张靖周 传热学 中国石油大学华东
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
学习过程是孕育创新能力的过程
(一) 热传导
19世纪初，兰贝特、毕渥、傅里叶都从固体一维导 热的实验研究入手开展研究，1804年，毕渥根据实验 提出了导热过程的本构公式：提高了对导热规律的认 识，只是粗糙了一点
傅里叶在进行实验研究的同时，十分注重数学工具 的运用，很有特色。1822年发表了著名的论著：热的 解析理论，成功地创建了导热理论
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：
Q = Gcp (T2 − T1) [W ]
流体中有温差 — 热对流必然同时伴随着热传导 2、对流换热：流体与固体壁间存在相对运动时的换热
注：对流换热与热对流有区别 ★
对流换热： 流体与固体 壁间的换热
对流换热与热对流不同，既有热对流，也有导热； 不是基本传热方式 ★
传热学
Heat transfer
张靖周
能源与动力学院
第一章 绪论
Introduction
1-1 概述
一、传热学学科简介 (1) 研究热量传递规律的一门科学
热量传递过程的推动力：温差 热力学第二定律：热量可以自发地由高温热源传 给低温热源。有温差就会有传热 热量传递的机理、规律、控制和分析方法
日常生活中的例子：
一、热传导（导热）- Conduction
1、定义：物体各部分之间不发生相对位移或两物体 间直接接触时，依靠分子、原子及自由电子等微观粒 子热运动而进行的热量传递现象
物质的属性；可以在固体、液体、气体中发生 2、导热的特点
物体直接接触,无相对位移 依靠分子、原子及自由电子等微观粒子热运动而 传递热量 在引力场下单纯的导热只发生在密实固体中 ★
在实验和分析的基础上，采用宏观和微细观相结 合的方法，发展出能够正确反映物理现象规律的数 理模型
采用数值模拟手段进行热现象的数值模拟研究， 进一步揭示物理现象本质
传热学发展简史
18世纪30年代首先从英国开始的工业革命促进了生 产力的空前发展。生产力的发展为自然科学的发展 成长开辟了广阔的道路 传热学这门学科就是在这种大背景下发展成长起来 的，理论体系不断完善 发展-创新 三种传热方式基本理论的确立经历了各自独特的历 程 挑战-突破
(W)
k越大，传热越好。若要增大 k，
可增大h1, λ, h2或减小δ
h的强化及增加k值的措施是传热学的重要内容之一
思考
同样是25℃的房子，为什么夏天可以穿衬衫， 而冬天却要穿毛衣？
传热学研究方法
实验研究 + 理论分析 + 数值模拟
通过实验观察与测试，深刻认识基本现象与规律、 积累第一手实验数据资料
自然界与生产过程到处存在温差—传热很普遍
人体为恒温体。若房间里气体的温度在夏天和 冬天都保持20度，那么在冬天与夏天、人在房 间里所穿的衣服能否一样？为什么？ 夏天人在同样温度（如：30度）的空气和水中 的感觉不一样。为什么？ 北方寒冷地区，建筑房屋都是双层玻璃，以利 于保温。如何解释其道理？夹层越厚越好？
强化传热和降低散热损失，实施能源综合利用以 及多能互补系统，能源利用方式的更新，都会给传 热分析带来新的具体问题
微电子、航空航天技术、光电子技术、微机电系 统（MEMS）、生物医学技术、激光武器、新一代 制冷系统等迫切需要解决微细尺度、复杂结构、微 重力、高热流密度、强变物性等条件下的传热传质 问题。已经成为国际传热界的研究热点
传热学与工程热力学研究的问题不同
铁块，M1 300oC
热力学：Tm , Q 热量
传热学：热量传递速率 Q 热流量
水，M2 20oC
T = f (x, y,z,τ), Q= f (τ)
应将热力学中的热量与传热学中的热流量区 别开来。前者的单位是焦耳，后者是瓦
1-2 热量传递的基本方式
热量传递基本方式：热传导、热对流、热辐射
⎜⎛ T2∗ ⎜⎝ T0∗
⎟⎞ ⎟⎠
=
⎜⎛ ⎜⎝
p2∗ p0∗
wk.baidu.com
⎟⎞(k −1) / k ⎟⎠
绝热压缩过程
燃气涡轮发动机涡轮前温度变化趋势
T3∗
传热研究面临的挑战
精确的传热分析模型 高效强化传热技术
飞行器红外隐身
气动加热与热防护系统
