上海理工大学《传热学》 考研复习5PPT课件
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传热学PPT学习课件PPT教案
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气膜冷 却
气膜冷却基本原理是：从高温环境的 壁面上 的孔向 主流引 入二次 气流（ 冷却工 质或射 流）， 这股冷 气流在 主流的 压力和 摩擦力 作用下 向下游 弯曲， 附着在 壁面一 定区域 上，形 成温度 较低的 冷气膜 将壁面 同高温 燃气隔 离，并 带走部 分高温 燃气， 从而对 壁面起 到良好 的冷却 保护作 用。
空气 0.026 W (m C ) （20 C）
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(6) 一维稳态导热及其导热热阻 如图所示，稳态 q = const，于是积分Fourier定
律有：
q Φ dt
A
dx
定积分
W m 2
t
dx
tw1
dt
Q
tw2
q dx tw2 dt q tw1 tw2 0
。 解：参见前图及一维稳态导热公式有：
第23页/共66页
铜：
q tw1 tw2 375 300 100 1.5106 W m2
0.05
钢： q tw1 tw2 36.4Im 300N a 10o 0g 1e .46105 W m2
0.05
铬砖 ：
q tw1 tw2 2.32 300 100 9.28103 W m2
—— 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。表征对流传热过程强弱的物理量
影响h因素：流速、流体物性、壁面形状大小等 强调：表面传热系数与导热系数的区别 a) 单位上的区别 [W/( m K)]～ [W/( m2 K)] b) 表面传热系数不是一个物性参数，它不仅取决于流体
文字表述：在导热现象中， 单位时间内通过给定截面的 热流量，正比于该截面方向 上的温度变化率和截面面积 ，而热量传递的方向则与温 度升高的方向相反。
气膜冷 却
气膜冷却基本原理是：从高温环境的 壁面上 的孔向 主流引 入二次 气流（ 冷却工 质或射 流）， 这股冷 气流在 主流的 压力和 摩擦力 作用下 向下游 弯曲， 附着在 壁面一 定区域 上，形 成温度 较低的 冷气膜 将壁面 同高温 燃气隔 离，并 带走部 分高温 燃气， 从而对 壁面起 到良好 的冷却 保护作 用。
空气 0.026 W (m C ) （20 C）
第21页/共66页
(6) 一维稳态导热及其导热热阻 如图所示，稳态 q = const，于是积分Fourier定
律有：
q Φ dt
A
dx
定积分
W m 2
t
dx
tw1
dt
Q
tw2
q dx tw2 dt q tw1 tw2 0
。 解：参见前图及一维稳态导热公式有：
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铜：
q tw1 tw2 375 300 100 1.5106 W m2
0.05
钢： q tw1 tw2 36.4Im 300N a 10o 0g 1e .46105 W m2
0.05
铬砖 ：
q tw1 tw2 2.32 300 100 9.28103 W m2
—— 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。表征对流传热过程强弱的物理量
影响h因素：流速、流体物性、壁面形状大小等 强调：表面传热系数与导热系数的区别 a) 单位上的区别 [W/( m K)]～ [W/( m2 K)] b) 表面传热系数不是一个物性参数，它不仅取决于流体
文字表述：在导热现象中， 单位时间内通过给定截面的 热流量，正比于该截面方向 上的温度变化率和截面面积 ，而热量传递的方向则与温 度升高的方向相反。
传热学考试复习课件
速度场和温度场由对流换热微分方程组确定：
连续方程、动量守恒方程、能量守恒方程
对流换热过程微分方程式
hx 取决于流体热导系数、温度差和贴壁流体的温度梯度
*
对流换热的影响因素
对流换热是流体的导热和对流两种基本传热方式共同作用的结果。其影响因素主要有以下五个方面： (1)流动起因; (2)流动状态; (3)流体有无相变; (4)换热表面的几何因素; (5)流体的热物理性质
传热学
(1) 研究热量传递规律的科学，具体来讲主要有热量传递的机理、规律、计算和测试方法
(2) 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 温差是热量 传递的推动力
*
漫表面(漫射表面)：指发射或反射的定向辐射强度与空间方向无关, 辐射强度在空间各个方向上都相等.
