传热基本原理
热传递热量通过流体的对流传递
热传递热量通过流体的对流传递热量传递是指热量从高温物体传递到低温物体的过程。
传热的方式有三种：传导、对流和辐射。
在介绍流体的对流传热之前，先了解一下传热的基本知识。
一、热传递的基本原理热传递是能量的传递方式，能量从高温物体到低温物体传递，使两者达到热平衡。
热传递的方式有传导、对流和辐射三种。
（一）传导传导是指通过物质内部的分子热振动传递热量的过程。
热量沿温度梯度从高温区域传递到低温区域。
传导率取决于物质的导热性质和温度梯度。
常见的固体和液体都能够传导热量。
（二）对流对流是指通过物体表面上的流体（比如液体或气体）的运动传递热量的过程。
对流分为自然对流和强制对流两种形式。
自然对流是指在温差的驱动下，流体由于密度的差异而形成的运动。
比如，加热后的空气密度减小，上升形成对流。
强制对流是指通过外部力（如风或泵）使流体运动，从而传递热量。
强制对流可以通过风扇或泵等设备来搅动流体，加速热量传递。
（三）辐射辐射是指通过电磁波将热量从发光物体传递到其他物体的过程。
辐射可以在真空中传递，无需介质传递。
常见的辐射形式有电磁波、红外线和可见光等。
二、流体的对流传热流体的对流传热是指通过流动的流体传递热量的过程。
流体的对流传热包括自然对流和强制对流。
（一）自然对流传热自然对流传热是指在温差作用下，流体通过密度的差异而产生的运动，从而传递热量。
自然对流传热的机理是流体受热后密度下降，体积膨胀，从而使流体向上运动。
同时，冷却后的流体密度增加，使流体向下运动。
形成这种循环运动的力称为浮力。
自然对流传热最常见的例子就是热气球。
在热气球中，空气被加热后变得轻，从而使热气球得以上升。
（二）强制对流传热强制对流传热是通过外部力（如风或泵）使流体运动，从而传递热量。
强制对流传热的机理是外部力搅动流体，使流体中的高温部分与低温部分混合，加速热量的传递。
在实际工程中，强制对流传热是非常常见的应用。
比如，利用风扇将空气吹向加热元件，加速热量传递。
传热器的工作原理及应用
传热器的工作原理及应用一、传热器的基本原理传热器是一种用于加热或冷却流体的设备，在工业和日常生活中广泛应用。
传热器的基本原理是利用热传导和对流，将热量从一个物体传递到另一个物体。
传热器通常由两个主要部分组成：管道或表面，以及对流流体。
热量从一个物体传递到另一个物体的方式有三种：传导、对流和辐射。
传热器主要利用传导和对流这两种方式。
1. 传导传导是指热量通过物体内部的分子间相互碰撞传递的过程。
当流体通过传热器的管道或表面时，热量会从高温区域传导到低温区域，通过分子间的碰撞将热量逐渐传递出去。
2. 对流对流是指通过流体运动传递热量的过程。
当流体在传热器内部流动时，热量会从流体中的高温区域通过对流传递到低温区域。
对流可以分为自然对流和强制对流两种形式。
自然对流是指流体由于密度差异形成的自然流动，如热空气向上升起。
强制对流则是通过外部设备，如风扇或泵，强制流体流动，加速热量的传递。
二、传热器的应用领域传热器在各个领域有广泛的应用，下面列举了几个常见的应用领域：1. 工业加热和冷却传热器在工业领域中被广泛用于加热和冷却流体。
例如，在化工工厂中，传热器被用来加热和冷却化学物质，以控制反应的温度。
在电站中，传热器用于冷却锅炉中的蒸汽，使其凝结为液体。
2. 汽车制造传热器在汽车制造中也起着重要的作用。
汽车发动机冷却器就是一种传热器，它将发动机冷却液与外界空气进行热交换，以保持发动机的正常工作温度。
3. 制造业在制造业中，传热器被广泛应用于热处理过程。
通过在传热器中加热或冷却工件，可以改变工件的物理和化学性质，从而实现对材料性能的改善。
4. 空调和制冷传热器在空调和制冷系统中起着重要的作用。
空调和制冷系统通过传热器将热量从室内空气或物体中移走，并将其排放到室外环境中，以实现冷却效果。
5. 太阳能领域在太阳能领域中，传热器被用来转移太阳能的热量。
太阳能热水器就是一种利用传热器来收集和储存太阳能热量的设备。
三、传热器的优点和注意事项1. 优点•传热器能够高效地传递热量，实现节能效果。
传热的原理结论是什么内容
传热的原理结论是什么内容传热的基本原理是热量自高温物体向低温物体传导,直到达到热平衡。
主要的结论有:1. 热传导遵循热力学第二定律,热量自发从高温流向低温,直到匀温。
2. 传热的三种基本方式:导热、对流和热辐射。
