核电站320教材 传热学基础知识
传热学知识整理1-4章
绪论一、概念1. 传热学: 研究热量传递规律的科学。
2. 热量传递的基本方式: 热传导、热对流、热辐射。
3. 热传导(导热): 物体的各部分之间不发生相对位移、依靠微观粒子的热运动产生的热量传递现象。
（纯粹的导热只能发生在不透明的固体之中。
）4. 热流密度：通过单位面积的热流量(W／m2)。
5．热对流: 由于流体各部分之间发生相对位移而产生的热量传递现象。
热对流只发生在流体之中, 并伴随有导热现象。
6. 自然对流: 由于流体密度差引起的相对运功c7. 强制对流: 出于机械作用或其他压差作用引起的相对运动。
8. 对流换热：流体流过固体壁面时, 由于对流和导热的联合作用, 使流体与固体壁面间产生热量传递的过程。
9. 辐射: 物体通过电磁波传播能量的方式。
10．热辐射: 由于热的原因, 物体的内能转变成电磁波的能量而进行的辐射过程。
11. 辐射换热：不直接接触的物体之间, 出于各自辐射与吸收的综合结果所产生的热量传递现象。
12. 传热过程；热流体通过固体壁而将热量传给另一侧冷流体的过程。
13．传热系数: 表征传热过程强烈程度的标尺, 数值上等于冷热流体温差1时所产生的热流密度。
14. 单位面积上的传热热阻：单位面积上的导热热阻: 。
单位面积上的对流换热热阻:对比串联热阻大小就可以找到强化传热的主要环节。
15. 导热系数是表征材料导热性能优劣的系数, 是一种物性参数, 不同材料的导热系数的数值不同, 即使是同一种材料, 其值还与温度等参数有关。
对于各向异性的材料, 还与方向有关。
常温下部分物质导热系数: 银: 427；纯铜: 398；纯铝: 236；普通钢: 30-50；水: 0.599；空气: 0.0259；保温材料: <0.14；水垢: 1-3；烟垢: 0.1-0.3。
16. 表面换热系数不是物性参数, 它与流体物性参数、流动状态、换热表面的形状、大小和布置等因素都有关。
17. 稳态传热过程（定常过程）：物体中各点温度不随时间而变。
传热学基本知识
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
1
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;
q 热流密度，W m2
2）流速的影响 流体流速增高时，对流传热系数就大。
3）流体的物理性质对给热系数的影响 导热系数、比热容c、密度越大，动力粘度越小，对流传 热系数越大
1
传热学基本知识
热对流
2）流体有相变发生时
蒸汽的冷凝 液体的沸腾
膜状冷凝 滴状冷凝(传热系数大)
自然对流
泡状沸腾或泡核沸腾（传热系数大）
膜状沸腾
1
蒸汽冷凝时的对流传热
传热学基本知识
热传导
4、导热计算
1）单层平壁的稳定热传导
计算公式：
Q A t
Q t R
热阻：
R A
当壁面两侧的温度不等时，且热量只沿垂直 于壁面的方向发生变化
或
q t
1
传热学基本知识
热传导
4、导热计算
2）多层平壁的稳定热传导
多层平壁是指由几层不同厚度、不同导热系数的材料组成 且其间接触良好的平壁
Q=qm热r热 Q=qm冷r冷 此法仅适于有相变过程
三、平均温度差
用传热速率方程式计算换热器的传 热速率时，因传热面各部位的传热温 度差不同，必须算出平均传热温度差 ⊿t均代替⊿t，
QKAt均
1
1、恒温传热时的平均温度差
传热学知识点总结
传热学知识点总结本文将围绕传热学的基本概念、传热方式、传热方程、传热实验和应用等方面进行详细的介绍和总结，以便读者更好地了解传热学的相关知识。
一、传热学的基本概念1. 热量传递热量传递是指物体内部或物体之间由于温度差异而产生的热量的传递过程。
热量的传递方式主要有传导、对流和辐射三种。
2. 传热方程传热方程描述了物体内部或物体之间热量传递的数学关系，是传热学的基础理论。
传热方程一般包括传热率、温度差和传热面积等参数，可以用来计算热量传递的速率和大小。
3. 传热系数传热系数是描述物体材料对热量传递率影响的重要参数，通常用符号h表示。
在物质传热过程中，传热系数的大小直接影响热量的传递速率。
4. 传热表面积传热表面积是指在热量传递过程中热量流经的表面积，是计算热传递速率的重要参数。
传热表面积的大小与物体的形状和大小有关，也与传热方式和传热系数有关。
5. 热传导热传导是一种物质内部热量传递的方式，指的是热量通过物质内部原子、分子之间相互作用的传递过程。
热传导是传热学的基本概念之一。
6. 热对流热对流是一种物体表面热量传递的方式，指的是热量通过流体传递到物体表面，然后再由物体表面传递到其它介质的传热过程。
7. 热辐射热辐射是一种通过电磁波传递热量的方式，是物体之间没有接触的情况下进行热量传递的重要方式。
热辐射是传热学的另一个基本概念之一。
二、传热方式1. 传导传热传导传热是指热量通过物质内部的原子、分子的直接作用而传递的方式。
在传导传热过程中，热量的传递是从高温区向低温区进行的，其传热速率与温度差和物质的传热系数有关。
2. 对流传热对流传热是指流体传热传递的方式，包括自然对流和强制对流两种。
在对流传热过程中，流体的流动是热量传递的主要形式，其传热速率与流体的流速、温度差和传热面积有关。
