传热学初讲.ppt
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1传热学第一章课件
物体的温度越高、辐射能力越 强； 若物体的种 类 不同、 表面状况 不 同，其辐射能力不同
辐射换热：物体间靠热 辐射进行的 热量传递
2.辐射换热的特点
➢不需要冷热物体的直接接触； 即：不需要 介质的 存在，在真空中就可 以传递能量
➢在辐射换热过程中伴随 着能量 形式的转换 物体热 力学能 电 磁波能 物体热力学能
热 力学： tm , Q
传热学：过程的速率
水，M2
20oC
t = f ( x , y , z , ); Q = f ( )
传热学研究内容 热量传递的机理和速率、温度 场的变化
传热学的工程应用
1、 强化传热：即在一定的 条件下， 增加 所传递 的热量。 如热水的 搅拌冷 却
2 、 削弱传热，也称 热绝缘 ：即在一 定的温差 下，使 热量的传递 减到最小。如热 水瓶
教材
《传热学》，戴锅生著，第二版
学时
总学时：24，讲课：22，实验：2
参考资料：《传热学》，杨世铭、陶文铨编著，第四版 《传热学重点难点及典型题精解》，王秋旺，西安交大出版社
辅导
周四 4:00-5:00pm，一校区教4楼 热能教研室
第一章 绪论
§1-1 传热学概述 §1-2 热量传递的基本方式 §1-3 传热过程与热阻
燃煤电厂的基本流程
锅 炉 工 作 原 理
三、传热学与工程热力学的关系
相同点： 传热学以热力学第一定律和第二定律为基础
热力学第一定律
热量始终是从高温物体向低温物体传递，在热量传递过程中 若无能量形式的转换，则热量始终保持守恒。
热力学第二定律
热量能自发的从高温物体传递到低温物体
不同点 a. 工程热力学：热能与机械能及其他形式能量之间 相互转换的规律。不考虑热量传递过程的时间。
辐射换热：物体间靠热 辐射进行的 热量传递
2.辐射换热的特点
➢不需要冷热物体的直接接触； 即：不需要 介质的 存在，在真空中就可 以传递能量
➢在辐射换热过程中伴随 着能量 形式的转换 物体热 力学能 电 磁波能 物体热力学能
热 力学： tm , Q
传热学：过程的速率
水，M2
20oC
t = f ( x , y , z , ); Q = f ( )
传热学研究内容 热量传递的机理和速率、温度 场的变化
传热学的工程应用
1、 强化传热：即在一定的 条件下， 增加 所传递 的热量。 如热水的 搅拌冷 却
2 、 削弱传热，也称 热绝缘 ：即在一 定的温差 下，使 热量的传递 减到最小。如热 水瓶
教材
《传热学》，戴锅生著，第二版
学时
总学时：24，讲课：22，实验：2
参考资料：《传热学》，杨世铭、陶文铨编著，第四版 《传热学重点难点及典型题精解》，王秋旺，西安交大出版社
辅导
周四 4:00-5:00pm，一校区教4楼 热能教研室
第一章 绪论
§1-1 传热学概述 §1-2 热量传递的基本方式 §1-3 传热过程与热阻
燃煤电厂的基本流程
锅 炉 工 作 原 理
三、传热学与工程热力学的关系
相同点： 传热学以热力学第一定律和第二定律为基础
热力学第一定律
热量始终是从高温物体向低温物体传递，在热量传递过程中 若无能量形式的转换，则热量始终保持守恒。
热力学第二定律
热量能自发的从高温物体传递到低温物体
不同点 a. 工程热力学：热能与机械能及其他形式能量之间 相互转换的规律。不考虑热量传递过程的时间。
传热学基本知识PPT课件
Qt1t2t3 t1t4
R1R2R3
R
通过各层的导热量相同， 各层导热所遵循的规律相同
2021
29
传热学基本知识
热传导
4、导热计算 3）单层圆筒壁的稳定热传导
特点：单层圆筒壁的导热面积不是常量，随圆
筒半径而变、同时温度也只是随半径而变。
Q t1 t2 R
t
A均
A均=2πr均L
r均
r2 r1 ln r2
导热分为两类
稳定导热：温度不随时间而变化的导热 不稳定导热：温度随时间而变化的导热
知识回顾
2021
23
传热学基本知识
热传导
2、傅里叶导热定律
热传导的速率与垂直于热流方向的表面积成正比，与壁面两侧的温差成正比，与壁厚成反比。
QAt1t2
q
Q A
t
Q
t
t R
A
Q 导热量，传热速率 , W;
导热动力 导热阻力
自然对流
泡状沸腾或泡核沸腾（传热系数大）
膜状沸腾
2021
36
蒸汽冷凝时的对流传热
蒸汽冷凝的对流传热
蒸汽是工业上最常用的热源，在锅炉内利用煤燃烧 时产生的热量将水加热汽化，使之产生蒸汽。蒸汽在饱 和温度下冷凝成同温度的冷凝水时，放出冷凝潜热，供 冷流体加热。
2021
37
蒸汽冷凝时的对流传热
(1) 蒸汽冷凝的方式
t t1t2 l n t1 t2 2021
当⊿t1/⊿t2＜2时
⊿t=(⊿t1+⊿t2)/2
15
（2）双侧变温时的平均温度差
并流
逆流
错流
折流
①并流时的(对数)平均温度差
传热学基本知识.ppt
(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 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。
• 结论：物质湿度越大，它的导热系数较大；反之，导热系数较小 。 所以，在寒冷地区保温隔热时要特别注意防潮。