导热依靠分子间碰撞和晶体声子传递热量;对流通过流体运动进行热量传输;辐射通过电磁波传递热能。
3. 导热系数描述物体的导热能力。
导热系数越大,导热速率越快。
金属导热系数大,非金属和气体较小。
4. 对流系数与流体运动速率相关。
强迫对流系数大于自然对流。
增加流动速率可加快对流传热。
5. 辐射的主要因素是辐射率和温差。
黑体辐射率最大。
温差越大辐射传热越快。
6. 传热过程会遵循线性传热定律,传热速率与温差成正比。
7. 传热过程中会出现热阻,类似电路中的电阻。
复合传热按电阻相加法则计算热阻。
8. 不同介质间的接触传热follows接触传热定律,受接触面积、压力、介质性质等因素影响。
9. 传热速率与物体形状、Deprecated 和热物性参数有关。
可以通过改变这些因素来控制传热过程。
10. 传热方程描述传热时温度场随时间和空间的分布情况。
可以用来计算和预测传热过程。
11. 传热学理论广泛应用于工程实践,如建筑断热、化工设备热交换、电子散热等,都要考虑优化传热机理。
综上,传热学的核心是解析传热机制,找到控制和优化传热的方法。
无论是日常生活还是工业过程,合理利用和控制传热规律,都对energy 效率和效果至关重要。
运用传热原理可以使能量高效利用,也是设计和优化热系统的基础。
(完整PPT)传热学
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
传热的三种基本方式及其原理
传热的三种基本方式及其原理
答案：
传热的三种基本方式及其原理主要包括：
热传导：这是物质在无相对位移的情况下，物体内部具有不同温度或不同温度的物体直接接触时所发生的热能传递现象。
在固体中，热传导源于晶格振动形式的原子活动。
在非导体中，能量传输依靠晶格波（声子）进行；而在导体中，除了晶格波还有自由电子的平移运动。
热传导是介质内无宏观运动时的传热现象，在固体、液体和气体中均可发生，但严格而言，只有在固体中才是纯粹的热传导，而流体即使处于静止状态，其中也会由于温度梯度所造成的密度差而产生自然对流，因此，在流体中热对流与热传导同时发生。
热对流：这是由于温度不同的各部分流体之间发生相对运动、互相掺合而传递热能的过程。
热对流是热传递的重要形式，影响火灾发展的主要因素之一。
高温热气流能加热在它流经途中的可燃物，引起新的燃烧；热气流能够往任何方向传递热量，特别是向上传播，能引起上层楼板、天花板燃烧；通过通风口进行热对流，使新鲜空气不断流进燃烧区，供应持续燃烧。
热辐射：这是物体由于具有温度而辐射电磁波的现象。
一切温度高于绝对零度的物体都能产生热辐射，温度愈高，辐射出的总能量就愈大，短波成分也愈多。
热辐射的光谱是连续谱，波长覆盖范围理论上可从0直至∞，一般的热辐射主要靠波长较长的可见光和红外线传播。
由于电磁波的传播无需任何介质，所以热辐射是在真空中唯一的传热方式。
综上所述，传热的三种基本方式——热传导、热对流和热辐射——各有其独特的传热机理和应用场景，共同构成了热量传递的基本框架。
热传递的基本原理
热传递的基本原理热传递是指热量在物体之间传递的过程。
热传递的基本原理可以通过热传导、热对流和热辐射来解释。
热传导是由于分子之间的碰撞和相互作用引起的热量传递。
在物体的内部，热量通过固体材料的导热性质在分子之间传递。
导热的原理是分子以高频率振动，并将这种振动能量从一个分子传递到与其相邻的分子。
这种传递形式下，热量从高温物体的分子传递到低温物体的分子。
热导率是描述物体传导热传递性能的物理量。
热传导是在没有物质移动的情况下进行的。
热对流是指热量通过流体介质传递的现象。
当液体或气体被加热时，它们的密度会降低，使其较热的部分上升，而较冷的部分则下降。
这种上升和下降的运动形成了被称为对流的大规模流动。
对流传热发生在液体或气体中，因为其分子是自由移动的。
对流传热可以将热量迅速从高温区域传递到低温区域。
热对流是伴随着物质的移动而进行的。
热辐射是指物体通过放射电磁波的方式传递热量。
所有物体都以热辐射的形式向外发射能量。
热辐射是由于物体分子和原子的无规则振动引起的。
根据斯特藩-玻尔兹曼定律，热辐射的总发射功率与物体的温度的四次方成正比。
这意味着随着温度的升高，物体的热辐射功率会显著增加。
热辐射是通过真空或透明介质传输热量的唯一方式。
在现实世界中，热传递往往是这三种机制的组合。