3. 辐射传热辐射传热是通过电磁波传递热量的方式，是物体之间没有接触的情况下进行热量传递的重要方式。
在辐射传热过程中，热量的传递不依赖于介质，而是通过电磁波的辐射进行的。
传热学基础知识
传热学基础知识
嘿，朋友们！今天咱来聊聊传热学基础知识。
传热学啊，就像是生活中的一场奇妙旅行。
你想想看，冬天的时候，为啥我们在屋里就感觉暖和，到了外面就冻得直哆嗦呢？这就是传热在起作用呀！热量从屋里的暖气啊、空调啊这些热源，传到我们身上，让我们暖洋洋的。
这就好比是一场温暖的传递，暖气是那个热情的传递者，把温暖送给我们。
再说说夏天，太阳晒得厉害，我们会觉得热得不行。
这太阳的热量可不就通过传热来到我们身边啦！就好像一个调皮的小精灵，不停地往我们身上扑。
传热的方式有好几种呢！有一种叫热传导，就像是接力赛跑一样，热量一个接一个地传递下去。
比如说，你拿着一根金属棒，一头放在火上烤，过一会儿另一头也会变热，这就是热传导在起作用呀！是不是很神奇？
还有热对流，这就像是一群小伙伴在跳舞，带着热量一起动起来。
比如烧开水的时候，水受热会翻滚，热量就跟着水一起流动啦。
再有就是热辐射啦，这可厉害咯！太阳的热量就是通过热辐射传到地球上的，不需要任何介质，直接就过来啦，就像远方的朋友给你送来温暖的问候。
咱生活中很多事情都和传热学有关系呢！比如做饭的时候，锅把热量传给食物，让食物变熟；冬天盖厚被子保暖，就是阻止热量往外跑。
传热学好比是生活的一个小秘密，了解了它，你就能更好地理解很多现象啦！你说，这传热学是不是很有趣？它无处不在，影响着我们的生活呢！所以啊，我们可得好好琢磨琢磨它，让它为我们的生活服务呀！这就是传热学，一个看似普通却又无比重要的学问！。
传热学基本知识总结
传热学基本知识总结传热学是研究热能在物质中传递的科学，是物体内部的热平衡和热不平衡的原因和规律的研究。
传热学的基本知识涵盖了传热的基本概念、传热方式、传热导率与传热过程的数学描述等内容。
以下是对传热学基本知识的总结。
一、传热的基本概念1.温度：物体内部分子运动的程度的度量。
温度高低决定了热能的传递方向。
2.热量：物体之间由于温度差异而传递的能量。
热量沿温度梯度从高温区向低温区传递。
3.热平衡：物体内部各点的温度相等，不存在热量传递的状态。
4.热不平衡：物体内部存在温度差异，热量从高温区传递到低温区。
二、传热方式1.热传导：固体内部的分子传递热量的方式，通过分子的碰撞传递热量。
2.对流传热：液体或气体中，由于温度差异而产生的流动传递热量的方式。
3.辐射传热：热能通过电磁波的传播传递热量的方式，无需介质参与。
三、热导率热导率是物体传导热量的能力，用导热系数λ来衡量。
热导率取决于物质本身的性质，与物质的材料、温度有关。
热导率越大，物体传热能力越强。
四、传热数学描述1.热量传递方程：描述物体内部传热过程的数学方程，根据物体内部各点之间的温度差和传热方式的不同可以分为热传导方程、热对流方程和热辐射方程。
2.热导率公式：用来计算物体传热量的数学公式，通常与热导率、温度差、传热面积等物理量相关。
五、传热实例1.热传导：例如铁棒的两端被加热，热量通过铁棒内部分子的传递向另一端传递。
2.对流传热：例如空气中的对流传热，空气受热后变热上升，形成了对流传热。
3.辐射传热：太阳的辐射热量通过空间传递到地球表面，为地球提供能量。
在工程中，传热学常常运用于热工系统的设计和优化。
工程师可以通过对传热方式的研究和对材料热导率的了解，提高传热效率，减少能量损耗。
例如，在电子设备的设计中，通过优化散热结构和选择高热导率的材料，可以有效降低设备的温度，提高设备的工作效率和寿命。
传热学也广泛应用于暖通空调系统、汽车引擎、核反应堆等领域。
第2章传热学基本知识
墙体的总传热系数。 K －墙体的总传热系数。 墙体的总传热阻。 R －墙体的总传热阻。
二、传热的增强与削弱
1、增强传热的基本途径 Q = KF ∆t
（1）提高传热系数 （2）增大传热面积 （3）增大传热温差
2、增强传热的方法
（1）改变流体的流动状况 （2）改变流体的物性 （3）改变换热表面情况
3、削弱传热的方法
2、热量
定义：物体吸收或放出热能的多少。 定义：物体吸收或放出热能的多少。 热量的单位 国际单位制中： 国际单位制中：J，kJ 工程单位制中：cal， 工程单位制中：cal，kcal 换算关系 换算关系 ：1kcal=4.19kJ 热量与能量的区别： 热量与能量的区别： 我们可以说一个物体含有多少能量， 我们可以说一个物体含有多少能量，但我们不能说它含有 多少热量。 热量是一个过程量 过程量， 多少热量 。 热量是一个 过程量 ， 只有在物体通过热传递 交换热能才谈得上热量。 交换热能才谈得上热量 。 我们可以说一个物体放出多少 热量，吸收多少热量。 热量，吸收多少热量。
（1）热绝缘 （2）改变表面状况
问题： 问题：
1、现实生活中，什么时候需要增强传热，什么 现实生活中，什么时候需要增强传热， 增强传热 时候需要削弱传热 削弱传热？ 时候需要削弱传热？ 吹电风扇为什么会觉得凉快？ 2 、 吹电风扇为什么会觉得凉快 ？ 如果环境温度 大于37 37℃ 会出现什么情况? 大于37℃，会出现什么情况? 3、夏天出汗觉得凉快还是不出汗觉得凉快？出 夏天出汗觉得凉快还是不出汗觉得凉快？ 汗后不擦干为什么容易感冒? 汗后不擦干为什么容易感冒?