飞行器座舱空气调节系统
电子器件冷却
大规模集成电路的集成密度不断提高，电子器件每 平方厘米的功率已有70年代的10W左右提高到本世 纪初的100W量级以上
热导率表示材料导热能力大小；物性参数；实验确定
λ 金属 > λ 非金属固体 > λ 液体 > λ 气体
λ 纯铜 = 398 W ( m o C ) ; λ水 = 0.6W (m oC ) ;
λ 空气 = 0 .026 W ( m oC ) （ 20 o C ）
注：传热学中热流量的单位是[W]， 而非[J]； [W]= [J]/[s]
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 2、辐射换热：物体间靠热辐射进行的热量传递
注：辐射换热与热辐射有区别 ★
3、辐射换热的特点
(1) 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
(2) 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
3 1822年，法国数学家Fourier
傅里叶定律是根据热传导实验得到的纯属现象学的 一个定律，经过数学上的处理推广而得到的规律性总 结-------本构关系
T1 Δx
A T2
Q ∝ A T 1−T2 Δx
Q = λA T 1−T2
Δx
导热的基本定律
T
1822年，法国数学家Fourier：
Tw1 Tw2
二、传热学与工程热力学的关系
工程热力学：热能的性质、热能与机械能及 其他形式能量之间相互转换的规律
传热学：热量 Q 传递过程的规律 传热学以热力学第一定律和第二定律为基础
热量 Q 传递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。
热力学研究平衡态； 传热学研究过程和非平衡态
傅里叶被公认为导热理论的奠基人（启示）
在傅里叶之后，导热理论求解的领域不断扩大，雷 曼、卡斯劳、耶格尔、雅各布等人的工作
(二) 对流换热
流体流动的理论是对流换热理论的前提。1823年纳 维尔提出的流动方程可适用于不可压缩流体，1845年 经斯托克斯改进为N-S方程，完成了建立流体流动基本 方程的任务----求解困难 挑战
(2) 涉及到许多工程学科，是一门基础科学
传热学研究的背景和意义
随着工农业规模的发展，传热学是在20世纪初才从 物理学的热学部分独立出来而形成的专门学科，开始 自成系统地开拓与发展
20世纪80年代以来，我国在动力设备的大型化、核 动力开发与安全性研究、飞行器的发射与回收以及热 设备的节能等方面大力开展了导热、对流、辐射和复 杂几何形状及复杂边界条件耦合的传热过程的基础和 应用研究，取得了明显的经济效益
3、对流换热的特点： (1) 导热与热对流同时存在的复杂热传递过程； (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) 由于流体的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
4、对流换热的基本计算式
牛顿冷却公式（1701）
dTw
dτ
∝
(Tw
− T∞ )
Q = hA(Tw − T∞ ) [W]
(3) 无论温度高低，物体都在不停地相互发射电磁 波能、相互辐射能量；高温物体辐射给低温物 体的能量大于低温物体辐射给高温物体的能量 总的结果是热由高温传到低温
4、黑体：能全部吸收投射到其表面辐射能的物体。 或称绝对黑体。
黑体的辐射能力与吸收能力最强
5
-玻尔兹曼定律
黑体向外发射的辐射能：
[ ] Eb = σ bT 4 W m2
1880年雷诺进行了著名的雷诺实验 实验研究
1909-1915年努塞尔获得了有关无量纲数之间的原则 关系，有力地促进了实验研究求解对流换热问题的进 展。努塞尔成为发展对流换热理论的先驱
提高循环的最高温度是改善各种热能动力机械性 能最基本的技术途径
根据工程热力学理论，单位质量气体的理想循环功
[( ) ( )] w0 = CP T3∗ − T2∗ − T5∗ − T0∗
理想循环热效率为
η0
=1−
1
π ∗((k −1) / k )
c
π
∗ c
=
p2∗ /