灰表面(灰体) — 实际物体的理想化; 其光谱发射率 和光谱 吸收率 与波长无关
*
灰体的吸收率与波长有关吗？ 灰体吸收比都是同一个常数。其发射和吸收辐射与黑体在形式上完全一样，只是减小了一个相同的比例。 灰表面的热阻: 与表面粗糙度，表面尺寸 ，表面材料有关
*
传热学与工程热力学的关系
(1) 热力学 + 传热学 = 热科学
系统从一个平衡态到另一个平衡态的过程中传递热量的多少。
关心的是热量传递的过程，即热量传递的速率。
*
导热 Conduction
*
1 导热的基本定律：傅立叶定律
：热流量，单位时间传递的热量[W]； A：垂直于导热方向的截面积[m2]； ：导热系数（热导率）[W/( m K)] ? 热流矢量与温度梯度的关系? 成正比，方向相反
*
导热系数
连续方程、动量守恒方程、能量守恒方程
对流换热过程微分方程式
hx 取决于流体热导系数、温度差和贴壁流体的温度梯度
*
对流换热的影响因素
对流换热是流体的导热和对流两种基本传热方式共同作用的结果。其影响因素主要有以下五个方面： (1)流动起因; (2)流动状态; (3)流体有无相变; (4)换热表面的几何因素; (5)流体的热物理性质
传热学
(1) 研究热量传递规律的科学，具体来讲主要有热量传递的机理、规律、计算和测试方法
(2) 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 温差是热量 传递的推动力
*
漫表面(漫射表面)：指发射或反射的定向辐射强度与空间方向无关, 辐射强度在空间各个方向上都相等.
灰表面(灰体) — 实际物体的理想化; 其光谱发射率 和光谱 吸收率 与波长无关
*
灰体的吸收率与波长有关吗？ 灰体吸收比都是同一个常数。其发射和吸收辐射与黑体在形式上完全一样，只是减小了一个相同的比例。 灰表面的热阻: 与表面粗糙度，表面尺寸 ，表面材料有关
*
传热学与工程热力学的关系
(1) 热力学 + 传热学 = 热科学
系统从一个平衡态到另一个平衡态的过程中传递热量的多少。
关心的是热量传递的过程，即热量传递的速率。
*
导热 Conduction
*
1 导热的基本定律：傅立叶定律
：热流量，单位时间传递的热量[W]； A：垂直于导热方向的截面积[m2]； ：导热系数（热导率）[W/( m K)] ? 热流矢量与温度梯度的关系? 成正比，方向相反
*
导热系数
传热学完整课件PPT课件
原子、分子在其平衡位置附近的振动产生的）
的作用。
说明：只研究导热现象的可宏编观辑课规件 律。
18
2 、导热的基本规律
❖ 1 ）傅立叶定律 ❖ （ 1822 年，法国物理学家）
如图 1-1 所示的两个表面分别维持均匀
恒定温度的平板，是个一维导热问题。对于
x方向上任意一个厚度为的微元层来说，根
据傅里叶定律，单位时间内通过该层的导热
可编辑课件
8
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
可编辑课件
9
三、传热学的特点、研究对象及研究方法
1、特点
❖ 1 ）理论性、应用性强
机、工况改变时的传热过程则属 非稳态传热
过程。
可编辑课件
4
二、讲授传热学的重要性及必要性
1 、传热学是热工系列课程教学的主要内容 之一，是建环专业必修的专业基础课。是 否能够熟练掌握课程的内容，直接影响到 后续专业课的学习效果。
2 、传热学在生产技术领域中的应用十分广 泛。如：
(1) 日常生活中的例子：
❖ 3 、研究方法
❖ 研究的是由微观粒子热运动所决定的
宏观物理现象，而且主要用经验的方法寻
求热量传递的规律，认为研究对象是个连
续体，即各点的温度、密度、速度是坐标
的连续函数，即将微观粒子的微观物理过
程作为宏观现象处理。
可编辑课件
13
由前可知，热力学的研究方法仍是如此，但 是热力学虽然能确定传热量（稳定流能量方 程），但不能确定物体内温度分布。
传热学课件课件
案例分析：结合具体案例，分析传热学在工程实践中的应用
实验结果讨论：对实验结果进行讨论，提出改进意见和建议
建筑节能设计
传热学在建筑节能设计中的应用
建筑围护结构保温隔热技术
建筑围护结构隔热通风技术