c = c0ε
c0 －黑体的辐射系数。 黑体的辐射系数。
ε －物体的黑度，表示物体与黑体的接近程度。 物体的黑度，表示物体与黑体的接近程度。
核电站320课程第三章
第3章反应堆冷却剂系统（RCP）3.1 系统描述3.1.1 系统功能1．主要功能反应堆冷却剂系统（RCP）即核电站一回路的主回路，其主要功能是使冷却剂循环流动，将堆芯中核裂变产生的热量通过蒸汽发生器传输给二回路，同时冷却堆芯，防止燃料元件烧毁或毁坏。
2．辅助功能(1)中子慢化剂：反应堆冷却剂为轻水，它具有比较好的中子慢化能力，使裂变产生的快中子减速成为热中子，以维持链式裂变反应。
另外，它也起到反射层的作用，使泄漏出堆芯的部分中子反射回来。
(2)反应性控制：反应堆冷却剂中溶有的硼酸可吸收中子，因此通过调整硼溶度可控制反应性（主要用于补偿氙效应和燃耗）。
(3)压力控制：RCP系统中的稳压器用于控制冷却剂压力，以防止堆芯中发生不利于燃料元件传热的偏离泡核沸腾现象。
(4)放射性屏障：RCP系统压力边界作为裂变产物放射性的第二道屏障，在燃料元件包壳破损泄漏时，可防止放射性物质外逸。
3.1.2 系统说明1．系统流程如图3.1所示，RCP系统由反应堆和三条并联的闭合环路组成，这些环路以反应堆压力容器为中心作辐射状布置，每条环路都由一台主冷却剂泵（简称主泵）、一台蒸汽发生器和相应的管道和仪表组成。
另外，1号环路热管段上连接有一个稳压器，用于RCP系统的压力调节和压力保护。
每个环路中，位于反应堆压力容器出口和蒸汽发生器入口之间的管道称为热段，主泵和压力容器入口间的管道称为冷段，蒸汽发生器与主泵间的管道称为过渡段。
图3.1 RCP系统的组成在反应堆中采用除盐含硼水作为冷却剂，它使核燃料元件冷却并将核燃料释放出的热能传导出去。
为了使一回路水在任何部位、任何时候都处于液态，要保持其压力高于饱和压力。
高压的冷却剂在堆芯吸收了核燃料裂变放出的热能，从反应堆压力容器出口管流出，经主管道热管段进入蒸汽发生器的倒U形管，将热量传给在U形管外流动的二回路系统的给水，使之变为蒸汽。
冷却剂由蒸汽发生器出来经过渡管段进入主泵，经主泵升压后流经冷管段，又回到反应堆压力容器。
传热学基础
传热学基础3.1 基本概念在太阳能热利用系统及其部件进行设计和分析时，必须掌握有关传热学的一些基本知识。
传热：热能的传递或转移。
传热学是以热力学定律为基础，用分析方法或实验方法研究热能的传递过程，并以此定量地预示热能的传递速率和温度场变化的一门科学。
热能的传递是通过传导、对流和辐射等三种基本方式实现的。
热传导是指温度不同的物体各部分或温度不同的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。
对流传热：只能在流体中(气体或液体)发生，主要是靠流体分子的随机运动和流体的宏观运动来实现的。
对流传热过程可分为：自然对流传热和强迫对流传热。
辐射传热：具有一定温度的物体以电磁波形式发射的辐射能。
特点：物体的部分热能转变成电磁波——向外发射能量，当它遇到其他物体是，又被后者部分吸收而重新变为热能。
无论是热传导、对流传热和辐射传热，都只是在有温差的情况下才能产生净的传热速率。
在实际情况中，三者经常是同时发生的，只在特定条件下，以上三种情况是单独发生。
2. 热传导2.1 傅里叶定律热传导是在固体或静止液体中热能传递的一种方式。
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。
热传导过程可分为稳态传导和飞稳态传导。
在稳态传导过程中，物体中每一处的温度是不随时间变化的，因此物体中的温度场是空间的函数，即：T = f ( x, y, z) 。
在非稳态传导过程中，物体中各处的温度是时间和空间的函数，即:T = f ( x.大量实验表明，导热速率与温度梯度及热流通过的截面积是成比例的。
不过,一样。
对于各向同性的物体，可以表示为:其中Q k为导热速率，单位为 W 入为导热系数，w/(m. C); A 为截面积，单 位为m ;汀是温度梯度。
单位面积的导热速率称为导热流密度：q k = Qk - - ■ TA cn2.2平板热传导2.3 多层平板热传导3.2.4通过圆管及球体的热传导4二’(人込)1 13 .3对流换热3.3.1 牛顿冷却定律对流传热主要是运动着的流体与同它接触的固体表面之间的换热。
传热学知识点
传热学1.热传导方式传热在固体液体气体中发生2.传热方式为热传导，热对流，热辐射3.等温面的特点：(1) 温度不同的等温面或线彼此不能相交；(2) 在连续的温度场中，等温面不会中断(3) 若温度间隔相等时，等温线的疏密可反映出不同区域导热热流密度（单位面积的热流量）的大小。