• 传热的基本方式：
①传热存在的条件：有温度差存在。（热量的转移总是由高 温物体向低温物体传送。
2.1.2 等温面与等温线 • 等温面是同一时刻在温度场中所有温度相同的点连
接构成的面。 • 不同的等温面与同一平面相交所得到的一簇曲线为
等温线。 • 同时刻两个不同等温线不会彼此相交。同时刻两个
不同等温线不会彼此相交。
• 2.1.3 温度梯度
• 热传递的基本条件：在温差的作用下，才有热量传递，而 在等温面（线）上不可能有热量传递，所以热量传递只能
பைடு நூலகம்
②热量传递的三种方式：导热、热对流、热辐射。
a.导热：温度不同的物体直接接触，温度较高的物体把热能 传给温度较低的物体，或在同一物体内部，热能从温度较 高的部分传给温度较低的部分的传热现象。
• 导热的特点：在传热过程中没有物质的迁移。
• 导热存在条件：单纯导热只发生在密实的固体中。
• 导热的计算:
q
• 两者关系：1℃=1K 且 T=t+273.16≈t+273 K
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 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，即
t f x, y, z,
• 上式表示物体内部温度在x、y、z三个方向和在时 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，则上式变为
(完整PPT)传热学
温度
温度对导热系数的影响因材料而异，一般情况下，随着温度的升高， 导热系数会增加。
压力
对于某些材料，如气体，压力的变化会对导热系数产生显著影响。
稳态与非稳态导热过程
稳态导热
物体内部各点温度不随时间变化而变化的导热过程。在稳态导热过程中，热流 密度和温度分布保持恒定。
非稳态导热
物体内部各点温度随时间变化而变化的导热过程。在非稳态导热过程中，热流 密度和温度分布会发生变化，通常需要考虑时间因素对导热过程的影响。
热辐射基本概念和定律
普朗克定律
基尔霍夫定律
在热平衡状态的物体所辐射的能 量与吸收的能量之比与物体本身 物性无关,只与波长和温度有关。
给出了黑体辐射力随波长的分布 规律。
斯蒂芬-玻尔兹曼定律
黑体的全波长辐射力与温度的四 次方成正比。
热辐射定义
维恩位移定律
物体由于具有温度而辐射电磁波 的现象。
黑体的最大单色辐射力对应的波 长与绝对温度成反比。
流体物性
包括密度、粘度、导热系数等，影响流动状态和传热效率。
流动状态
层流或湍流，影响传热系数和温度分布。
传热表面形状和大小
影响流动边界层和传热面积，从而影响传热效率。
温度差
传热驱动力，温差越大，传热速率越快。
牛顿冷却定律及其应用
牛顿冷却定律
描述对流换热过程中，传热速率与温差之间的关系，即q = h(Tw - Tf)，其中q为传热速率，h为对流换热系数，Tw和Tf 分别为壁面温度和流体温度。
(完整PPT)传热学
contents
目录
• 传热学基本概念与原理 • 导热现象与规律 • 对流换热原理及应用 • 辐射换热基础与特性 • 传热过程数值计算方法 • 传热学实验技术与设备 • 传热学在工程领域应用案例
温度对导热系数的影响因材料而异，一般情况下，随着温度的升高， 导热系数会增加。
压力
对于某些材料，如气体，压力的变化会对导热系数产生显著影响。
稳态与非稳态导热过程
稳态导热
物体内部各点温度不随时间变化而变化的导热过程。在稳态导热过程中，热流 密度和温度分布保持恒定。
非稳态导热
物体内部各点温度随时间变化而变化的导热过程。在非稳态导热过程中，热流 密度和温度分布会发生变化，通常需要考虑时间因素对导热过程的影响。
热辐射基本概念和定律
普朗克定律
基尔霍夫定律
在热平衡状态的物体所辐射的能 量与吸收的能量之比与物体本身 物性无关,只与波长和温度有关。
给出了黑体辐射力随波长的分布 规律。
斯蒂芬-玻尔兹曼定律
黑体的全波长辐射力与温度的四 次方成正比。
热辐射定义
维恩位移定律
物体由于具有温度而辐射电磁波 的现象。
黑体的最大单色辐射力对应的波 长与绝对温度成反比。
流体物性
包括密度、粘度、导热系数等，影响流动状态和传热效率。
流动状态
层流或湍流，影响传热系数和温度分布。
传热表面形状和大小
影响流动边界层和传热面积，从而影响传热效率。
温度差
传热驱动力，温差越大，传热速率越快。
牛顿冷却定律及其应用
牛顿冷却定律
描述对流换热过程中，传热速率与温差之间的关系，即q = h(Tw - Tf)，其中q为传热速率，h为对流换热系数，Tw和Tf 分别为壁面温度和流体温度。
(完整PPT)传热学
contents
目录
• 传热学基本概念与原理 • 导热现象与规律 • 对流换热原理及应用 • 辐射换热基础与特性 • 传热过程数值计算方法 • 传热学实验技术与设备 • 传热学在工程领域应用案例
传热学--导热理论基础--ppt课件精选全文
此时表观热导率最小。最佳密度一般由实验确定。
第二章 导热理论基础
第三节 热导率
3、隔热层必须采取防潮措施
（1） 湿材料 干材料或水
因多孔材料很容易吸收水分，吸水后，由于热导率较大的水
代替了热导率较小的介质，加之在温度梯度的推动下引起水分
迁移，使多孔材料的表观热导率增加很多。
0.35
0.599
第二章 导热理论基础