例如，当我们烹饪食物时，热量会通过底部的热源通过热传导进入锅中的食物。
与此同时，由于食物的加热，液体中的热对流也开始。
同时，煮食过程中锅的外表面也会通过热辐射释放热量。
热传递的速率可以通过热传导率、对流传热系数和辐射传热系数来描述。
热传导率是物质传导热传递的能力，对流传热系数是描述液体或气体传导热的速度和效率的参数，而辐射传热系数是描述物体通过辐射传递热量的效果的参数。
需要注意的是，不同材料的热传导机制和速率可能不同。
例如，金属通常具有高热传导率，因为金属中的电子在分子之间快速传递热量。
相反，绝缘体如木材则具有较低的热导率，因为木材中的分子之间的电子传导能力较差。
传热的基本原理
传热的基本原理
传热是指热量从一个物体传递到另一个物体的过程。
热量传递可以通过三种基本途径发生：传导、对流和辐射。
传导是指热量通过物质内部的分子或离子的振动和碰撞来传递的过程。
当一个物体的一部分受热时，其分子通过振动和碰撞将能量传递给周围的分子，从而逐渐使整个物体达到热平衡。
传导的速率取决于物体的导热性质，即物体的热导率。
热导率越高，传导速率越快。
对流是指流体（气体或液体）的传热过程。
当一个物体受热时，周围的流体也会受热并产生密度变化，从而形成对流流动。
对流能够有效地传递热量，因为流体的流动会带走热量并将其传递到其他地方。
对流的速率取决于流体的热扩散性质和流体的流动性质。
辐射是指热量以电磁波的形式传递，无需通过物质进行传导或对流。
所有物体都会辐射热量，其强度取决于物体的温度和辐射特性。
辐射热量可以在真空中传递，也可以在透明的介质（例如空气或玻璃）中传递。
在实际情况中，传热往往是以上三种方式的综合作用。
例如，在烹饪中，热量通过盖子底部的传导传递给锅内的食物，然后通过对流将热量均匀分布到整个食物中。
而太阳的热量则通过辐射传递到地球表面，然后通过导热和对流进一步分布到大气层和海洋中。
了解传热的基本原理对于很多日常生活和工程应用都非常重要。
通过控制传热过程，我们可以更好地设计和改进热交换设备、节能系统以及热管理系统，从而提高能源利用效率，减少能源消耗。
传热原理讲的什么
传热原理讲的什么
传热原理是指热能在物体之间传递的规律和方式。
热传递是在温度不同的物体之间，由温度高的物体向温度低的物体自发地传递热量的过程。
传热原理涉及的几种传热方式有：热传导、热对流和热辐射。
首先，热传导是通过物体内部分子的热运动传递热量的过程。
当两个相邻的物体温度不同时，由于分子热运动的不同，温度高的物体分子运动剧烈，分子之间碰撞更频繁，使分子间的热量不断传递，最终达到热平衡。
但如果物体内部是导热差的，热传导则会受到阻碍。
其次，热对流是通过物质内部流体的流动传递热能的现象。
当物体表面有液体或气体流动时，热能就会随着流动的介质进行传递。
例如，在散热器中，风吹过金属鳍片，空气与金属鳍片接触就变得非常丰富，传热效率就更高，从而迅速降低了金属鳍片中的热量。
最后，热辐射是指由物体表面发射的电磁波传递能量的过程。
所有物体都会以电磁波的形式发射热辐射，但这种热辐射的强度随着温度的升高而增加。
较高的温度将导致更多的热辐射冲向周围环境，进一步增加了热传递。
总的来说，传热原理对于实际生活中的很多领域都是至关重要的。
例如，在构建高效建筑物和汽车发动机冷却器的过程中，了解传热原理是必要的。
通过掌握这
些传热原理，我们可以更好地设计和生产能够更有效地传递和控制热量的产品和设备。
传热的原理
传热的原理
传热是指热量从一个物体传递到另一个物体的过程。
它可以通过三种方式进行：传导、对流和辐射。
传导是通过物质内部的分子间碰撞传递热量的过程。
当物体的一部分受热时，它的分子开始振动更加激烈，这些振动会传递给相邻的分子。
这样，热量会从高温区域沿着物质的温度梯度逐渐传导到低温区域。
传导的速率取决于物质的导热性能，例如金属通常具有较高的导热性能，而绝缘材料则通常具有较低的导热性能。
对流是指通过流体的运动来传递热量的过程。
当物体受热时，流体会受热膨胀，密度减小，从而形成一个上升的热对流流动。
这种流动会将热量从高温区域带到低温区域。
对流传热的速率取决于流体的性质、流动速度和物体的表面特性。
辐射是指通过电磁波传递热量的过程。
所有物体都会辐射热能，其辐射的电磁波频率和强度取决于其温度。
这种电磁波可以穿过真空和透明介质，并在接触到其他物体时被吸收或反射。