4.热量方向与温度梯度方向相反5.热量传递方向不止能从高温处传向低温处6.复合传热是指既有对流换热，又有辐射换热的换热现象7.热传导1.热传导定义：物体内部或相互接触的表面间，由于分子、原子及自由电子等微观粒子的热运动及相互碰撞而产生的热量传递现象称为热传导( 简称导热)2.特点：物质各部分不会发生相对位移3.热导率特点：1）对于同种物质，其固态的热导率值最大，气态的热导率值最小2）一般金属的热导率大于非金属的热导率3）导电性能好的金属，其导热性能也好4）纯金属的热导率大于它的合金5）对于各向异性物体，热导率的数值与方向有关5）对于同种物质，其晶体的热导率要大于非晶体的热导率热对流1.热对流：指流体的宏观运动使温度不同的流体相对位移而产生的热量传递的现象，显然，热对流只能发生在流体之中，而且必然伴随有微观微粒热运动产生的导热。
2.流动原因：一自然对流：温度不同引起密度差，轻者上浮，重者下沉；二强制对流：风机、泵或搅拌等外力所致流体质点的运动。
3.强制对流引起的热量传递远大于自然对流热量传递4.热辐射1.热射线主要有有红外线，可见光2.热辐射特点:(1) 热辐射总是伴随着物体的内热能与辐射能这两种能量形式之间的相互转化。
(2) 热辐射不依靠中间媒介，可以在真空中传播因此，又称其为非接触性传热。
(3) 物体间以热辐射的方式进行的热量传递是双向的。
即不仅高温物体向低温物体辐射热能，而且低温物体向高温物体辐射热能。
3.布鲁布鲁对流换热1.对流换热：流体与固体表面之间的热量传递是热对流和导热两种基本传热方式共同作用，不是基本传热方式2.特点：(1) 导热与热对流同时存在的热传递过程(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3.对流换热是指流体流经固体时流体与固体表面之间的热量传递现象4.圆管壁稳定传热时，温度呈对数曲线分布5.某管道采用两种不同的材料组成保温层，如果内外保温层厚度相等，将导热系数小的材料放置在外层，保温效果更好(错误)6.提高对流传热系数的途径：①使流动从层流转变为湍流②增加流速③增大管径④选用螺纹管，短管，弯管（5）. 在管外流动，应加折流板7.沸腾三个阶段：自然对流、核状沸腾、膜状沸腾，工业上采用核状沸腾8.边界层的分离增强了流体的扰动，h 增大/ 流体在圆管外的换热，为避免层流，底层对对流换热的影响会设置障碍物，促使边界层的分离形成，为增强传热效果9.空气在圆管内做湍流运动，当其他条件不变，空气流速提高一倍时，对流传热h为原来对流传热系数的1.74倍10.某管道采用两种不同的材料组成保温层，如果内外保温层厚度相等，将导数系数小的材料放置在外层，保温效果更好(错误)11.蒸汽冷凝时，定期排放不凝性气体。
（完整版）传热学知识点
（完整版）传热学知识点传热学主要知识点1. 热量传递的三种基本方式。
热量传递的三种基本方式：导热(热传导)、对流(热对流)和热辐射。
2. 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 在引力场下单纯的导热一般只发生在密实的固体中。
3. 对流（热对流）(Convection)的概念。
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。
4 对流换热的特点。
当流体流过一个物体表面时的热量传递过程，它与单纯的对流不同，具有如下特点：a 导热与热对流同时存在的复杂热传递过程b 必须有直接接触（流体与壁面）和宏观运动；也必须有温差c 壁面处会形成速度梯度很大的边界层5. 牛顿冷却公式的基本表达式及其中各物理量的定义。
q ' = h (t w - t ∞ )(w)= q 'A = Ah (t w - t ∞ )w / m 2h 是对流换热系数单位 w/(m 2 k) q ' 是热流密度（导热速率），单位(W/m 2)是导热量 W6. 热辐射的特点。
a 任何物体，只要温度高于 0 K ，就会不停地向周围空间发出热辐射；b 可以在真空中传播；c 伴随能量形式的转变；d 具有强烈的方向性；e 辐射能与温度和波长均有关；f 发射辐射取决于温度的 4 次方。
7. 导热系数, 表面传热系数和传热系数之间的区别。
导热系数：表征材料导热能力的大小，是一种物性参数，与材料种类和温度关。
表面传热系数：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、壁面形状大小等传热系数：是表征传热过程强烈程度的标尺，不是物性参数，与过程有关。
第一章导热理论基础1 傅立叶定律的基本表达式及其中各物理量的意义。