※导热是在温度差作用下依靠物质微粒（分子、原子和 自由电子等）的运动（移动、振动和转动）进行的能 量传递。因此，导热与物体内的温度分布密切相关。 ※本章将从温度场、温度梯度等基本概念出发 阐述导热过程的基本规律 讨论描述物体导热的导热微分方程和定解条件
第二章 导热理论基础
第一节 温度场和温度梯度 一、温度场（P13）
第二章 导热理论基础
第三节 热导率
4、几点说明
（1）保温材料的λ值界定值随时间和行业的不同有所变化。 保温材料热导率的界定值大小反映了一个国家保温材料的生
产及节能的水平。
20世纪50年代我国沿用前苏联标准为0.23W/(m·K)； 20世纪80年代，GB4272-84规定为0.14W/(m·K)， GB4272-92《设备及管道保温技术通则》中则降低到 （0.122）W对/(于m各·K向) 异性材料，其热导率还与方向有关。
1、等温面：同一瞬间，温度场中温度相同的点所连成的面。 2、等温线：等温面与其他任一平面的交线。
3、立体的等温面常用等温线的平面图来表示。
为了在平面内清晰地表示一组等温面，常用这些等温面与一 平面垂直相交所得的一簇等温线来表示。 图2-1是用等温线表示的内燃机活塞和水冷燃气轮机叶片的温度场
第二章 导热理论基础
三、温度梯度（P13-14）
第二章 导热理论基础
第三节 热导率
3、隔热层必须采取防潮措施
（1） 湿材料 干材料或水
因多孔材料很容易吸收水分，吸水后，由于热导率较大的水
代替了热导率较小的介质，加之在温度梯度的推动下引起水分
迁移，使多孔材料的表观热导率增加很多。
0.35
0.599
第二章 导热理论基础
※导热是在温度差作用下依靠物质微粒（分子、原子和 自由电子等）的运动（移动、振动和转动）进行的能 量传递。因此，导热与物体内的温度分布密切相关。 ※本章将从温度场、温度梯度等基本概念出发 阐述导热过程的基本规律 讨论描述物体导热的导热微分方程和定解条件
第二章 导热理论基础
第一节 温度场和温度梯度 一、温度场（P13）
第二章 导热理论基础
第三节 热导率
4、几点说明
（1）保温材料的λ值界定值随时间和行业的不同有所变化。 保温材料热导率的界定值大小反映了一个国家保温材料的生
产及节能的水平。
20世纪50年代我国沿用前苏联标准为0.23W/(m·K)； 20世纪80年代，GB4272-84规定为0.14W/(m·K)， GB4272-92《设备及管道保温技术通则》中则降低到 （0.122）W对/(于m各·K向) 异性材料，其热导率还与方向有关。
1、等温面：同一瞬间，温度场中温度相同的点所连成的面。 2、等温线：等温面与其他任一平面的交线。
3、立体的等温面常用等温线的平面图来表示。
为了在平面内清晰地表示一组等温面，常用这些等温面与一 平面垂直相交所得的一簇等温线来表示。 图2-1是用等温线表示的内燃机活塞和水冷燃气轮机叶片的温度场
第二章 导热理论基础
三、温度梯度（P13-14）
传热学基本知识ppt课件
普朗克公式
用于计算黑体辐射出射度随波长的分 布，公式为M(λ,T)=c1λ^5/(e^(c2/λT)-1)，其中c1和c2为普朗 克常数。
05
传热过程与换热器设计
传热过程分析
热量传递的三种基本 方式：导热、对流和 辐射。
一维稳态导热问题的 解析解：平壁、圆筒 壁导热。
传热过程的数学描述 ：传热微分方程、定 解条件。
换热器类型及其工作原理
1 2
换热器的分类
按传热原理、结构形式、操作过程等分类。
常见换热器类型及其工作原理
管壳式换热器、板式换热器、热管换热器等。
3
换热器的性能评价
传热系数、压力降、热效率等。
换热器设计方法与优化措施
换热器设计的基本步骤
01
确定设计条件、选择换热器类型、计算传热面积、确定结构尺
寸等。
流体的流动状态（层流 或湍流）对对流换热系 数有显著影响。湍流状 态下的对流换热系数通 常比层流状态下高。
温度梯度越大，对流换 热系数越高。因为较大 的温度梯度会导致流体 内部产生更强烈的密度 差异和流动。
固体壁面的形状、粗糙 度以及表面条件（如氧 化、涂层等）也会影响 对流换热系数。
04
热辐射基本知识
到高温热源中释放热量，实现节能和环保。传热学在热泵技术的设计和
应用中起到重要作用。
环境保护领域应用案例
大气污染控制
传热学在大气污染控制设备如脱硫脱硝装置、除尘器等的 设计和运行中起到重要作用，提高污染物的去除效率。
废水处理
废水处理过程中涉及热量的传递和转化，传热学原理在废 水处理设备的设计和优化中起到关键作用，提高废水处理 效率。
对流换热系数及其影响因素
对流换热系数定义
《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。
(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。
传热学完整课件PPT课件
（ 1 ）稳态传热过程； （ 2 ）非稳态传热过程。 1 ）稳态传热过程（定常过程）
凡是物体中各点温度不随时间而变的热传递 过程均称稳态传热过程。） 凡是物体中各点温度随时间的变化而变化
的热传递过程均称非稳态传热过程。 各种热力设备在持续不变的工况下运行时
的热传递过程属稳态传热过程；而在启动、停 机、工况改变时的传热过程则属 非稳态传热 过程。
.
