系数要求：通过本章的学习，读者应对热量传递的三种基本方式、传热过程及热阻的概念有所了解，并能进行简单的计算，能对工程实际中简单的传热问题进行分析（有哪些热量传递方式和环节）。
作为绪论，本章对全书的主要内容作了初步概括但没有深化，具体更深入的讨论在随后的章节中体现。
本章重点：1.传热学研究的基本问题物体内部温度分布的计算方法热量的传递速率增强或削弱热传递速率的方法2.热量传递的三种基本方式(1).导热：依靠微观粒子的热运动而产生的热量传递。
传热学重点研究的是在宏观温差作用下所发生的热量传递。
傅立叶导热公式：(2).对流换热：当流体流过物体表面时所发生的热量传递过程。
牛顿冷却公式：(3).辐射换热：任何一个处于绝对零度以上的物体都具有发射热辐射和吸收热辐射的能力，辐射换热就是这两个过程共同作用的结果。
由于电磁波只能直线传播，所以只有两个物体相互看得见的部分才能发生辐射换热。
黑体热辐射公式：实际物体热辐射：3.传热过程及传热系数：热量从固壁一侧的流体通过固壁传向另一侧流体的过程。
最简单的传热过程由三个环节串联组成。
4.传热学研究的基础傅立叶定律能量守恒定律+ 牛顿冷却公式 + 质量动量守恒定律四次方定律本章难点1.对三种传热形式关系的理解各种方式热量传递的机理不同，但却可以（串联或并联）同时存在于一个传热现象中。
2.热阻概念的理解严格讲热阻只适用于一维热量传递过程，且在传递过程中热量不能有任何形式的损耗。
思考题：1.冬天经太阳晒过的棉被盖起来很暖和，经过拍打以后，效果更加明显。
为什么？2.试分析室内暖气片的散热过程。
3.冬天住在新建的居民楼比住旧楼房感觉更冷。
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
传热基础知识
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 题干 板式换热器是间壁式换热器的一种形式。 传热的阻力与流体的流动形态关系不大。 传热速率即为热负荷。 传热速率是有工艺生产条件决定的，是对换热器换热能力的要求。 导热系数λ与粘度μ一样是物质的物理性质之一，它是物质导热性能的标志。 答案 √ × × × √ √ × × √ √ √ √ ×
α
1 1
< <
α
2
Kபைடு நூலகம்
s
p
K
s
p
对流传热的热阻主要集中在滞流内层中 对流传热过程是流体与流体之间的传热过程。 对于间壁两侧流体稳定变温传热来说，载热体的消耗量逆流时大于并流时的用量。 多管程换热器的目的是强化传热。 辐射不需要任何物质作媒介。 工业设备的保温材料，一般都是取热导率(导热系数)较小的材料。 换热器的管壁温度总是接近于对流传热系数大的那一侧流体的温度。 换热器中，逆流的平均温差总是大于并流的平均温差。 空气、水、金属固体的热导率(导热系数)分别为λl、λ2和λ3，其顺序为λl<λ2<λ3 √ 14 。 × 15 冷热流体在换热时，并流时的传热温度差要比逆流时的传热温度差大。 √ 16 强化传热的最根本途径是增大传热系数K。 × 17 热泵是一种独立的输送热量的设备。 热导率(导热系数)是物质导热能力的标志，热导率(导热系数)值越大，导热能力越弱 × 18 。 水在圆形管道中强制湍流时的 αi 为1000W/（m2•℃），若将水的流量增加一倍，而 × 19 其他条件不变，则 αi 将变为2000W/（m2•℃）。 套管冷凝器的内管走空气，管间走饱和水蒸气，如果蒸气压力一定，空气进口温度 × 20 一定，当空气流量增加时，总传热系数K应增大，空气出口温度会提高。 √ 21 提高换热器的传热系数，能够有效地提高传热速率。 × 22 物质的热导率均随温度的升高而增大。 × 23 系统温度越高，所含热量越多。 在传热实验中用饱和水蒸汽加热空气，总传热系数K接近于空气侧的对流传热系数， √ 24 而壁温接近于饱和水蒸汽侧流体的温度值。 在列管式换热器中，当热流体为饱和蒸汽时，流体的逆流平均温差和并流平均温差 √ 25 相等。 × 26 在流体进出口温度完全相同的情况下，逆流的温度差要小于折流的温度差。 × 27 在一定压强下操作的工业沸腾装置，为使有较高的传热系数，常采用膜状沸腾。 × 28 增大单位体积的传热面积是强化传热的最有效途径。
热工基础知识
一、热工基础知识(一)、热力学基础1、温度温度是衡量物体冷热程度的尺度，是物质分子热运动平均动能的度量。
摄氏温标：1个标准大气压下纯水的冰点定为0℃，沸点定为100℃，在这个区域内划分100等分，每1等分为1度，单位为℃。
用t表示。