建筑围护结构遮阳技术产中的传热问题
钢铁生产中的传热问题
石油化工生产中的传热问题
导热
导热方式：固体导热、液体导热、气体导热
导热应用：保温、传热、散热等
导热定义：物质内部热量传递的过程
导热原理：温度梯度、热流密度、热传导系数
对流
对流换热影响因素：对流换热与流体的物理性质、流速、流向、传热表面的形状和大小等因素有关。
定义：对流是指热量通过流体媒质的运动从一个地方传递到另一个地方的过程。
应用领域：传热学基本方程与计算方法在能源、化工、机械、航空航天等领域有着广泛的应用
数值模拟技术
数值模拟技术的基本原理
传热学基本方程的建立
数值模拟方法的选择与实现
数值模拟技术的应用与案例分析
实验设计思路与目的
实验目的：通过实验操作，加深对传热学原理的理解，掌握传热学实验技能
实验设计思路：针对传热学原理，设计合理的实验方案，包括实验装置、操作步骤、数据采集与分析等
原理：当流体受到外部热源加热时，其温度会升高，密度会减小，从而产生向上的浮力。同时，周围较冷的流体密度较大，会下沉。这种冷热流体的交替运动形成了对流。
对流换热应用：对流换热在能源、化工、建筑等领域有广泛应用，如锅炉、核反应堆、空调系统等。
辐射
内容1：定义
内容2：原理
内容3：影响因素
内容4：应用
复合传热
汇报人：
,a click to unlimited possibilities
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）
传热学课件第5章
传热学C Heat Transfer
第五章 对流换热原理
传热学C Heat Transfer
§5-1 对流换热概述
一、对流换热的定义和机理
对流换热：流体流过固体壁面时所发生的热 量传递过程。
机理：既有热对流，也有导热，不是基本的热量传 热方式。
传热学C Heat Transfer
二、牛顿冷却公式
hx— 壁面x处局 系部 W 数 （ m 表 2C ) 面
由以上得：
hx
tw
t
t y
y0,x
它揭示了对流换热问题的 本质
传热学C Heat Transfer
五、局部对流换热系数与边界层的关系
传热学C Heat Transfer
平均对流传热系数：
h 1 At
AhxtxdAx
对于长度为 l 的平板：
1. 定义：当流体流过固体壁面时, 由于流体粘性的作用,使得在固 体壁面附近存在速度发生剧烈 变化的薄层称为流动边界层或 速度边界层。
2. 速度边界层厚度d 的规定：速度等于99%主流 速度。
传热学C Heat Transfer
3. 特点：通常情况下，边界层厚度d是比壁面尺度l 小一个数量级以上的小量。 d << l
传热学C Heat Transfer
例如，对于外掠平板的对流换热现象，可以得到雷
诺数Ｒｅ、普朗特数Ｐｒ和努赛尔数Ｎｕ。如果是
两个相似的外掠平板的对流换热现象，则必有：
R'eR"e Pr ' Pr" N'uN"u
根据相似的这种性质，在实验中就只需测量各准 则所包括的量，避免了测量的盲目性，解决了实验 中测量那些量的问题。
Gr gtL3 2
第五章 对流换热原理
传热学C Heat Transfer
§5-1 对流换热概述
一、对流换热的定义和机理
对流换热：流体流过固体壁面时所发生的热 量传递过程。
机理：既有热对流，也有导热，不是基本的热量传 热方式。
传热学C Heat Transfer
二、牛顿冷却公式
hx— 壁面x处局 系部 W 数 （ m 表 2C ) 面
由以上得：
hx
tw
t
t y
y0,x
它揭示了对流换热问题的 本质
传热学C Heat Transfer
五、局部对流换热系数与边界层的关系
传热学C Heat Transfer
平均对流传热系数：
h 1 At
AhxtxdAx
对于长度为 l 的平板：
1. 定义：当流体流过固体壁面时, 由于流体粘性的作用,使得在固 体壁面附近存在速度发生剧烈 变化的薄层称为流动边界层或 速度边界层。
2. 速度边界层厚度d 的规定：速度等于99%主流 速度。
传热学C Heat Transfer
3. 特点：通常情况下，边界层厚度d是比壁面尺度l 小一个数量级以上的小量。 d << l