傅立叶定律（导热基本定律）：q ' = -k ?dT q ' = -k ?T = -k (i ?T + j ?T + k ?T) x ?dx ?x ?y ?zq ' = -k ?T n ?nT(x,y,z)为标量温度场圆筒壁表面的导热速率 q r= -kA dTdr = -k (2rL ) dT dr垂直导过等温面的热流密度，正比于该处的温度梯度，方向与温度梯度相反。
核电站320教材传热学基础知识
传热学基础知识1.2.1 传热的基本方式热量总是从高温物体传到低温物体，传热学的任务就是研究热传递的规律。
热传递的现象很多，但可归纳成三种基本的传热方式，即导热、对流和热辐射。
常用以下两个物理量来表征热传递的强弱：热流量Q——单位时间内通过某一传热面的热量，W/s ;热流密度q--单位时间内通过单位面积的热量，W/(m2@)。
1 •导热热量从物体中温度较高的部分传递到温度较低的部分，或者从温度较高的物体传递到与之接触的温度较低的另一物体的过程称为导热(又称热传导)。
从微观角度来看，气体、液体、固体的导热机理是有所不同的。
气体中，导热是气体分子不规则热运动时互相碰撞的结果，气体的温度较高，其分子的运动动能越大，不同能量水平的分子相互碰撞的结果，使热量从高温处传到低温处；液体或固体是通过它们的微观粒子在其平衡位置附近的振动而形成弹性波来传递热能；金属则主要依靠自由电子的扩散作用产生热能传递。
传热学研究的范围只是以宏观方法去研究导热过程，通常只使用宏观量把导热过程与物体的温度分布联系起来。
分析一维导热过程的基本公式是傅里叶定律。
考察如图1.5所示的平板，假设两个表面均维持均匀温度，对于x方向上任意位置一个厚度为dx的微元层，根据傅里叶定律，单位时间通过该层的导热热量与其温度变化率及平板面积F成正比，即：式中，，为比例系数，称为导热系数(也称热导率) ，单位W/ (m?C)。
负号表示热量传递的方向同温度升高的方向相反。
图1.5 通过平板的导热假设，不随温度变化，将上式积分，可得:式中■■:——平板厚度，m ;■1――平板两边的温度差，C 该式又可表示为：把它与电学上的欧姆定律I= U相比，可以看出它们在形式上是类似的：传热量Q对应R于电流强度I，温差.垃对应于电压U。
于是对应于电阻R,它表示了热量传递路径的阻力，称为热阻，记为R t。
与串联电路的总电阻计算方法相仿，对于几个环节构成的传热过程(如多层平板导热)，总的热阻等于各分热阻之和。
传热学简要知识点
传热学简要知识点传热学这玩意儿，听起来挺高大上，其实和咱日常生活那是息息相关。
就说冬天吧，为啥在屋里咱裹得严严实实还是觉得冷，夏天在大太阳底下没一会儿就热得不行？这里面可都藏着传热学的知识呢。
先来说说热传导。
想象一下，你拿着一根金属棒，一头放在火上烤，没一会儿，另一头也烫得没法摸，这就是热传导。
金属是热的良导体，热量顺着它就快速传递过去了。
但要是换成木头棒子，那情况可就大不一样，木头导热性能差，等半天另一头可能还是凉凉的。
在我们的生活里，热传导的例子随处可见。
比如家里用的铁锅，锅底受热了，锅里的菜很快也热起来，这是因为铁能很好地传导热量。
再比如说，大冬天你要是光脚踩在瓷砖地上，那叫一个透心凉，瓷砖导热比木地板厉害多啦，所以热量从你脚丫子“嗖”地就跑走了。
接下来聊聊热对流。
热对流简单说就是靠液体或者气体的流动来传热。
就像咱们开了空调，屋子里的空气流动起来，热空气被带走，冷空气进来，温度就慢慢降下来了。
夏天去游泳，刚下水的时候觉得水凉得要命。
但游一会儿就好多了，这可不光是你适应了水温，还有热对流在起作用呢。
水在你身边流动，把你身上的热量带走，让你感觉没那么热了。
还有个有趣的例子，煮汤的时候，你会看到锅里的水咕嘟咕嘟冒泡，这就是热对流。
锅底的水受热变轻往上跑，上面的冷水往下沉，这样不断循环，整锅水就慢慢都热了。
再讲讲热辐射。
太阳晒在身上暖洋洋的，这可没有直接接触，靠的就是热辐射。
火塘里的火，就算离得有点距离，你也能感受到那股热气，这也是热辐射。
冬天的时候，在户外晒太阳是件特别舒服的事儿。
太阳的热量通过辐射传到地球上，咱们就享受到了温暖。
晚上睡觉，你要是觉得冷，加一床厚被子，为啥能保暖呢？除了被子能阻止你身体的热量向外传导，还有一部分原因是被子能反射一部分热辐射，让你自身散发的热量尽量留在身边。
传热学在工业上的应用那可就多了去了。
比如说汽车发动机，工作的时候产生大量的热，如果不及时把这些热散出去，发动机就容易出故障。
传热学基本知识
铜 铝 钢 不锈钢 木材 红砖
383 204 约47 29 0.12 0.23～0.58
矿渣棉 玻璃棉 珠光砂 碳酸镁
水 空气
0.04～0.046 0.037