华氏温标：1个标准大气压下纯水的冰点定为320F，沸点定为2120F，在这个区域t1=1.8t+32 (0F)内划分180等分，每1等分为1度，单位为0F。
用t1表示。
绝对温标：又称热力学温标，每一度大小与摄氏温标相等，起点为物质内分子热T=t+273.15(K)运动完全停止时-273.15℃），单位为K。
用T表示。
2、压力1 bar 巴 =100000 pa 帕斯卡=0.1MPa1 psi 磅/平方英寸=0.0703 kgf/cm21 kgf/cm2 千克力/平方厘米 =98000 pa 帕1 mm aq. 毫米水柱=9.8 pa 帕1 mm hg 毫米汞柱=133.28 pa 帕1 m H2O 米水柱=9800 pa 帕=0.1 kgf/cm2 千克力/平方厘米工程上常将1大气压（B）看成1个工程大气压或0.1MPa,即B=1kgf/cm2,或B=0.1MPa 表压：通过压力表读出的压力，为绝对压力减当地大气压。
真空度：压力比大气压低的程度。
真空度=B-绝对压力3、热能：分子热运动强度的度量，是依靠温差传递的能量。
用Q表示1kcal=4.1868kJ1 kcal/h 大卡/时=1.163 W 瓦1 kW千瓦=860 kcal/h 大卡/时1 btu/h 英制热量单位/时=0.293 W瓦4、比热：单位质量的物质温度每升高或降低1K所需要加入或放出的热量。
定压比热Cp：气体在加热或冷却时，如果保持压力不变，则其比热称为定压比热。
物体的吸(放)热量：Q=mCp(t2-t1)定容比热Cv ：气体在加热或冷却时，如果保持体积不变，则其比热称为定压比热。
Cp>Cv绝热指数k：气体的定压比热与定容比热之比为气体的绝热压缩指数，k=Cp/Cv5、理想气体状态方程：pV=mRTR：气体常数，8314/气体分子量，空气为287J/(kg.K)p：Pa，帕V：m3m：kgT：K等温过程，等压过程，等容过程绝热过程：气体状态发生变化时，与外界不发生热量交换的过程称为绝热过程。
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。
传热基本方式例子
传热基本方式例子
传热的基本方式主要有三种：传导、对流和辐射。
下面提供了一些关于这三种传热方式的例子：
1.传导：传导传热是物体内部的分子或原子之间的热能传递方式。
例如，当两个物体接触时，热量会从温度较高的物体传递到温度较低的物体。
还有，烤肉时，热量通过铁板从火源传递到食物中，使食物变热并烹饪成熟。
2.对流：对流传热是流体（气体或液体）中的热能传递方式。
例如，当一杯热咖啡放在桌子上时，咖啡的热量会通过对流传递到周围的空气中，使周围空气变暖。
还有，暖气系统通过热水或蒸汽在管道中的流动将热量传递到房间中，使房间变暖。
3.辐射：辐射传热是热能以电磁波的形式传递的方式。
例如，太阳辐射出大量的热能，地球通过吸收太阳的辐射热能而变暖。
还有，电烤箱通过红外线辐射将热能传递到食物上，使食物烤熟。
在实际生活中，这三种传热方式往往同时存在，共同作用。
例如，在做饭时，炉火发出的热量首先通过辐射传递到锅具上，然后锅具通过传导将热量传递给食物，同时炉火的热量还通过对流传递给锅中的液体或气体，共同烹饪食物。
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
传热基本原理
传热基本原理
热传导是指物质内部或不同物质之间热量的传递过程。
它是由于物质微观粒子之间的热运动而引起的。
热传导可以通过三种基本的传热方式进行：导热、对流和辐射。
而导热是最基本、最普遍的传热方式。
在导热传递中，当一物体的一部分受到热量输入时，这部分物体中的分子会受热而振动。
由于分子间存在着各种作用力（如范德华力等），物体内部的振动能量会通过分子之间的相互碰撞传递给周围的分子。
这样，热量从高温区传递到低温区，直到温度达到平衡。
传热的快慢取决于物质的导热性能和温度差。
导热性能是物质的一种属性，描述了单位时间单位面积上单位温度差下的热传导量。
而温度差则是指两个物体或物体内部不同部分之间的温度差异。
导热传递中，物质的导热性能与其物理性质及温度有关。
导热性能好的物质，传热速度会较快。
金属材料由于其微观粒子排列有序，且具有自由电子，导热性能较好。
而非金属材料中的分子结构复杂，导热性能较差。
导热传递还受到物体的形状和尺寸的影响。
在导热过程中，热传导的表面积越大，传热速率越快。
因此，通过增大导热界面的面积来提高传热效率是一种常见的方法。
总之，热传导是由物质微观粒子之间的热运动引起的，它通过热量分子间的相互碰撞传递热量。
导热是最基本、最普遍的传热方式，传热速率取决于物质的导热性能和温度差。