传热学C Heat Transfer
例如，对于外掠平板的对流换热现象，可以得到雷
诺数Ｒｅ、普朗特数Ｐｒ和努赛尔数Ｎｕ。如果是
两个相似的外掠平板的对流换热现象，则必有：
R'eR"e Pr ' Pr" N'uN"u
根据相似的这种性质，在实验中就只需测量各准 则所包括的量，避免了测量的盲目性，解决了实验 中测量那些量的问题。
Gr gtL3 2
传热学课件课件
传热学课件引言传热学是研究热量传递规律的学科，是工程热力学和流体力学的重要分支。
在实际工程应用中，传热问题无处不在，如能源转换、化工生产、建筑环境等领域。
因此，掌握传热学的基本原理和方法，对于工程技术人员来说具有重要意义。
本文将简要介绍传热学的基本概念、原理和方法，并探讨其在工程实际中的应用。
一、传热学基本概念1.热量传递方式热量传递方式主要包括三种：导热、对流和辐射。
（1）导热：热量通过固体、液体或气体的分子碰撞传递，其传递速率与物体的导热系数、温度差和物体厚度有关。
（2）对流：热量通过流体的宏观运动传递，其传递速率与流体的流速、密度、比热容和温度差有关。
（3）辐射：热量以电磁波的形式传递，其传递速率与物体表面的温度、发射率和距离有关。
2.传热方程传热方程是描述热量传递规律的数学表达式，主要包括傅里叶定律、牛顿冷却公式和斯蒂芬-玻尔兹曼定律。
（1）傅里叶定律：描述导热过程中热量传递的规律，公式为Q=-kA(dT/dx)，其中Q表示热量传递速率，k表示导热系数，A表示传热面积，dT/dx表示温度梯度。
（2）牛顿冷却公式：描述对流过程中热量传递的规律，公式为Q=hA(TwTf)，其中Q表示热量传递速率，h表示对流换热系数，Tw 表示固体表面温度，Tf表示流体温度。
（3）斯蒂芬-玻尔兹曼定律：描述辐射过程中热量传递的规律，公式为Q=εσA(T^4T^4)，其中Q表示热量传递速率，ε表示发射率，σ表示斯蒂芬-玻尔兹曼常数，T表示物体表面温度。
二、传热学原理和方法1.传热问题的分类传热问题可分为稳态传热和非稳态传热两大类。
（1）稳态传热：系统内各部分温度不随时间变化，热量传递速率恒定。
（2）非稳态传热：系统内各部分温度随时间变化，热量传递速率随时间变化。
2.传热分析方法（1）解析法：通过对传热方程的求解，得到温度分布和热量传递速率。
适用于简单几何形状和边界条件的问题。
（2）数值法：采用数值离散化方法求解传热方程，适用于复杂几何形状和边界条件的问题。
2024年度传热学基本知识ppt课件
灰体辐射
灰体是指能够吸收所有波长的辐射能 ，但吸收率小于1的物体。灰体辐射 除了与温度有关外，还与灰体的发射 率有关。
17
辐射换热计算方法
斯忒藩-玻尔兹曼定律
基尔霍夫定律
用于计算黑体辐射的总能量，公式为 E=σT^4，其中σ为斯忒藩-玻尔兹曼 常数，T为黑体的热力学温度。
用于计算灰体的发射率与吸收率之间 的关系，公式为ε=α，其中ε为发射率 ，α为吸收率。
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。
14
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
25
热流密度测量技术
热流计法
通过测量热流计两端的温 差和通过的热量来计算热 流密度。
2024/3/23
热阻法
在已知热阻的情况下，通 过测量物体两端的温差来 计算热流密度。
热电偶法
利用热电偶测量物体表面 的温度梯度，从而计算得 到热流密度。
26
07
传热学在工程领域应用案例
2024/3/23
27
航空航天领域应用案例
2024/3/23
13
对流换热系数及其影响因素
对流换热系数定义
流体物性
流动状态
温度梯度
固体壁面条件
对流换热系数是描述热 对流过程中热量传递速 率的重要参数。它表示 单位时间内、单位面积 上流体与固体壁面之间 传递的热量与两者温差 之比。
2024/3/23
流体的密度、粘度、导 热系数等物性参数会影 响对流换热系数。一般 来说，密度和导热系数 较大的流体具有更高的 对流换热系数。
灰体是指能够吸收所有波长的辐射能 ，但吸收率小于1的物体。灰体辐射 除了与温度有关外，还与灰体的发射 率有关。