当热辐射被吸收时，能量被转化为热量。
辐射传热的速率取决于物体的温度、表面特性和辐射的波长。
这三种传热方式通常同时存在，并相互影响。
对于大多数热传递过程，它们是同时进行的，但某一特定方式可能会占主导地位。
了解和控制传热过程对于许多工程和科学应用都至关重要。
第三章 热量传递的基本原理
2
d T 1 dT + = 0 2 dr r dr
• 导热问题的完整数学描述 无内热源、常物性、稳态一维问题的导热 微分方程 2
由
d t =0 2 dx
得
dt = c1 dx
得
t = c1 x + c2
问题不能确定，需有定解条件： 〈1〉 初始条件：τ = 0 时的温度分布 t τ = 0 =f (x,y,z) 〈2〉 边界条件：边界上的温度分布或换热条 件。
即 边界条件：
x
d 2t =0 2 dx
x = 0 t = t1 ; x = δ t = t 2
数学描述
d 2t =0 2 dx x = 0 , t = t1 x = δ , t =t 2
t = c1 x + c2
c2 = t1
温度分布
c1 =
t 2 − t1
δ
t=
dt dx
t 2 − t1
δ
x + t1
μ↑
Re ↓
h↓
4、换热表面的形状、大小、位置 壁面形状、位置形状(平板,圆管)、位置(横 放、竖放、管内、管外)
5、流体有无相变 有相变（沸腾或凝结），流体温度基本保持不 变，流体与壁面的换热量等于吸收或放出的汽化潜 热。有相变比无相变时换热系数大很多。 珠状凝结比膜状凝结换热系数大得多。
综上所述
动力消耗大
δ ↓ h↑
3、流体的物理性质
流速：V↑ h↑ V=0 无对流 物性－表征物质物理特性的物理量 密度，粘性，热导率，比热等 其他条件相同时，不同的流体换热量不 同，就是因为物性不同
λ的影响：
化学工程中的传热原理
化学工程中的传热原理传热是化学工程中的重要环节，它涉及到热量的传递和分布，对于生产过程的效率和产品质量都有着重要的影响。
在化工工艺中，传热可以通过多种方式实现，包括传导、对流和辐射。
本文将介绍化学工程中的传热原理及其应用。
一、传热的基本原理传热是热量从一个物体传递到另一个物体的过程。
在化学工程中，传热主要是通过传导、对流和辐射实现的。
1. 传导传导是指热量在固体或液体中通过分子间的碰撞传递的过程。
它的基本原理是高温物体的分子具有更大的动能，与周围分子碰撞后将能量传递给周围分子，使温度逐渐均匀分布。
化工设备中常见的传热方式包括热交换器和管壳式换热器等。
2. 对流对流是指热量通过流体传递的过程。
在对流传热中，热量通过流体的湍流或边界层传递，使得流体的温度发生变化。
对流传热可以分为自然对流和强制对流两种方式。
自然对流是指热量通过密度差引起的流体的浮力传递，如天然对流换热器；而强制对流则是通过外力驱动流体循环，如泵驱动的强制对流传热器。
3. 辐射辐射是指由于温度差引起的热辐射传递。
它不需要介质进行传递，可以在真空中传递热量。
化学工程中常见的辐射传热设备包括热辐射干燥器和辐射加热器等。
二、传热原理的应用传热原理在化学工程中有着广泛的应用，主要体现在以下几个方面。
1. 温度控制在化工生产过程中，温度的控制是确保产品质量的关键。
通过传热设备，可以将热量从高温区域传递到低温区域，实现温度的控制。
例如，在反应釜中，通过传热装置将热量从反应区域散出，保持反应温度的稳定。
2. 热交换热交换是将热量从一个流体传递到另一个流体的过程。
通过传热设备，可以将热量从废气、废水等余热中回收，用于预热或加热其他介质，提高能源利用效率。
例如，热交换器可以将废气中的热能回收，用于加热冷却水或其他需要加热的介质。
3. 蒸发和干燥在化学工程中，常常需要将溶液中的溶质从溶液中分离出来。
传热原理可以应用于蒸发和干燥过程中，通过传热设备将液体中的水分蒸发出来，得到所需的干燥产物。
简述三种传热基本方式及其传热基本原理。
简述三种传热基本方式及其传热基本原理。
传热是研究物质之间热量转移的过程，它是众多物理学领域的重要组成部分。
对于很多行业和应用来说，从工程、医学到农业、环境等领域，热的传递是需要研究和掌握的。
传热一般基于三种基本机制，它们分别是对流传热，辐射传热和传导传热。
本文将简要介绍这几种传热机制及其基本原理。
第一，对流传热。
对流传热是指热量通过流体（气体和液体）的流动而传递，从而到达另外一个位置。