通过控制导热界面的面积和提高物质的导热性能，可以有效地改善热传导过程。
传热基础知识
传热基础知识1 保温材料一般都是结构疏松、导热系数()的固体材料 A 较小 B 较大 C 无关 D 不一定 E 以上答案都不对答案 A2 传热过程中当两侧流体的对流传热系数都较大时，影响传热过程的将是(）。
A 管壁热阻；B 污垢热阻；C 管内对流传热热阻；D 管外对流传热热阻；E 以上答案都不对答案 B3 当换热器中冷热流体的进出口温度一定时，()的说法是错误的。
A 逆流时，Δtm一定大于并流、错流或折流时的Δtm； B 采用逆流操作时可以节约热流体（或冷流体）的用量; C 采用逆流操作可以减少所需的传热面积；D 温度差校正系数φΔt的大小反映了流体流向接近逆流的程度。
E 以上答案都不对答案 B4 导热系数的单位为()。
A W/（m×℃）; B W/(m2×℃）； C W/(kg ×℃); D W/（S×℃)。
E 以上答案都不对答案 B5 对间壁两侧流体一侧恒温、另一侧变温的传热过程，逆流和并流时△tm的大小为(）。
A △tm逆>△tm并 B △tm逆<△tm并 C △tm逆=△tm 并 D 不确定 E 以上答案都不对答案 C6 对流传热膜系数的单位是（）。
A W/(m2·℃) B J/（m2·℃) CW/(m·℃) D J/(S·m·℃) E 以上答案都不对答案 A7 对流传热时流体处于湍动状态，在滞流内层中，热量传递的主要方式是（）。
A 传导B 对流C 辐射D 传导和对流同时E 以上答案都不对答案 A8 对流传热速率等于系数×推动力,其中推动力是（)。
A 两流体的温度差 B 流体温度和壁温度差 C 同一流体的温度差 D 两流体的速度差E 以上答案都不对答案 B9 对流给热热阻主要集中在（)。
A 虚拟膜层 B 缓冲层 C 湍流主体D 层流内层E 以上答案都不对答案 D10 对下述几组换热介质，通常在列管式换热器中K值从大到小正确的排列顺序应是(）冷流体热流体①水、气体②水、沸腾水蒸气冷凝③水、水④水、轻油A ②〉④〉③〉①B ③〉④>②>①C ③>②>①〉④D ②>③>④>① E 以上答案都不对答案 D11 对于工业生产来说，提高传热膜系数最容易的方法是(）。
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序号
题干答案1
板式换热器是间壁式换热器的一种形式。
√2
传热的阻力与流体的流动形态关系不大。
×3
传热速率即为热负荷。
×4
传热速率是有工艺生产条件决定的，是对换热器换热能力的要求。
×5
导热系数λ与粘度μ一样是物质的物理性质之一，它是物质导热性能的标志。
√6对流传热的热阻主要集中在滞流内层中
√7对流传热过程是流体与流体之间的传热过程。
×8对于间壁两侧流体稳定变温传热来说，载热体的消耗量逆流时大于并流时的用量。
×9多管程换热器的目的是强化传热。
√10辐射不需要任何物质作媒介。
√11工业设备的保温材料，一般都是取热导率(导热系数)较小的材料。
√12换热器的管壁温度总是接近于对流传热系数大的那一侧流体的温度。
√13换热器中，逆流的平均温差总是大于并流的平均温差。
×14空气、水、金属固体的热导率(导热系数)分别为λl 、λ2和λ3，其顺序为λl <λ2<λ3。
√15冷热流体在换热时，并流时的传热温度差要比逆流时的传热温度差大。
×16强化传热的最根本途径是增大传热系数K 。
√17热泵是一种独立的输送热量的设备。
×18热导率(导热系数)是物质导热能力的标志，热导率(导热系数)值越大，导热能力越弱。
×19水在圆形管道中强制湍流时的 αi 为1000W/（m 2•℃），若将水的流量增加一倍，而其他条件不变，则 αi 将变为2000W/（m 2•℃）。
×20套管冷凝器的内管走空气，管间走饱和水蒸气，如果蒸气压力一定，空气进口温度一定，当空气流量增加时，总传热系数K应增大，空气出口温度会提高。
×21提高换热器的传热系数，能够有效地提高传热速率。
√22物质的热导率均随温度的升高而增大。
×23系统温度越高，所含热量越多。
×24在传热实验中用饱和水蒸汽加热空气，总传热系数K 接近于空气侧的对流传热系数，而壁温接近于饱和水蒸汽侧流体的温度值。
√25在列管式换热器中，当热流体为饱和蒸汽时，流体的逆流平均温差和并流平均温差相等。
√26在流体进出口温度完全相同的情况下，逆流的温度差要小于折流的温度差。
×27在一定压强下操作的工业沸腾装置，为使有较高的传热系数，常采用膜状沸腾。
×28增大单位体积的传热面积是强化传热的最有效途径。
×α
αα。