17
辐射换热计算方法
斯忒藩-玻尔兹曼定律
基尔霍夫定律
用于计算黑体辐射的总能量，公式为 E=σT^4，其中σ为斯忒藩-玻尔兹曼 常数，T为黑体的热力学温度。
用于计算灰体的发射率与吸收率之间 的关系，公式为ε=α，其中ε为发射率 ，α为吸收率。
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。
14
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
25
热流密度测量技术
热流计法
通过测量热流计两端的温 差和通过的热量来计算热 流密度。
2024/3/23
热阻法
在已知热阻的情况下，通 过测量物体两端的温差来 计算热流密度。
热电偶法
利用热电偶测量物体表面 的温度梯度，从而计算得 到热流密度。
26
07
传热学在工程领域应用案例
2024/3/23
27
航空航天领域应用案例
2024/3/23
13
对流换热系数及其影响因素
对流换热系数定义
流体物性
流动状态
温度梯度
固体壁面条件
对流换热系数是描述热 对流过程中热量传递速 率的重要参数。它表示 单位时间内、单位面积 上流体与固体壁面之间 传递的热量与两者温差 之比。
2024/3/23
流体的密度、粘度、导 热系数等物性参数会影 响对流换热系数。一般 来说，密度和导热系数 较大的流体具有更高的 对流换热系数。
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。
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❖ 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
传热学知识点课件.doc
传热学知识点课件.doc一、引言同学们，今天咱们要一起来探索一个神奇又有趣的领域——传热学！你们有没有想过，冬天为啥我们在屋里会感觉暖和，而夏天在太阳下暴晒就会很热？还有，为啥妈妈做饭的时候，锅里的热会传到食物里？这些生活中的现象其实都和传热学有关。
就拿我前几天的一次经历来说吧。
那天我在家里煮鸡蛋，水在锅里咕嘟咕嘟地沸腾着，热气腾腾。
我就好奇地盯着那个锅，心想这热到底是咋从火传到水里，又传到鸡蛋里的呢？这就是传热学在我们日常生活中的一个小体现。
二、传热的基本方式传热主要有三种基本方式，分别是热传导、热对流和热辐射。
先来说说热传导。
热传导就像是一群排着队传递消息的小朋友，一个接一个，热量从高温的地方顺着物体向低温的地方传递。
比如说，咱们冬天握着一根铁棍，手会感觉很冷，这就是因为热量从咱们热乎乎的手通过铁棍传到了温度更低的空气中。
热对流呢，就好比是一群调皮的小精灵在跳舞。
当流体（比如空气、水）有了温度差，它们就会流动起来，带着热量一起动。
想象一下，夏天吹风扇，风带走了我们身上的热量，让我们感觉凉快，这就是热对流在起作用。
热辐射可就厉害了，它不需要任何介质，就像超人一样，能直接“飞”过去。
太阳的热量就是通过热辐射传到地球上来的。
哪怕在真空中，热辐射也能畅通无阻。
三、热传导的计算热传导的计算有个公式，就像一把神奇的钥匙，能帮我们解开很多传热的谜题。
咱们来看这个公式：＄Q ＝ kA\frac{dT}｛dx}＄。
这里的 Q 表示热流量，k 是导热系数，A 是传热面积，dT/dx 是温度梯度。
举个例子，假如有一块铁板，厚度是 5 厘米，一面的温度是 100 摄氏度，另一面是 50 摄氏度，铁板的导热系数是 50 W/（m·K)，面积是1 平方米。
那通过这块铁板的热流量是多少呢？咱们把数字代入公式算算看，就能得出答案啦。
四、热对流的类型热对流也有两种类型，分别是自然对流和强制对流。
自然对流就像是个自由散漫的家伙，它是由于流体内部温度不均匀，导致密度不同，从而引起的流动。
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2.按有无相变分
单相介质传热:对流换热时只有一种流体. 相变换热:传热过程中有相变发生. 物质有三态,固态,液态,气态或称三相.