0.035
0.026～0.038 约0.58 0.023
2.3对流换热 2.3.1特征 自然对流
受迫对流
2.3.2对流换热的计算
热阻形式：
qc c ( t)
传热R系＝数R1为＋R2 ＋R3 ＝0.04＋0.065＋0.125＝0.23(m2·℃/W)
K＝ ＝＝4.35[W/(m2·℃)]
热流通量为
q＝K·Δt＝4.35×(30－5)＝109(W/m2)
求房屋外墙的散热量q以及它的内外表温度tw1和tw2。已 知外墙厚度δ=360 ㎜，室外温度tf1=-10℃，室内温度 tf2=18℃，墙的导热系数λ=0.61W/m·℃，内表面换热系 数α1=8.7W/㎡·℃ ，外表面换热系数α2=24.5 W/㎡·℃
热辐射 通过以上对导热和对流换热过程的介绍，我们知道，无论导热 和对流，都必须通过冷热物体的直接接触来传递热量，但热辐 射则不同。热辐射是依靠物体表面发射可见和不可见的射线来 传递热量。物体表面每平方米每秒对外辐射的热量称为辐射力 E，其大小与物体表面性质和温度有关。
2.2稳定导热
2.2.1单层平壁稳定导热
第2章 传热学基本知识
掌握导热、热对流、对流放热、热辐射、辐射换热、 传热、热阻等的基本概念；掌握传热过程的特点及过 程；了解稳定传热和不稳定传热的概念；理解传热的 强化与削弱的基本途径。
传热学是研究热量传递过程规律的一门科学。我们在 设备工程中所涉及的传热学的知识，主要是为了学习 供暖工程打基础。在供暖工程中，供暖热负荷的确定 需要计算围护结构的传热量，建筑物的围护结构传热 主要是通过外墙、外窗、外门、顶棚和地面。
《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。
传热学基本知识
导热
导热定义 导热是指热量在物质内部由高温 区域向低温区域传递的过程。
导热方式 主要包括热传导、热对流和热辐 射。
导热基本定律 傅里叶导热定律，表示在单位时 间内通过某一截面的热量与垂直 于该截面的温度变化率及该截面 的面积成正比。
导热系数 描述物质导热性能的参数，其值 越大，物质的导热性能越好。
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04
对流换热
对流换热的基本概念
总结词
对流换热是指流体与固体表面之间的热量传递过程，是传热学中的一种基本形 式。
详细描述
对流换热涉及到流体和固体之间的温度差异，当流体流过固体表面时，由于温 差的作用，流体会从固体表面吸收热量或向其释放热量，从而导致热量传递。
对流换热的分类
总结词
根据流体流动的性质和状态，对流换 热可以分为强制对流、自然对流和混 合对流三种类型。
01
辐射定律
02 斯蒂芬-玻尔兹曼定律、普朗克定 律和维恩位移定律等。
辐射系数
描述物质发射和吸收辐射能力的
参数，其值越大，物质发射和吸
03
收辐射的能力越强。
辐射方式
04
包括物体表面之间的辐射、太阳
辐射和红外辐射等。
热传导、对流和辐射的比较
热量传递方式
热传导、对流和辐射是三 种不同的热量传递方式， 它们在热量传递过程中有
三维热传导是指热量在三维空间中传递的过程。
详细描述
三维热传导是最常见的传热现象，发生在固体、液体和气体中。在三维热传导中，热量 在三个方向上传播和扩散，即长度、宽度和高度。三维热传导的数学模型通常采用三维 偏微分方程来描述，需要考虑热量在各个方向上的扩散和传递。三维热传导在工程和自
传热学基本概念知识点
传热学基本概念知识点1傅里叶定律：单位时间内通过单位截面积所传递的热量，正比例于当地垂直于截面方向上的温度变化率2集总参数法：忽略物体内部导热热阻的简化分析方法3临界热通量：又称为临界热流密度，是大容器饱和沸腾中的热流密度的峰值5效能：表示换热器的实际换热效果与最大可能的换热效果之比6对流换热是怎样的过程，热量如何传递的？对流：指流体各部分之间发生相对位移，冷热流体相互掺混所引起的热量传递方式。
对流仅能发生在流体中，而且必然伴随有导热现象。
对流两大类：自然对流与强制对流。
影响换热系数因素：流体的物性，换热表面的形状与布置，流速7何谓膜状凝结过程，不凝结气体是如何影响凝结换热过程的？蒸汽与低于饱和温度的壁面接触时，如果凝结液体能很好的润湿壁面，它就在壁面上铺展成膜，这种凝结形式称为膜状凝结。
不凝结气体对凝结换热过程的影响：在靠近液膜表面的蒸气侧，随着蒸气的凝结，蒸气分压力减小而不凝结气体的分压力增大。
蒸气在抵达液膜表面进行凝结前，必须以扩散方式穿过聚集在界面附近的不凝结气体层。
因此，不凝结气体层的存在增加了传递过程的阻力。