热导率通常被定义为单位时间内单位面积的温度差，即热通量除以温度差。
气体和液体都有比较低的热导率，但它们有较高的热容和热扩散系数。
对流传热的速度和效率取决于流体的速度和流动形态，以及其携带热量的能力。
第二，辐射传热。
辐射传热是指在真空中或介质中通过电磁波的传递而传热的一种现象。
辐射传热的基本原理是光和电磁波的波动，与传导传热和对流传热不同，它不需要介质传递热量。
因此，在真空中，只有辐射传热才能将热量传递到另一个物体。
当一个物体温度较高时，它会辐射出较高频率的热电磁波，这些波照射到另一个物体上，会导致该物体表面颗粒和分子的运动，以此来吸收热量。
第三，传导传热。
传导传热是物质内部微观分子的热量传递。
传热时，热量沿着物体的一个方向从高温区域到低温区域传递。
传导传热时，热量通过固体或液体中的分子运动，以及分子之间的能量传递来传递热量。
在传导传热过程中，物质往往会受到热源和外部环境温度的影响，而导致温度差异，从而产生热流。
综上所述，对流传热、辐射传热和传导传热是三种传热基本机制。
理解这些机制及其原理可以帮助研究人员在众多行业和领域进行更好的研究和应用。
传热原理及传热设备
传热原理及传热设备一、传热原理传热是物质内部或不同物质之间能量传递的过程，可以分为传导、对流和辐射三种方式。
1. 传导传导是指热量通过固体物质的分子传递，分为导热和扩散两种方式：•导热：热量通过物质中的导热子（如电子、电子空穴、振动子等）传递，是固体传热的主要方式。
导热能力与物质的热导率有关。
•扩散：热量通过物质中的不同分子在热运动中的传递，是固体和气体传热的主要方式。
2. 对流对流是指通过流体（液体或气体）介质的热量传递，通常包括自然对流和强制对流两种方式：•自然对流：由于热的浮力作用，流体的循环产生热量传递，如水的烧沸过程中产生的对流。
•强制对流：通过外界力（如风扇、泵等）的作用引起流体的流动，加快热量传递。
3. 辐射辐射是指通过电磁波辐射的方式进行热量传递，不需要介质参与。
辐射传热主要是通过发射和吸收辐射能量来传递热量。
材料的辐射能力与其温度、表面特性有关。
二、传热设备传热设备是用于实现热量传递的装置，根据传热方式的不同，可以分为传导传热设备、对流传热设备和辐射传热设备。
1. 传导传热设备传导传热设备主要用于传导传热方式的应用，常见的设备包括：•散热片：通过扩大表面积，提高固体材料与周围介质之间的传热效率。
•导热管：利用高热导率的材料，在内外两端形成热媒介传递热量。
•热交换器：将两个介质间的热量进行传递，常用于工业生产过程中的冷却和加热。
2. 对流传热设备对流传热设备主要用于对流传热方式的应用，常见的设备包括：•换热器：通过在不同介质之间设置换热管，实现热量的传递和交换。
•冷凝器：将气体或蒸汽冷却成液体，通过换热器进行热量传递。
•散热器：利用风扇或水冷装置将设备散发的热量传递到空气或水中。
3. 辐射传热设备辐射传热设备主要用于辐射传热方式的应用，常见的设备包括：•太阳能集热器：利用反射板和辐射板将太阳能转化为热能。
•电炉：通过电能转化为热能，并通过辐射进行热量传递。
三、传热设备的选择考虑因素在选择传热设备时，需要考虑以下因素：1.传热效率：传热设备的传热效率高低直接影响到能源利用效率和使用成本。
传热原理介绍
传热原理1 传热：传热，即热量的传递，是自然界中普遍存在的物理现象。
凡是有温度差存在的物系之间，就会导致热量从高温处向低温处的传递的传热过程。
解决传热问题，都需要从总的传热速率方程出发，即：式中：Q--冷流体吸收或热流体放出的热流量，W；K--传热系数，A--传热面积，；--平均传热温差，℃。
传热的基本方式根据热量传递机理的不同，传热基本方式有三种，即热传导、对流和辐射。
·热传导：热传导又称导热。
是指热量从物体的高温部分向同一物体的低温部分、或者从一个高温物体向一个与它直接接触的低温物体传热的过程。
·对流传热：对流传热是依靠流体的宏观位移，将热量由一处带到另一处的传递现象。
在化工生产中的对流传热，往往是指流体与固体壁面直接接触时的热量传递。
·辐射传热：又称为热辐射，是指因热的原因而产生的电磁波在空间的传递。
物体将热能变为辐射能，以电磁波的形式在空中传播，当遇到另一物体时，又被全部或部分地吸收而变为热能。
作为换热设备，我们主要关心的热传导和对流传热。
对流传热大多是指流体与固体壁面之间的传热，其传热速率与流体性质及边界层的状况密切相关。