相变换热有分为: 沸腾换热:(boiling heat transfer)物质由液态变为气态时 发生的换热.
凝结换热:(condensation heat transfer)物质由气态变为液态 时发生的换热.
同理得Y方向上的净热量
cpt
yvvyt dxdy
单位时间内的微元控制体内的焓增
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代入热力学第一定理得
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16
五、求解方法 解析解：解微分方程组 数值解：:用计算机 实验方法（理论分析法与实验相结合） 比拟法
17
六、影响对流换热的因素
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（density)，粘性（viscosity)，热导率
(thermal conductivity)，比热（specific heat capacity) 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 流体及壁面温度
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在y方向上导入的净热量
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在x方向上流入的净热量
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12
略去高次项后得
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13
三.对流换热微分方程组. 1.连续性方程(continuity equation) u v 0
x y
2.动量方程(momentum equation)
uuuxvuyFx pxx2u2 y2u2
vuxvvyvFy pyx2v2 y2v2
惯性力(inertial force)
压力梯度 (pressure
gradient)
3.能量守恒方程 （energy equation)
体积力
粘性力
(body force) (viscous force)
t u x tv y t a x 2t2 y 2t2
能量变化
对流项
导热项
14
4.换热微分方程
令上两式相等则有
Aht At
y y0
则
h t
t y y0
9
§5-2 对流换热问题的数学描写
一、假设条件
为简化分析,对于影响常见对流换热问题的主要因素,做如 下假设: (1)流动是二维的; (2)流体为不可压缩的牛顿行流体; (3)流体物性为常数,无内热源; (4)流速不高,忽略粘性耗散(摩擦损失) ; (5)二维
qht
或对于面积为A的接触面
hAtm
其中t 为换热面积A上的平均温差.约定q 及 总是取正值,因 此t及tm也总是取正值.
3
4
一.对流换热的分类
1.按动力分
①强制对流(forced convection):由于泵,风机,或压差等流体本
身以外的动力产生的流动换热.
②自然对流(natural convection):由于流体的密度差产生的浮 力作用产生的流体流动换热. ③混合对流(mixed convection):自然对流和强制流动换热并存.
定性温度（reference temperature)
18
流动状态:层流，紊流; 对于管内流动,
Re 2200
层流
2200 Re 10 4 过渡流
Re
10 4
（旺盛）湍流
熔化换热(melting heat transfer) 凝固换热(solidification heat transfer) 升华换热(sublimation heat transfer) 凝华换热（sublimation heat transfer ）
6
3.按流动形式分 层流流动换热(laminar heat transfer) 湍流流动换热(turbulent heat transfer)
外掠其他截面形状柱体
射流冲击换热
大空间自然对流 有限空间自然对流
对流换热
热 热 的对流换热
有相变
沸腾换热
凝结换热
大容器沸腾 管内沸腾
管外凝结
管内凝结
8
二、对流传热的基本公式化 ( h 的确定方式)
qht
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无滑移边界条件 A t
y y0
10
二、能量方程的推导.
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微元控制体
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11
利用热力学第一定律有
导入的净热量+流入的净热量=系统内的焓增
在x方向上导入的净热量有
2t x2
h t t y y0
未知量：u, v, p, t, h
方程： 五个 方程组是封闭的,可求解
实际的变量只有四个u, v, p, t, 在方程上与h无关.
强烈非线性
15
四.定解条件.
1.初始条件 2.边界条件:
第一类边界条件,规定边界上流体的温度分布. 第二类边界条件,给定边界上加热或冷却流体的 热流密度. 为何不用第三类边界条件？
4.按几何形状 管内(槽道内)流动(flow in ducts ) 外部绕流(around vertical plant)
7
对流换热的分类表
混合对流
对流换热
无相变
强制对流
自然对流
内部流动
外部流动
圆管内强制对流换热
其他形状截面管道内的
外掠平板的对流换热
外掠单根圆管的对流换 外掠圆管管束的对流换
第五章
对流换热
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前言
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2
§5-1 对流换热概说
对流换热:流体流过固体壁面情况下所发生的热量交换.