❖ 3 ）教育思想发生了本质性的变化 ❖ 传热学课程教学内容的组织和表达方
面从以往单纯的为后续专业课学习服务转 变到重点培养学生综合素质和能力方面， 这是传热学课程理论联系实际的核心。从 实际工程问题中、科学研究中提炼出综合 分析题，对培养学生解决分析综合问题的 能力起到积极的作用。
.
❖ 2 、研究对象
第一章
绪
论
.
§1-0 概 述
一、基本概念 ❖ 1 、传热学 ❖ 传热学是研究热量传递规律的学科。 ❖ 1)物体内只要存在温差，就有热量从物
体的高温部分传向低温部分； ❖ 2)物体之间存在温差时，热量就会自发
的从高温物体传向低温物体。
.
2 、热量传递过程 根据物体温度与时间的关系，热量传递过程 可分为两类：
❖ （ 3 ）非导电固体：导热是通过晶格结构 的振动所产生的弹性波来实现的，即原子、 分子在其平衡位置附近的振动来实现的。
.
❖（ 4 ）液体的导热机理：存在两种不同的 观点：第一种观点类似于气体，只是复杂些， 因液体分子的间距较近，分子间的作用力对 碰撞的影响比气体大；第二种观点类似于非 导电固体，主要依靠弹性波（晶格的振动， 原子、分子在其平衡位置附近的振动产生的） 的作用。
.
b 微电子： 电子芯片冷却 c 生物医学：肿瘤高温热疗；生物芯片；组 织与器官的冷冻保存 d 军 事：飞机、坦克；激光武器；弹药贮 存 e 制 冷：跨临界二氧化碳汽车空调/热泵； 高温水源热泵 f 新能源：太阳能；燃料电池
凡是物体中各点温度不随时间而变的热传递 过程均称稳态传热过程。） 凡是物体中各点温度随时间的变化而变化
的热传递过程均称非稳态传热过程。 各种热力设备在持续不变的工况下运行时
的热传递过程属稳态传热过程；而在启动、停 机、工况改变时的传热过程则属 非稳态传热 过程。
.
❖ 3 ）教育思想发生了本质性的变化 ❖ 传热学课程教学内容的组织和表达方
面从以往单纯的为后续专业课学习服务转 变到重点培养学生综合素质和能力方面， 这是传热学课程理论联系实际的核心。从 实际工程问题中、科学研究中提炼出综合 分析题，对培养学生解决分析综合问题的 能力起到积极的作用。
.
❖ 2 、研究对象
第一章
绪
论
.
§1-0 概 述
一、基本概念 ❖ 1 、传热学 ❖ 传热学是研究热量传递规律的学科。 ❖ 1)物体内只要存在温差，就有热量从物
体的高温部分传向低温部分； ❖ 2)物体之间存在温差时，热量就会自发
的从高温物体传向低温物体。
.
2 、热量传递过程 根据物体温度与时间的关系，热量传递过程 可分为两类：
❖ （ 3 ）非导电固体：导热是通过晶格结构 的振动所产生的弹性波来实现的，即原子、 分子在其平衡位置附近的振动来实现的。
.