如图在靠近壁面处引起温度的变化形成温度边界层。
温度差主要集中在层流底层中。
假设流体与壁面的温度差全部集中在厚度为δ1'的有效膜内，该膜既不是热边界层，也非流动边界层，而是一集中了全部传热温差并以导热方式传热的虚拟膜。
对流传热速率方程可用牛顿冷却定律来描述，该定律是一个实验定律：2 对流传热：对流传热大多是指流体与固体壁面之间的传热，其传热速率与流体性质及边界层的状况密切相关。
如图在靠近壁面处引起温度的变化形成温度边界层。
温度差主要集中在层流底层中。
假设流体与壁面的温度差全部集中在厚度为δ1'的有效膜内，该膜既不是热边界层，也非流动边界层，而是一集中了全部传热温差并以导热方式传热的虚拟膜。
对流传热速率方程可用牛顿冷却定律来描述，该定律是一个实验定律：对两侧流体，均可使用牛顿冷却定律，即：Q=αAΔt式中：Q----对流传热的热流量，W；A----对流传热面积，m2;Δt----壁面温度与壁面法向上流体的平均温度之差，K；α----比例系数，称为表面传热系数，W/（m2.K）对流传热过程的计算，归结为如何获取。
热力学中的热传递过程
热力学中的热传递过程热力学是研究能量转移与转化的科学，其中热传递是热力学的一个重要概念。
热传递是指由高温物体到低温物体的热量传递过程，它是自然界中普遍存在的现象。
本文将介绍热力学中的热传递过程，并探讨其基本原理和影响因素。
一、热传递的基本原理热传递是通过能量的传递来实现的，它遵循热量由高温到低温的原则，即热量会从高温物体传递到低温物体，直到两者温度达到平衡。
根据热传递的基本原理，我们可以得到以下几个重要的热传递方式：1. 热传导：热传导是一种通过物质分子的热点传递热量的过程。
当两个物体接触时，它们之间的热传导会导致热量的传递，直到两个物体达到热平衡为止。
热传导的速率受到物质的热导率、温度差和物体间的接触面积等因素的影响。
2. 辐射传热：辐射传热是指物体通过辐射的方式传递热量。
所有温度高于绝对零度的物体都会辐射热量，无论是否有物质存在，因为辐射传热不需要物质作为传热媒介。
辐射热量的传递速率与物体的发射率、温度差和表面积等因素有关。
3. 对流传热：对流传热是指通过流体（气体或液体）的流动实现热量传递。
当物体表面的流体与物体接触时，流体会带走物体表面的热量并进行对流传热。
对流传热的速率受到流体的流速、温度差和物体表面积等因素的影响。
二、影响热传递的因素热传递的速率受到多种因素的影响，下面将详细介绍几个重要的影响因素：1. 温度差：温度差是影响热传递速率的主要因素之一。
温度差越大，热传递速率越快。
因此，当需要加快热传递速率时，可以通过增加温度差来实现。
2. 界面特性：界面特性包括接触面积、物质的界面状态和热导率等因素。
增大接触面积可以增加热传导和对流传热的效果，从而提高热传递速率。
而材料的热导率越大，热传导的速率也越快。
3. 界面条件：界面条件包括对流传热中的流体流速和物体表面质量等因素。
当流体流速增加时，对流传热的速率也会增加。
而物体表面的光洁度和形状会影响辐射传热的效果，因此在实际应用中需要注意优化物体的表面条件。
传热学基本原理及工程应用
传热学基本原理及工程应用传热学基本原理1三种热传递方式的特点和基本定律1）导热特点：从宏观的现象看，是因物体直接接触，能量从高温部分传递到低温部分， 中间没有明显的物质迁移。
导热基本定律是由法国物理学家傅里叶于 1822年通过实验经验的提炼、运用数学方法式中：'为导热热流量（W ），单位时间内通过某一给定面积的热量；A 为与热流方向2 垂直的面积（m ）； dT/dx 表示该截面上沿热流方向的温度增量，简称为温度梯度（ K/m ）; '是比例系数，称为导热系数或导热率［W/（m x K ）］，它是物体的热物性参数。
其值的大小 反映了物体导热能力的强弱；公式右边的“ -”号表征热流方向与温度梯度方向相反，2） 热对流 热对流是指由于流体的宏观运动使物体不同的流体相对位移而产生的热量传递现象。
特 点：只能发生在流体中； 必然伴随有微观粒子热运动产生的导热。
对流换热是指流体与固体 表面之间的热量传递。
热对流换热的基本定律是英国科学家牛顿（Newton ）于1701年提出的牛顿冷却定律：流体被加热时， =hA （T w -T f ）流体被冷却时，二 hA （T f 讥）式中：'为对流换热热流量（W ）； Tw 和Tf 分别表示壁面温度和流体温度（C 或K ）；2 2 A 为固体壁面对流换热表面积 （m ）； h 为对流换热系数，也称表面传热系数 W /（m «）］。