8试以导热系数为定值，原来处于室温的无限大平壁因其一表面温度突然升高为某一定值而发生非稳态导热过程为例，说明过程中平壁内部温度变化的情况，着重指出几个典型阶段。
首先是平壁中紧挨高温表面部分的温度很快上升，而其余部分则仍保持原来的温度，随着时间的推移，温度上升所波及的范围不断扩大，经历了一段时间后，平壁的其他部分的温度也缓慢上升。
主要分为两个阶段：非正规状况阶段和正规状况阶段9灰体有什么主要特征？灰体的吸收率与哪些因素有关？灰体的主要特征是光谱吸收比与波长无关。
灰体的吸收率恒等于同温度下的发射率，影响因素有：物体种类、表面温度和表面状况。
10气体与一般固体比较其辐射特性有什么主要差别？气体辐射的主要特点是：（1）气体辐射对波长有选择性（2）气体辐射和吸收是在整个容积中进行的11说明平均传热温压得意义，在纯逆流或顺流时计算方法上有什么差别？平均传热温压就是在利用传热传热方程式来计算整个传热面上的热流量时，需要用到的整个传热面积上的平均温差。
传热学基本知识
由式（2-1）可知导热系数是表征该材料导热能力的 物理量。材料的导热系数越大，则表示其导热性越好。不 同材料的导热系数是不同的；即使对于同一种材料，导热 系数的数值也随所处状态不同而有差异。各种材料的值在 有关热工手册中可查到。
如果对式（2-1）写成一般的微分形式，就获得一维 稳定导热的傅立叶定律表达式：
热辐射的本质决定了热辐射过程有如下三个特点：
1、一切物体只要其物理温度高于绝对零度，就会不断地 发射热射线。
2、辐射换热过程伴随着能量形式的两次转化，即物体的 部分内能转化为电磁波能发射出去，当它射线达到另 一物体表面而被其吸收时，电磁波能又重新转换为内 热能。
3、辐射换热与导热、对流换热不同，它不依靠物质的接 触而进行热量传递，如阳光能够穿越辽阔的低温太空 向地面辐射。
Q
1
1 2 1
F
1 2 1 /(1 F )
1 R ,1
( 1
2)
Q
2
2 3 2
F
2 3 2 /(2 F )
1 R ,2
( 2
3 )
Q
3
3 4 3
F
3 44 3 /(4 F )
1 R ,3
( 3
4
)
（2-4b）
式中 1、2、3 ——各层平壁导热系数，W/(m·℃)；
1、 2、 3——各层平壁厚度，m；
1
1
1
0,则 1
3.黑体辐射力
试验和理论分析证明黑体的辐射能为：
E0= C0T 4
(2-7)
式中 E0——黑体单位时间内单位面积向外辐射时的能
量，W/m2，称为黑体的辐射力；
C0——黑体的辐射常数：5.67×10-8（W/（m2·K4））；
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传热学基础知识1.2.1 传热的基本方式热量总是从高温物体传到低温物体，传热学的任务就是研究热传递的规律。
热传递的现象很多，但可归纳成三种基本的传热方式，即导热、对流和热辐射。
常用以下两个物理量来表征热传递的强弱：热流量Q ——单位时间内通过某一传热面的热量，W/s ；热流密度q ––––单位时间内通过单位面积的热量，W/(m 2∙s) 。
1．导热热量从物体中温度较高的部分传递到温度较低的部分，或者从温度较高的物体传递到与之接触的温度较低的另一物体的过程称为导热（又称热传导）。
从微观角度来看，气体、液体、固体的导热机理是有所不同的。
气体中，导热是气体分子不规则热运动时互相碰撞的结果，气体的温度较高，其分子的运动动能越大，不同能量水平的分子相互碰撞的结果，使热量从高温处传到低温处；液体或固体是通过它们的微观粒子在其平衡位置附近的振动而形成弹性波来传递热能；金属则主要依靠自由电子的扩散作用产生热能传递。
传热学研究的范围只是以宏观方法去研究导热过程，通常只使用宏观量把导热过程与物体的温度分布联系起来。
分析一维导热过程的基本公式是傅里叶定律。
考察如图1.5所示的平板，假设两个表面均维持均匀温度，对于x 方向上任意位置一个厚度为dx 的微元层，根据傅里叶定律，单位时间通过该层的导热热量与其温度变化率及平板面积F 成正比，即：dxdt F Q λ-= 式中，λ为比例系数，称为导热系数（也称热导率），单位W/（m∙℃）。
负号表示热量传递的方向同温度升高的方向相反。
图1.5 通过平板的导热假设λ不随温度变化，将上式积分，可得：δλtF Q ∆-=式中 δ——平板厚度，m ；∆t ——平板两边的温度差，℃ 。
该式又可表示为：F tQ λδ∆=把它与电学上的欧姆定律I=R U相比，可以看出它们在形式上是类似的：传热量Q 对应于电流强度I ，温差∆t 对应于电压U 。
于是Fλδ对应于电阻R ，它表示了热量传递路径的阻力，称为热阻，记为R t 。
与串联电路的总电阻计算方法相仿，对于几个环节构成的传热过程（如多层平板导热），总的热阻等于各分热阻之和。