❖（ 4 ）液体的导热机理：存在两种不同的 观点：第一种观点类似于气体，只是复杂些， 因液体分子的间距较近，分子间的作用力对 碰撞的影响比气体大；第二种观点类似于非 导电固体，主要依靠弹性波（晶格的振动， 原子、分子在其平衡位置附近的振动产生的） 的作用。
.
b 微电子： 电子芯片冷却 c 生物医学：肿瘤高温热疗；生物芯片；组 织与器官的冷冻保存 d 军 事：飞机、坦克；激光武器；弹药贮 存 e 制 冷：跨临界二氧化碳汽车空调/热泵； 高温水源热泵 f 新能源：太阳能；燃料电池
传热学PPT课件-绪论-动力工程
为了适应涡轮叶片进口温度不断提高的高性能燃 气轮机的发展趋势，国内外普遍应对的技术途径集中 在两个方面：即高温耐热材料的研究和高效传热冷却 技术的研究。
燃烧室火焰筒壁面冷却
传热学在发动机设计体系中的应用研究
高温升、高热容主燃烧室及加力燃烧室设计技术 火焰筒壁面冷却技术 燃烧室出口温度场主动控制技术 加力燃烧室冷却技术
T Tw1
Tw2
Φ
Φ
Tw1
Tw2
Φ A T
q Φ T A
W
W
m2
T Tw1 Tw2：平壁两侧壁温之差 K
4、热导率（导热系数）
Φ A T W
Φ A T
W (m K)
具有单位温度差（1K）的单位厚度的物体(1m)，
在它的单位面积上(1m2)、每单位时间(1s)的导热量(J)
一、传热过程：两流体间通过固体壁面进行的换热
传热过程通常由导热、热对流、热辐射组合形成
辐射换热 对流换热 热传导
T Tf1
Tw1
Φ
Tw2 T f 2
固壁
复合传热过程
忽略辐射时
Φ
Tf1
Tw1
Tw2
Tf 2
思考：发动机中的传热过程
高温燃气
金属壁外侧
金属壁外侧
金属壁内侧
金属壁内侧
冷却空气
假设传热过程处于稳态：
高负荷、高效率涡轮部件设计技术 高效涡轮冷却技术 气-固-热多学科综合涡轮优化设计理论 涡轮部件稳态、过渡态热分析技术 涡轮间隙控制方法
矢量推进及排气系统设计技术 喷管冷却技术 尾喷流强化混合技术 低红外辐射特征控制技术
发动机空气系统及热分析设计技术 涡轮叶栅非定常传热 旋转部件复杂流动和换热 高效低阻热交换器设计技术 封严结构流动换热 进气道防冰
燃烧室火焰筒壁面冷却
传热学在发动机设计体系中的应用研究
高温升、高热容主燃烧室及加力燃烧室设计技术 火焰筒壁面冷却技术 燃烧室出口温度场主动控制技术 加力燃烧室冷却技术
T Tw1
Tw2
Φ
Φ
Tw1
Tw2
Φ A T
q Φ T A
W
W
m2
T Tw1 Tw2：平壁两侧壁温之差 K
4、热导率（导热系数）
Φ A T W
Φ A T
W (m K)
具有单位温度差（1K）的单位厚度的物体(1m)，
在它的单位面积上(1m2)、每单位时间(1s)的导热量(J)
一、传热过程：两流体间通过固体壁面进行的换热
传热过程通常由导热、热对流、热辐射组合形成
辐射换热 对流换热 热传导
T Tf1
Tw1
Φ
Tw2 T f 2
固壁
复合传热过程
忽略辐射时
Φ
Tf1
Tw1
Tw2
Tf 2
思考：发动机中的传热过程
高温燃气
金属壁外侧
金属壁外侧
金属壁内侧
金属壁内侧
冷却空气
假设传热过程处于稳态：
高负荷、高效率涡轮部件设计技术 高效涡轮冷却技术 气-固-热多学科综合涡轮优化设计理论 涡轮部件稳态、过渡态热分析技术 涡轮间隙控制方法
矢量推进及排气系统设计技术 喷管冷却技术 尾喷流强化混合技术 低红外辐射特征控制技术
发动机空气系统及热分析设计技术 涡轮叶栅非定常传热 旋转部件复杂流动和换热 高效低阻热交换器设计技术 封严结构流动换热 进气道防冰
《传热学基本知识》课件
工程热力学中的应用
说明传热学在工程设计和热力系统中的应 用。
生物医学中的应用
介绍传热学在生物医学领域中的应用，如 热疗和温度控制。
工业生产中的应用
讲解传热学在工业生产过程中的应用，如 冷却和加热。
环境保护中的应用
探讨传热学在环境保护方面的应用，如能 源利用和污染控制。
传热学的未来发展
1
传热学的新技术
传热学需要进一步深入 研究的问题
提出传热学需要进一步研究 的问题和方向。
2 对流传热的计算方法
介绍热传递计算方法的分类，包括解析 方法、实验方法和数值计算方法。
探讨对流传热的计算方法，如Nusselt数 和经验公式。
3 热传导的计算方法
4 辐射传热的计算方法
深入讲解热传导的计算方法，包括传热 率和温度分布的求解。