p0∗
发动机的增压比
增压比的提高引起压气机出口温度的提高
q=Q A
[ ] = h(Tw − T∞ ) W m2
q
Tw
Q = hA(Tw − T∞ ) [W]
Q — 热流量[W]，单位时间传递的热量
q — 热流密度 [W ]m2
A — 与流体接触的壁面面积 [m2 ] Tw — 固体壁表面温度 [oC] T∞ — 流体温度 [oC]
[ ] h — 表面传热系数 W (m2⋅o C)
ΔT = Tw1 − Tw 2：平壁两侧壁温之差 [K ]
Q = λA ΔT [W]
δ
q = Q = λ ΔT Aδ
⎡W⎤ ⎢⎣ m2 ⎥⎦
4
Q
=
λA
ΔT
δ
[W]
λ= Q A ⋅ ΔT δ
[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)
[ ] Eb — 绝对黑体辐射力 W m2
T — 黑体表面的绝对温度（热力学温度）[K] σ b — 斯蒂芬-玻尔兹曼常数，5.67 ×10-8 W (m2K 4 )
实际物体辐射能力：低于同温度黑体
[ ] E = εσ bT 4 W m2
ε — 实际物体表面的发射率（黑度），0~1；
与物体的种类、表面状况和温度有关
压缩制冷装置
冷凝器中放热；蒸发器中吸热 空调系统调节温度和湿度：加热、制冷；加湿、除湿
(3) 研究领域非常活跃
国内
学术组织和刊物
工程热物理学会、航空学会、高校工程 热物理学会、动力工程学会…
国外
ASME，AIAA ，Int. HMT…
(4) 与热力学构成热工基础的两大分支
思考
传热学与工程热力学的联系与区别？
5
[ ] h = Q ( A(Tw − T∞ )) W (m2⋅o C)
—— 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
6、对流换热热阻：
q
Tw
Q = ΔT = ΔT
1 (hA) Rh
- Radiation
1、定义：物体转化本身的热力学能向外发射辐 射能的现象；凡物体都具有辐射能力
T
热流量是单位时间传递的热量；
Tw1
体现了传热的速率或快慢；
传热是一个过程，而非平衡态；
—— 这与热力学有区别
Tw2
Q
5、导热热阻：与直流电路的欧姆 定律 I=U/R 相似
Q
Tw1
Tw2
Q
=
λA
ΔT
δ
=
δ
ΔT
(λA)
[W ]
- Convection
1、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
航空宇航科学技术中的典型应用
燃气涡轮发动机热端部件强化冷却
发动机的热力过程 压缩过程 燃烧过程 膨胀过程
发动机理想的热力循环
2—3为气流在燃烧室中的等压 加热过程
3—5为绝热膨胀过程，其中： 3—4为气流在涡轮中的膨胀 4—5为气流在尾喷管中的膨胀
0—2为绝热压缩过程，其中： 0—1为气流在进气道中的扩压 1—2为气流在压气机中的增压
1-3 传热过程简介
1、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
T
辐射换热
1
对流换热
1
热传导
w2
2
固壁
复合传热过程 忽略辐射时
T2
假设传热过程处于稳态： q = Q A = h1(T f 1 − Tw1) ;
q = λ(Tw1 − Tw2 ) δ ;
q = h2 (Tw2 − T f 2 )
Q = λA ΔT [W]
δ
q = Q = λ ΔT Aδ
⎡W⎤ ⎢⎣ m2 ⎥⎦
Tw1
Tw2
Q：热流量，单位时间传递的热量[W]
q：热流密度，单位时间通过单位面
积传递的热量 [W ]m2
体会热力学
A：垂直于导热方向的截面积 [m 2 ] 中的热量与
δ : 平壁的厚度[m]
传热学中的 热流量区别
λ : 热导率（导热系数） [W (m ⋅ K )]
忽略辐射时
q=
Tf1 −Tf 2
1 +δ + 1
=
k (T
f
1
−
T
f
2
)
=
T
f
1
− 1
T
f
2
= Tf1 −Tf 2 rk
h1 λ h2
k
2、传热系数与传热热阻
[ ] k
=
1
1
+δ +
1
— 传热系数 W (m2 ⋅o C)
h1 λ h2
[ ] rk