h 不是物性参数，其值反映了对流换热能力的大小，与换热过程中得许多因素有关。
3） 热辐射热辐射：由于物体内部微观粒子的热运动（或者说由于物体自身的温度） 而使物体向外 发射辐射能的现象。
在热量传递方式上，热辐射与热传导和热对流相比具有许多固有的特点：热辐射无需物体直接接触，可以在无中间介质的真空中传递，并且真空度越高，热辐 演绎得出，也称傅里叶定律: dTdx射传递效果越好。
在传递过程中伴随着能量形式的转换，即发射时将热能转换为辐射能，而被吸收时又将辐射能转换为热能。
第3章 热传递的基本原理
第三章 热传递的基本原理
3-1 导热
一、导热的基本概念 当物体内部或相互接触的物体间存在温 度差时，热量从高温处传到低温处的过程称 为导热或热传导。
①定义：在没有质点相对位移的情况下，当物体内部 具有不同温度，或不同温度的物体直接接触时，所发 生的热能传递现象。
这种固体壁面同时存在对流和辐射换 热的过程称为复合换热。
3-4 传热过程与换热器
二、换热器 1．换热器的类型 换热器是实现冷热流体热量交换的设备。 按其工作原理，火电厂中的换热器一般可 分为混合式、表面式和再生式三类。
3-4 传热过程与换热器
二、换热器
2．换热器内冷热流体的相对流向
3-4 传热过程与换热器
2．削弱传热
削弱传热一般用于减少热力设备及热 力管道对环境的散热，且通过敷设隔热层的 办法来实现。 石棉、珍珠岩、矿渣棉等各类制品，是 电厂中广泛采用的隔热保温材料。
多层平壁导热
3-1 导热
对于多层的 圆筒壁仍然可以 利用热阻来求得 导热量、热流密
度，大家想一想
单层圆壁筒的导 热电阻如何求得？
3-2 对流换热
一、对流换热的概念及其类型 当温度不同的各部分流体之间产生宏观的相对运 动时，各部分流体因相互掺混所引起的热量传递过 程，称为热对流。流动着的流体与其相接触的固体 壁面之间的热量传递过程称为对流换热。对流换热 时，流体内部各部分流体之间存在着热对流，并同 时伴有热传导对流换热是热对流和热传导综合作用 的结果。
3-1 导热
数学表达式： q=-λdt/dx （W/m2） q—单位时间通过导体单位面积上的热量, 又称为热流密度; λ — 为导热系数；导热系数的大小取决 于物质的种类和温度;
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。
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一、传导传热的基本方程式
导热基本方程式，即博立叶定律。
q Q / F dt
（W/m2）
dn
式中：Q — 沿n方向的热流量(w)；
(1-6)
q — 热流密度(W／m2)；
F — 与热流方向垂直的传热面积(m2)；
λ— 比例系数，称为热导率[W/(m．℃)]
dt — 温度梯度(℃／m)，负号表示热流方向与温度梯
为了求出通过这一平壁炉墙的热流密度，在平壁内取 一厚度为dx的单元薄层，设其两侧的温度差为dt，根据傅立 叶定律，通过这一单元薄层的热流密度
分离变量后积分得
q dt
dx
t2
dt
s qdx
t1
0
t1
t2
q
s
故热流密度：
q t1 t2 s
（W/m2） (1-8)
若平壁炉墙的面积为F，而且内外表面积相等，
t f x,
(1 - 2)
如果物体各点温度不随时间变化称为稳定温度场。这 时温度分布函数简化为：
t f (x, y, z)及 t 0
(1 - 3)
如果物体各点的温度随时间的变化而变化，此时的温 度场称不稳定态温度场，这种传热过程叫不稳定态传热。如 升温状态下炉壁的传热。
2、温度梯度
等温面：在温度场内，同一时刻具有相同温度各点连接
当F2 /F1≤2时，用算术平均面积，即
F F1 F2
(m2) (1-10)
2
当F2 /F1 >2时，用几何平均面积，即
F F1.F2
(m2) (1-11)
式中：F1、F2 — 分别为单层平壁炉墙的内、
外表面积 (m2)。
2、多层平壁炉墙的稳定导热
一般热处理炉的炉墙，大多为两层或三层 不同材料砌成的(图1—2)，设炉墙界面温度依次 为 t1、t2、t3、t4(t1＞t2＞t3＞t4)， 各 层 厚 度 为 s1、s2、s3，各层间紧密接触。各层的热导率用 λ1、λ2、λ3表示。