讲解辐射传热的计算方法和辐射换热系 数的确定。
传热学应用
传热学研究内容
介绍传热学的研究范围，包括热传导、对流传热和辐射传热等方面。
热传递过程基本方程
热传导方程
深入讲解热传导方程，探 讨传热过程中的热流率和 温度分布。
对流传热方程
介绍对流传热方程以及影 响对流传热的因素。
辐射传热方程
解析辐射传热方程，探讨 辐射传热的基本原理。
热传递计算方法
1 热传递计算方法的分类
《传热学基本知识》PPT 课件
本课件旨在介绍传热学的基本知识。涵盖传热学的概述、热传递过程方程、 热传递计算方法、传热学的应用和未来发展以及对应用的重要性和需要进一 步研究的问题。
传热学概述
传热学的定义
介绍传热学的定义以及其在工程和科学领域中的重要性。
传热学的基本概念
讲解传热学中的关键概念，例如热传导、对流传热和辐射传热。
传热学理论基础 ppt课件
15
ppt课件
导热问题的数值分析技术
参见 “热分析技术”专题
16
ppt课件
对流换热
定义：流动的流体与其相接触的物体（固体、流体、汽体）， 由于温差的原因所产生的能量与热量的传递过程。 条件：a. 质点的宏观位移（流动）； b. 两个物体间有 t 存在。
特点：对流换热是包括对流和导热二个过程同时存在，它既 有流体分子之间、流体与固体间的导热作用，又有流体本身 的对流作用，受到导热、对流两种规律的支配。
自然对流特征分析
流体内各部分温度的不均匀，引起流体密度的不均匀，流体受热密 度减小，形成热流体上升，冷流体下降的对流循环 体上升的浮升力。 流体自然对流有两种流态，即层流和紊流。
。其动力是受热流
35
ppt课件
自然对流换热计算
不同情况下的自然对流换热
竖平板及竖柱体 水平圆柱体 水平板热面朝上 水平板热面朝下
k
k
29
ppt课件
对流换热—量纲分析法
hc—f (w , , , cp , k , D) = 0
（1，2，3）= 0
如果某个齐次方程的物理变量有7个，其中近4个基本量纲量，则该方 程也可以用3个独立的无量纲数组来支配。
任选hc= f (w , , , cp , k , D) 中的D， , , k 为基本变量，可得：
t t 0; 0
4
ppt课件
导热
因物质的原子和分子之间的随机运动而导致的从高能级 →低能级的一种能量传输过程。简单地说：导热的产生必 需具备二个条件：t 和相互接触。 1822 年法国数学家 J.Fourier， 研究了固体的导热现象后，提 出：物质在纯导热时，通过垂 直于热流方向的面积（ dA）的 热流量（ dQ），与该处的温度 变化率（梯度）成正比，方向 与温度梯度相反。
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通过对大量实际导热问题的经验提炼，导热现象的规律 已经总结为傅里叶定律，又称导热基本定律。
液氮、液氧的低温容器设备（称杜瓦瓶）的设计，由于 采取了减少热量传递的措施，使得在垂直于杜瓦瓶壁面方 向的热量传递减少到采取措施之前的千分之一，甚至更少， 从而有效地防止了瓶内低温液体的蒸发，减少了能量损失。
传热学基础
——传热学应用
3、温度控制
为使一些设备能安全经济的运行，或者为得到优质产品， 要对热量传递过程中物体关键部位的温度进行控制。
1、强化传热
即在一定的条件（如一定的温差、体积、重量或泵功等） 下增加所传递的热量。
以家用空调为例：最近20年，家用空调广泛进入民众 家庭，家用空调的尺寸不断缩小，并且能耗也在不断降低， 这主要归功于强化传热弱传热，或称绝缘传热
即在一定条件下使热量的传递减到最小。热绝缘类型的 问题主要对于高温的设备，目的是减少散热损失，或称减 少漏热；对于低温的设备，主要就是减少冷量的损失。
还有就是，人们衣着随季节而变化这一现象就涉及 上面所属的三种类型的问题：在冬天利用保温性能好的衣 服来削弱人体向外的散热，在夏天则是通过较多的裸露皮 肤以及穿白色的衣服增加人体向环境的散热，而这样做的 目的就是要把人体的温度控制在一定的范围以内。
传热学基础
——传热学应用
传热学的应用是将节约能源作为贯穿始终的一条主线。
热量传递的强化与削弱紧密地与节能措施联系起来，通 过学习不仅了解节约能源的技术和方法，并且树立起“节 能优先”的基本观点。也就是传热学学习和研究的目的所 在。
传热学基础
——热传导