对流换热以牛顿冷却公式为其基本计算式,既
2.按有无相变分
单相介质传热:对流换热时只有一种流体. 相变换热:传热过程中有相变发生. 物质有三态,固态,液态,气态或称三相.
相变换热有分为: 沸腾换热:(boiling heat transfer)物质由液态变为气态时 发生的换热.
凝结换热:(condensation heat transfer)物质由气态变为液态 时发生的换热.
同理得Y方向上的净热量
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单位时间内的微元控制体内的焓增
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代入热力学第一定理得
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五、求解方法 解析解：解微分方程组 数值解：:用计算机 实验方法（理论分析法与实验相结合） 比拟法
17
六、影响对流换热的因素
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（density)，粘性（viscosity)，热导率
(thermal conductivity)，比热（specific heat capacity) 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 流体及壁面温度
dxdy
在y方向上导入的净热量
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在x方向上流入的净热量
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略去高次项后得
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13
三.对流换热微分方程组. 1.连续性方程(continuity equation) u v 0
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2.动量方程(momentum equation)
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惯性力(inertial force)
压力梯度 (pressure
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3.能量守恒方程 （energy equation)
体积力
粘性力
(body force) (viscous force)
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能量变化
对流项
导热项
14
4.换热微分方程
令上两式相等则有
Aht At
y y0
则
h t
t y y0
9
§5-2 对流换热问题的数学描写
一、假设条件
为简化分析,对于影响常见对流换热问题的主要因素,做如 下假设: (1)流动是二维的; (2)流体为不可压缩的牛顿行流体; (3)流体物性为常数,无内热源; (4)流速不高,忽略粘性耗散(摩擦损失) ; (5)二维
qht
或对于面积为A的接触面
hAtm
其中t 为换热面积A上的平均温差.约定q 及 总是取正值,因 此t及tm也总是取正值.
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一.对流换热的分类
1.按动力分
①强制对流(forced convection):由于泵,风机,或压差等流体本
身以外的动力产生的流动换热.
②自然对流(natural convection):由于流体的密度差产生的浮 力作用产生的流体流动换热. ③混合对流(mixed convection):自然对流和强制流动换热并存.
定性温度（reference temperature)
18
流动状态:层流，紊流; 对于管内流动,
Re 2200
层流
2200 Re 10 4 过渡流
Re
10 4
（旺盛）湍流
熔化换热(melting heat transfer) 凝固换热(solidification heat transfer) 升华换热(sublimation heat transfer) 凝华换热（sublimation heat transfer ）
6
3.按流动形式分 层流流动换热(laminar heat transfer) 湍流流动换热(turbulent heat transfer)
外掠其他截面形状柱体
射流冲击换热
大空间自然对流 有限空间自然对流
对流换热
热 热 的对流换热
有相变
沸腾换热
凝结换热
大容器沸腾 管内沸腾
管外凝结
管内凝结
8
二、对流传热的基本公式化 ( h 的确定方式)
qht
W m2
qA h At W
无滑移边界条件 A t
y y0
10
二、能量方程的推导.
d
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微元控制体
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利用热力学第一定律有
导入的净热量+流入的净热量=系统内的焓增
在x方向上导入的净热量有
2t x2
h t t y y0
未知量：u, v, p, t, h
方程： 五个 方程组是封闭的,可求解
实际的变量只有四个u, v, p, t, 在方程上与h无关.
强烈非线性
15
四.定解条件.
1.初始条件 2.边界条件:
第一类边界条件,规定边界上流体的温度分布. 第二类边界条件,给定边界上加热或冷却流体的 热流密度. 为何不用第三类边界条件？
4.按几何形状 管内(槽道内)流动(flow in ducts ) 外部绕流(around vertical plant)
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对流换热的分类表
混合对流
对流换热
无相变
强制对流
自然对流
内部流动
外部流动
圆管内强制对流换热
其他形状截面管道内的
外掠平板的对流换热
外掠单根圆管的对流换 外掠圆管管束的对流换
第五章
对流换热
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§5-1 对流换热概说
对流换热:流体流过固体壁面情况下所发生的热量交换.
对流换热以牛顿冷却公式为其基本计算式,既