=
1 k
=
1 h1
+δ λ
+
1 h2
— 单位面积传热热阻 m2 ⋅o C
(一) 热传导
19世纪初，兰贝特、毕渥、傅里叶都从固体一维导 热的实验研究入手开展研究，1804年，毕渥根据实验 提出了导热过程的本构公式：提高了对导热规律的认 识，只是粗糙了一点
傅里叶在进行实验研究的同时，十分注重数学工具 的运用，很有特色。1822年发表了著名的论著：热的 解析理论，成功地创建了导热理论
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：
Q = Gcp (T2 − T1) [W ]
流体中有温差 — 热对流必然同时伴随着热传导 2、对流换热：流体与固体壁间存在相对运动时的换热
注：对流换热与热对流有区别 ★
对流换热： 流体与固体 壁间的换热
对流换热与热对流不同，既有热对流，也有导热； 不是基本传热方式 ★
传热学
Heat transfer
张靖周
能源与动力学院
第一章 绪论
Introduction
1-1 概述
一、传热学学科简介 (1) 研究热量传递规律的一门科学
热量传递过程的推动力：温差 热力学第二定律：热量可以自发地由高温热源传 给低温热源。有温差就会有传热 热量传递的机理、规律、控制和分析方法
日常生活中的例子：
一、热传导（导热）- Conduction
1、定义：物体各部分之间不发生相对位移或两物体 间直接接触时，依靠分子、原子及自由电子等微观粒 子热运动而进行的热量传递现象
物质的属性；可以在固体、液体、气体中发生 2、导热的特点
物体直接接触,无相对位移 依靠分子、原子及自由电子等微观粒子热运动而 传递热量 在引力场下单纯的导热只发生在密实固体中 ★
在实验和分析的基础上，采用宏观和微细观相结 合的方法，发展出能够正确反映物理现象规律的数 理模型
采用数值模拟手段进行热现象的数值模拟研究， 进一步揭示物理现象本质
传热学发展简史
18世纪30年代首先从英国开始的工业革命促进了生 产力的空前发展。生产力的发展为自然科学的发展 成长开辟了广阔的道路 传热学这门学科就是在这种大背景下发展成长起来 的，理论体系不断完善 发展-创新 三种传热方式基本理论的确立经历了各自独特的历 程 挑战-突破
(W)
k越大，传热越好。若要增大 k，
可增大h1, λ, h2或减小δ
h的强化及增加k值的措施是传热学的重要内容之一
思考
同样是25℃的房子，为什么夏天可以穿衬衫， 而冬天却要穿毛衣？
传热学研究方法
实验研究 + 理论分析 + 数值模拟
通过实验观察与测试，深刻认识基本现象与规律、 积累第一手实验数据资料
自然界与生产过程到处存在温差—传热很普遍
人体为恒温体。若房间里气体的温度在夏天和 冬天都保持20度，那么在冬天与夏天、人在房 间里所穿的衣服能否一样？为什么？ 夏天人在同样温度（如：30度）的空气和水中 的感觉不一样。为什么？ 北方寒冷地区，建筑房屋都是双层玻璃，以利 于保温。如何解释其道理？夹层越厚越好？
强化传热和降低散热损失，实施能源综合利用以 及多能互补系统，能源利用方式的更新，都会给传 热分析带来新的具体问题
微电子、航空航天技术、光电子技术、微机电系 统（MEMS）、生物医学技术、激光武器、新一代 制冷系统等迫切需要解决微细尺度、复杂结构、微 重力、高热流密度、强变物性等条件下的传热传质 问题。已经成为国际传热界的研究热点
传热学与工程热力学研究的问题不同
铁块，M1 300oC
热力学：Tm , Q 热量
传热学：热量传递速率 Q 热流量
水，M2 20oC
T = f (x, y,z,τ), Q= f (τ)
应将热力学中的热量与传热学中的热流量区 别开来。前者的单位是焦耳，后者是瓦
1-2 热量传递的基本方式
热量传递基本方式：热传导、热对流、热辐射
⎜⎛ T2∗ ⎜⎝ T0∗
⎟⎞ ⎟⎠
=
⎜⎛ ⎜⎝
p2∗ p0∗
wk.baidu.com
⎟⎞(k −1) / k ⎟⎠
绝热压缩过程
燃气涡轮发动机涡轮前温度变化趋势
T3∗
传热研究面临的挑战
精确的传热分析模型 高效强化传热技术
飞行器红外隐身
气动加热与热防护系统
飞行器座舱空气调节系统
电子器件冷却