热能传递的三种基本方式
热能的传递有三种基本方式：热传导、热对流与热辐射。 分别简述如下：
一、热传导
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能传递称为热传 导，简称导热。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。
传热学这门学科是以18世纪30年代英国工业革命为背 景开始成长发展的。
导热和对流两种基本热量传递方式较早为人们所认识， 热辐射则是在1803年发现红外线后才确认的。
1822年傅里叶发表《热的解析理论》，他采用无穷级 数求解的新途径，因此而被公认为导热理论的奠基人。
传热学近代发展趋势为纵深发展，形成了微米-纳米传 热学的研究方向。
温度控制类型的问题可以举航天器重返大气层时热防护
为例。航天飞机返回，以当地15～20倍音速穿过大气层，
飞行器前缘温度将达到10000K，如何在这样恶劣的工作 条件下对飞行器进行热保护，是航天飞机设计中的关键问 题之一。美国哥伦比亚航天飞机失事就是因为热保护瓦的 脱落而造成的。
传热学基础
——传热学应用
故热力学第一、二定律是进行传热学研究的基础。
传热学基础
附热力学第一、二定律：
——热力学第二定律
热力学第一定律：
又称能量守恒定律：即物质都具有能量，能量不能被 创造，也不能被消灭，而只能从一种形式转变成另一种形 式。
系统内能的变化量等于外界对其作的功和热传递之 和。
第一类永动机：启动后不需要输入能量就可以无限输 出能量的机器
保温瓶以及液氧容器的原理是什么？？
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传热学基础
传热学基础
郑仁宇 3月18日
传热学基础
主要内容
• 传热学概述 • 传热学应用 • 热能传递的三种基本方式
传热学基础
——传热学研究内容及意义
• 传热学概述
一、传热学的研究内容及意义
热能的传递是与人类生存关系最密切的物理过程之一。 热力学第二定律指出：凡是有温差存在的地方，就有热 能自发地从高温物体向低温物体传递。 传热学就是研究由温差引起的热能传递规律的科学。 这里所谓的热能传递规律，主要是指单位时间内所传递 的热量与物体中相应的温度差之间的关系，反映这种规律 的关系式称为热能传递方程。
传热学基础
——热力学第二定律
热力学第二定律：
即热量不能自发地从低温物体传到高温物体而不 付出任何代价，它主要是指出了能量传递和转化的方 向性。
第二类永动机：热机只从一个热源吸取热量然后将之 完全转变成有用功而其它物体不发生任何变化。
传热学基础
——传热学应用
• 传热学应用
传热学在科学技术各个领域的应用大致可以分为三种 类型的问题：
传热学基础
——传热学与热力学
三、传热学与工程热力学的关系
传热学与工程热力学都是研究与热现象有关的科学， 这两门课程也被称为热工学科。
两门学科的根本区别：工程热力学研究的是处于平衡状 态的系统，其中不存在温差或者压力差，而传热学正是研 究有温差存在时的热能传递规律。
两门学科的密切关系：传热学经常用到的术语——“能 量平衡”和“热平衡”，实际上也就是热力学第一定律的 基本内容，即能量守恒定律。热量传递过程的动力是温度 差，热能总是自发的由高温处向低温处传递，这也正是热 力学第二定律的基本内容。
传热学基础
——传热学研究内容及意义
自然界和各种生产技术领域中到处存在温差，有温差就 会有传热，因此热能的传递就成为一种极其普遍的物理现 象。
研究内容具体来讲主要有：热量传递的机理、规律和计 算方法。
传热学的研究意义在于协助解决生产中涉及与热能传递 有关的问题。
传热学基础
——传热学发展史
二、传热学的发展史
我国目前的一个能源状况存在的矛盾主要表现在供需矛 盾尖锐、结构不合理、能源利用率低，在电力、冶金、化 工、建材等高能耗行业中热能是主要的表现形式之一，据 粗略统计，进80%的热量需要通过换热器予以转换，以适 应不同的工艺要求，因此热能利用的效率直接影响到这些 领域综合能耗的高低，公司一直倡导的节能降耗也就是为 了提高能源的综合利用率。
传热学基础
?? ?? ?? ?? ?? ?? ??
?? 为什么冬天的棉被经过在太阳底下晒过会感 到很暖和，经拍打效果会更明显？？
?? 为什么在寒冷的北方地区，建房用砖采用多
??