在稳定态导热时，通过平壁炉墙各层的热流或 热流密度应相等。
根据式(1—8)可分别写出通过各层的热流密度：
第一层： 第二层： 第三层：
q
1
s1
(t1
t2
)
q
2
s2
(t 2
t3 )
q
3
s3
上述三个方程．可求出三个未知量q、
t2 和 t3， 由 于 λ 是 温 度 的 函 数 ， 由 上 页 式 (a)∼(c)经运算得：
三、热流和热流密度
热流：单位时间内由高温物体传给低温物体的热量叫 热流或热流量，用Q表示，单位为W，即J/s。
热流密度：单位时间内通过单位传热面积的热流，称为
热流密度，用q表示，单位为W/m2，即
q Q/F
（W/m2）
(1 - 5)
热流、热流密度都为向量，其方向与温度梯度方向相反。
§l-2 传导传热
dn
度方向相反。
二、热导率
为在单位时间内，每米长温度降低1℃时，单
位 面 积 能 传 递 的 热 流 量 。 用 λ 表 示 ， 单 位 为 w／
(m·℃)。
材料的热导率与温度的变化呈线性关系，即
t 0 bt
(1—7)
式中：λt—— t℃时材料的热导率；
λ0—— 0℃时材料的热导率；
b ——材料的热导率温度系数，因材料而
q
t1 t4
s1 s2 s3
1 2 3
(W/m2) (1-12)
同理，n层平壁炉墙的导热公式
q
t1 tn1
s1 s2 ... sn
(W/m2) (1-13)
1 2
n
若多层炉墙的总热阻已知，则各层间的界面温
成的面。
温度梯度：物体(或体系内)相邻两等温面间的温度差
Δt与两等温面法线方向的距离Δn的比例极限。用下式来表
示：
lim gradt
t t
n0 n n
（℃/m）
(1 - 4)
温度梯度是表示温度变化的一个向量，其数值等于在和
等温面相垂直的单位距离上温度变化值，并规定由低到高为
正，由高到低为负。
传热基本原理
本章重点研究热处理炉内的传热问题，为炉子设 计、制造、操作及节能打好理论基础。
§1-1 基本概念 传热或换热: 热量从一物体传向另一物体或由 同一物体的某一部分传向另一部分的过程。 热处理炉内进行的热传递过程尽管比较复杂， 但也是传导、对流、辐射三种基本形式组成的综合 传热过程。
一、传热的基本形式 1、传导传热 温度不同的接触物体间或一物体中各部 分之间热能的传递过程。 2、对流传热 流体在流动时，流体质点发生位移和相 互混合而发生的热量传递。
则在1小时内通过F面积所传导的热流量
Q qF t1 t2 s
（W） (1-9)
F
在上两式中，s/λ为单位面积的平壁热阻，
s/（λF）是面积为F的平壁热阻。由此可见，热流
量与温度差(t1-t2)成正比，与热阻s/（λF）成反比。
实际的平壁炉墙(如箱式炉炉墙)面积并非很 大，而且其内外表面积也不相等，因而它的导热 面是变化的。这时上式中的导热面积应该用平均 面积代替，一般按如下方法近似计算。
二、温度场与温度梯度
1、温度场
温度场是描述物体中温度的分布情况，它是空间坐标和
时间坐标的函数，即：
t f x, y, z,
式中：x,y,z — 该点的空间坐标；
(1 - 1)
τ— 时间坐标。
这个函数叫温度场函数。若物体的温度沿x、y、z三个
方向都有变化，称三向温度场；若只在一个方向上有变化，
则称单向温度场，即：
异。
在实际计算中，为简化计算过程，一般取物 体算术平均温度下的热导率代表物体热导率的平 均值。
均0b均 t
式中 t均 —平均温度（℃），
t均＝t1
2
t
2
三、平壁炉墙上的导热 1、单层平壁炉墙的稳定导热 设单层平壁炉墙(图1-1)，其壁厚为s，材料 的热导率λ不随温度变化，表面温度分别为t1和 t2(t1＞t2)，并保持恒定。若平壁面积是厚度的 8∼10倍时，可忽略端面导热的影响，误差小于1 ％。平壁温度只沿垂直于壁面x轴方向变化，所 以它是单向稳定态导热问题。
3、辐射传热
辐射：任何物体在高于热力学零度时，都会不 停地向外发射粒子(光子)的现象。
辐射传热：辐射不需任何介质。物体间通过辐 射能进行的热能传递过程。
传热过程中伴随着能量的转化，即从热能到辐 射能以及从辐射能又转化为热能。
如果系统中有两个或两个以上温度不同的物体， 它们都同时向对方辐射能量和吸收投射于其上的辐 射能量。它们之间由于相互辐射而发生的热量传递 过程，称为辐射传热或辐射换热。