大规模集成电路的集成密度不断提高，电子器件每 平方厘米的功率已有70年代的10W左右提高到本世 纪初的100W量级以上
热导率表示材料导热能力大小；物性参数；实验确定
λ 金属 > λ 非金属固体 > λ 液体 > λ 气体
λ 纯铜 = 398 W ( m o C ) ; λ水 = 0.6W (m oC ) ;
λ 空气 = 0 .026 W ( m oC ) （ 20 o C ）
注：传热学中热流量的单位是[W]， 而非[J]； [W]= [J]/[s]
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 2、辐射换热：物体间靠热辐射进行的热量传递
注：辐射换热与热辐射有区别 ★
3、辐射换热的特点
(1) 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
(2) 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
3 1822年，法国数学家Fourier
傅里叶定律是根据热传导实验得到的纯属现象学的 一个定律，经过数学上的处理推广而得到的规律性总 结-------本构关系
T1 Δx
A T2
Q ∝ A T 1−T2 Δx
Q = λA T 1−T2
Δx
导热的基本定律
T
1822年，法国数学家Fourier：
Tw1 Tw2
二、传热学与工程热力学的关系
工程热力学：热能的性质、热能与机械能及 其他形式能量之间相互转换的规律
传热学：热量 Q 传递过程的规律 传热学以热力学第一定律和第二定律为基础
热量 Q 传递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。
热力学研究平衡态； 传热学研究过程和非平衡态
傅里叶被公认为导热理论的奠基人（启示）
在傅里叶之后，导热理论求解的领域不断扩大，雷 曼、卡斯劳、耶格尔、雅各布等人的工作
(二) 对流换热
流体流动的理论是对流换热理论的前提。1823年纳 维尔提出的流动方程可适用于不可压缩流体，1845年 经斯托克斯改进为N-S方程，完成了建立流体流动基本 方程的任务----求解困难 挑战
(2) 涉及到许多工程学科，是一门基础科学
传热学研究的背景和意义
随着工农业规模的发展，传热学是在20世纪初才从 物理学的热学部分独立出来而形成的专门学科，开始 自成系统地开拓与发展
20世纪80年代以来，我国在动力设备的大型化、核 动力开发与安全性研究、飞行器的发射与回收以及热 设备的节能等方面大力开展了导热、对流、辐射和复 杂几何形状及复杂边界条件耦合的传热过程的基础和 应用研究，取得了明显的经济效益
3、对流换热的特点： (1) 导热与热对流同时存在的复杂热传递过程； (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) 由于流体的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
4、对流换热的基本计算式
牛顿冷却公式（1701）
dTw
dτ
∝
(Tw
− T∞ )
Q = hA(Tw − T∞ ) [W]
(3) 无论温度高低，物体都在不停地相互发射电磁 波能、相互辐射能量；高温物体辐射给低温物 体的能量大于低温物体辐射给高温物体的能量 总的结果是热由高温传到低温
4、黑体：能全部吸收投射到其表面辐射能的物体。 或称绝对黑体。
黑体的辐射能力与吸收能力最强
5
-玻尔兹曼定律
黑体向外发射的辐射能：
[ ] Eb = σ bT 4 W m2
1880年雷诺进行了著名的雷诺实验 实验研究
1909-1915年努塞尔获得了有关无量纲数之间的原则 关系，有力地促进了实验研究求解对流换热问题的进 展。努塞尔成为发展对流换热理论的先驱
提高循环的最高温度是改善各种热能动力机械性 能最基本的技术途径
根据工程热力学理论，单位质量气体的理想循环功
[( ) ( )] w0 = CP T3∗ − T2∗ − T5∗ − T0∗
理想循环热效率为
η0
=1−
1
π ∗((k −1) / k )
c
π
∗ c
=
p2∗ /
p0∗
发动机的增压比
增压比的提高引起压气机出口温度的提高
q=Q A