孔的空心砖比实心砖好？？
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为什么冷态启动的汽轮机转子升温比汽缸快
、上汽缸比下汽缸温度高？？
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为什么哥伦比亚航天飞机会出事故？？
液氮、液氧的低温容器设备（称杜瓦瓶）的设计，由于 采取了减少热量传递的措施，使得在垂直于杜瓦瓶壁面方 向的热量传递减少到采取措施之前的千分之一，甚至更少， 从而有效地防止了瓶内低温液体的蒸发，减少了能量损失。
传热学基础
——传热学应用
3、温度控制
为使一些设备能安全经济的运行，或者为得到优质产品， 要对热量传递过程中物体关键部位的温度进行控制。
1、强化传热
即在一定的条件（如一定的温差、体积、重量或泵功等） 下增加所传递的热量。
以家用空调为例：最近20年，家用空调广泛进入民众 家庭，家用空调的尺寸不断缩小，并且能耗也在不断降低， 这主要归功于强化传热弱传热，或称绝缘传热
即在一定条件下使热量的传递减到最小。热绝缘类型的 问题主要对于高温的设备，目的是减少散热损失，或称减 少漏热；对于低温的设备，主要就是减少冷量的损失。
还有就是，人们衣着随季节而变化这一现象就涉及 上面所属的三种类型的问题：在冬天利用保温性能好的衣 服来削弱人体向外的散热，在夏天则是通过较多的裸露皮 肤以及穿白色的衣服增加人体向环境的散热，而这样做的 目的就是要把人体的温度控制在一定的范围以内。
传热学基础
——传热学应用
传热学的应用是将节约能源作为贯穿始终的一条主线。
热量传递的强化与削弱紧密地与节能措施联系起来，通 过学习不仅了解节约能源的技术和方法，并且树立起“节 能优先”的基本观点。也就是传热学学习和研究的目的所 在。
传热学基础
——热传导
热能传递的三种基本方式
热能的传递有三种基本方式：热传导、热对流与热辐射。 分别简述如下：
一、热传导
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能传递称为热传 导，简称导热。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。
传热学这门学科是以18世纪30年代英国工业革命为背 景开始成长发展的。
导热和对流两种基本热量传递方式较早为人们所认识， 热辐射则是在1803年发现红外线后才确认的。
1822年傅里叶发表《热的解析理论》，他采用无穷级 数求解的新途径，因此而被公认为导热理论的奠基人。
传热学近代发展趋势为纵深发展，形成了微米-纳米传 热学的研究方向。
温度控制类型的问题可以举航天器重返大气层时热防护
为例。航天飞机返回，以当地15～20倍音速穿过大气层，
飞行器前缘温度将达到10000K，如何在这样恶劣的工作 条件下对飞行器进行热保护，是航天飞机设计中的关键问 题之一。美国哥伦比亚航天飞机失事就是因为热保护瓦的 脱落而造成的。
传热学基础
——传热学应用
故热力学第一、二定律是进行传热学研究的基础。
传热学基础
附热力学第一、二定律：
——热力学第二定律
热力学第一定律：
又称能量守恒定律：即物质都具有能量，能量不能被 创造，也不能被消灭，而只能从一种形式转变成另一种形 式。
系统内能的变化量等于外界对其作的功和热传递之 和。
第一类永动机：启动后不需要输入能量就可以无限输 出能量的机器
保温瓶以及液氧容器的原理是什么？？
?? ?? ?? ?? ?? ??
传热学基础
传热学基础
郑仁宇 3月18日
传热学基础
主要内容
• 传热学概述 • 传热学应用 • 热能传递的三种基本方式
传热学基础
——传热学研究内容及意义
• 传热学概述
一、传热学的研究内容及意义
热能的传递是与人类生存关系最密切的物理过程之一。 热力学第二定律指出：凡是有温差存在的地方，就有热 能自发地从高温物体向低温物体传递。 传热学就是研究由温差引起的热能传递规律的科学。 这里所谓的热能传递规律，主要是指单位时间内所传递 的热量与物体中相应的温度差之间的关系，反映这种规律 的关系式称为热能传递方程。
传热学基础
——热力学第二定律
热力学第二定律：
即热量不能自发地从低温物体传到高温物体而不 付出任何代价，它主要是指出了能量传递和转化的方 向性。
第二类永动机：热机只从一个热源吸取热量然后将之 完全转变成有用功而其它物体不发生任何变化。
传热学基础
——传热学应用
• 传热学应用
传热学在科学技术各个领域的应用大致可以分为三种 类型的问题：
传热学基础
——传热学与热力学
三、传热学与工程热力学的关系
传热学与工程热力学都是研究与热现象有关的科学， 这两门课程也被称为热工学科。
两门学科的根本区别：工程热力学研究的是处于平衡状 态的系统，其中不存在温差或者压力差，而传热学正是研 究有温差存在时的热能传递规律。
两门学科的密切关系：传热学经常用到的术语——“能 量平衡”和“热平衡”，实际上也就是热力学第一定律的 基本内容，即能量守恒定律。热量传递过程的动力是温度 差，热能总是自发的由高温处向低温处传递，这也正是热 力学第二定律的基本内容。
传热学基础
——传热学研究内容及意义
自然界和各种生产技术领域中到处存在温差，有温差就 会有传热，因此热能的传递就成为一种极其普遍的物理现 象。
研究内容具体来讲主要有：热量传递的机理、规律和计 算方法。
传热学的研究意义在于协助解决生产中涉及与热能传递 有关的问题。
传热学基础
——传热学发展史
二、传热学的发展史
我国目前的一个能源状况存在的矛盾主要表现在供需矛 盾尖锐、结构不合理、能源利用率低，在电力、冶金、化 工、建材等高能耗行业中热能是主要的表现形式之一，据 粗略统计，进80%的热量需要通过换热器予以转换，以适 应不同的工艺要求，因此热能利用的效率直接影响到这些 领域综合能耗的高低，公司一直倡导的节能降耗也就是为 了提高能源的综合利用率。
传热学基础
?? ?? ?? ?? ?? ?? ??
?? 为什么冬天的棉被经过在太阳底下晒过会感 到很暖和，经拍打效果会更明显？？
?? 为什么在寒冷的北方地区，建房用砖采用多
??
孔的空心砖比实心砖好？？
??
为什么冷态启动的汽轮机转子升温比汽缸快
、上汽缸比下汽缸温度高？？
??
为什么哥伦比亚航天飞机会出事故？？