[ ] = h(Tw − T∞ ) W m2
q
Tw
Q = hA(Tw − T∞ ) [W]
Q — 热流量[W]，单位时间传递的热量
q — 热流密度 [W ]m2
A — 与流体接触的壁面面积 [m2 ] Tw — 固体壁表面温度 [oC] T∞ — 流体温度 [oC]
[ ] h — 表面传热系数 W (m2⋅o C)
ΔT = Tw1 − Tw 2：平壁两侧壁温之差 [K ]
Q = λA ΔT [W]
δ
q = Q = λ ΔT Aδ
⎡W⎤ ⎢⎣ m2 ⎥⎦
4
Q
=
λA
ΔT
δ
[W]
λ= Q A ⋅ ΔT δ
[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)
[ ] Eb — 绝对黑体辐射力 W m2
T — 黑体表面的绝对温度（热力学温度）[K] σ b — 斯蒂芬-玻尔兹曼常数，5.67 ×10-8 W (m2K 4 )
实际物体辐射能力：低于同温度黑体
[ ] E = εσ bT 4 W m2
ε — 实际物体表面的发射率（黑度），0~1；
与物体的种类、表面状况和温度有关
压缩制冷装置
冷凝器中放热；蒸发器中吸热 空调系统调节温度和湿度：加热、制冷；加湿、除湿
(3) 研究领域非常活跃
国内
学术组织和刊物
工程热物理学会、航空学会、高校工程 热物理学会、动力工程学会…
国外
ASME，AIAA ，Int. HMT…
(4) 与热力学构成热工基础的两大分支
思考
传热学与工程热力学的联系与区别？
5
[ ] h = Q ( A(Tw − T∞ )) W (m2⋅o C)
—— 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
6、对流换热热阻：
q
Tw
Q = ΔT = ΔT
1 (hA) Rh
- Radiation
1、定义：物体转化本身的热力学能向外发射辐 射能的现象；凡物体都具有辐射能力
T
热流量是单位时间传递的热量；
Tw1
体现了传热的速率或快慢；
传热是一个过程，而非平衡态；
—— 这与热力学有区别
Tw2
Q
5、导热热阻：与直流电路的欧姆 定律 I=U/R 相似
Q
Tw1
Tw2
Q
=
λA
ΔT
δ
=
δ
ΔT
(λA)
[W ]
- Convection
1、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
航空宇航科学技术中的典型应用
燃气涡轮发动机热端部件强化冷却
发动机的热力过程 压缩过程 燃烧过程 膨胀过程
发动机理想的热力循环
2—3为气流在燃烧室中的等压 加热过程
3—5为绝热膨胀过程，其中： 3—4为气流在涡轮中的膨胀 4—5为气流在尾喷管中的膨胀
0—2为绝热压缩过程，其中： 0—1为气流在进气道中的扩压 1—2为气流在压气机中的增压
1-3 传热过程简介
1、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
T
辐射换热
1
对流换热
1
热传导
w2
2
固壁
复合传热过程 忽略辐射时
T2
假设传热过程处于稳态： q = Q A = h1(T f 1 − Tw1) ;
q = λ(Tw1 − Tw2 ) δ ;
q = h2 (Tw2 − T f 2 )
Q = λA ΔT [W]
δ
q = Q = λ ΔT Aδ
⎡W⎤ ⎢⎣ m2 ⎥⎦
Tw1
Tw2
Q：热流量，单位时间传递的热量[W]
q：热流密度，单位时间通过单位面
积传递的热量 [W ]m2
体会热力学
A：垂直于导热方向的截面积 [m 2 ] 中的热量与
δ : 平壁的厚度[m]
传热学中的 热流量区别
λ : 热导率（导热系数） [W (m ⋅ K )]
忽略辐射时
q=
Tf1 −Tf 2
1 +δ + 1
=
k (T
f
1
−
T
f
2
)
=
T
f
1
− 1
T
f
2
= Tf1 −Tf 2 rk
h1 λ h2
k
2、传热系数与传热热阻
[ ] k
=
1
1
+δ +
1
— 传热系数 W (m2 ⋅o C)
h1 λ h2
[ ] rk
=
1 k
=
1 h1
+δ λ
+
1 h2
— 单位面积传热热阻 m2 ⋅o C