导热系数λ是表征导热性能优劣的参数，不同材料的导热系数值不同，即使是同一材料，导热系数值亦随温度而变。
例如纯铜的导热系数为395W/（m∙℃）；碳钢为36.7W/（m∙℃）；空气为0.0259W/（m∙℃）；水为0.0559W/（m∙℃）。
一般而言，λ金属＞λ液＞λ气 。
对于更复杂的情况，例如有内热源的三维导热，可以通过分析物体内部某个微元体的热量平衡推导出普遍适用的导热微分方程。
稳态工况下导热微分方程的一般形式为：0='''+∇⋅∇q T λ式中为释热率，W/m 3。
公式左端第一项表示从微元体表面传导出去的热量（差一负号），第二项表示微元体内产生的热量，因此该式实际上体现了能量守衡的关系。
导热微分方程是2． 对流和对流换热对流是指流体各部分之间发生相对位移，从而把热量从一处带到另一处的热传递现象。
对流仅能发生在流体中，而且必然伴随有导热现象。
工程上常遇到的不是单纯的对流方式，而是流体流过另一固体表面时对流和导热联合起作用的热量传递，称为对流换热。
本节重点讨论对流换热。
流体流过固体表面，当流体和固体温度不同时，它们之间必然会发生热量传递。
紧贴固体表壁处总有一薄层流体作层流流动，其中垂直于壁面的方向上仅有分子能量的传递，即只存在导热，而层流薄层以外的区域，热量的传递主要依靠对流。
对流换热的基本计算式为牛顿冷却公式：Q = αF （t w -t f ）式中 F ——与流体接触的壁面面积，m 2；α——对流换热系数，W/（m 2∙℃）；t w ——壁面温度，℃；t f ——流体平均温度，℃。
由对流换热公式可导出对流热阻FR t α1=。
对流换热有多种类型，见表1.3。
表1.3 对流换热的类型求解对流换热问题，关键是求出对流换热系数α，而它与许多因素有关，一般只能通过实验得出各种特定条件下适用的计算表达式。
影响对流换热的因素有五个方面：(1) 流体流动的原因流动分为强迫流动和自然流动两类。
凡受外力的推动（如鼓风机或泵）而引起的流体流动，称为强迫流动；原来静止的流体，由于内部温度不平衡，因而流体各部分之间产生密度差，由此引起的流动称为自然流动。
强迫流动和自然流动具有不同的换热规律，计算对流换热的方法也有所不同。
(2) 流体的流态流体的流态分层流和紊流。
由于两种流态的机理不同，热传递的规律也随之而异。
层流时，热传递主要依靠互不相干的流层之间的导热；紊流时，除紧贴壁面的层流底层外，流体沿壁面法线方向产生对流作用而使热传递增强。
(3) 流体有无相变发生在某些换热过程中，参与换热的液体因受热（或放热）而发生沸腾（或凝结）。
流体有相变的换热过程与无相变的对流换热过程有很大差别。
在相变过程中，流体温度基本保持相应压力下的饱和温度而不变，这时液体与壁面间的换热量等于流体吸收或放出的潜热，同时汽液两相的流动情况也不同于单相流动，所以有相变时与无相变时的换热条件大不一样。
对同一种液体，有相变时的换热强度要大得多。
(4) 流体的物理性质不同流体如空气、水和油等，它们的物理性质不同，例如在温度和速度完全相同的水和空气中，物体被加热或冷却的快慢速度相差甚大。
这主要是因为水和空气的导热系数λ相差悬殊，以致边界层中的导热热阻不同，从而影响了换热系数α。
此外，流体的动力粘度μ和密度ρ通过Re数而反映出流体的流动情况是层流还是紊流，进而影响换热系数α。
又如流体的比热C P的大小能确定流体吸放或放热后的温度变化，从而与边界层中的温度梯度有关，当然对换热强度也有影响。
(5) 换热面的几何因素它包括换热面的形状、大小以及换热面在流体中的相对位置。
换热面的形状和大小不同，就会影响流体在换热面附近的流动情况。
例如，流体横向绕流圆柱体，尾部产生漩涡现象，流动情况与管内流动就完全不同，这些因素都会影响对流换热规律。
3．热辐射一切物体都有辐射粒子（光子）的能力，辐射粒子具有的能量称为辐射能。
物体通过电磁波来传递能量的方式称为辐射。
物体会因各种原因发出辐射能，其中因热的原因而发出辐射能的现象就是热辐射。
自然界中各个物体都不停地向空间发出热辐射，同时又不断地吸收其他物体发出的热辐射。
辐射与吸收过程的综合结果就造成了以辐射方式进行的物体间的热量传递，这就是辐射换热。
当物体与周围环境处于热平衡时，辐射换热量等于零，但这是动态平衡，辐射与吸收过程仍在不停地进行。
热辐射可以在真空中传播，而导热和对流换热这两种热传递方式只能在有物质存在的条件下才能实现。
当两个物体被真空隔开时，例如地球与太阳之间，导热与对流都不会发生，只能进行辐射换热，这是热辐射的一个特点。
另一个特点是辐射换热不仅产生能量的转移，而且还伴随着能量形式的转化，即发射时从热能转换成辐射能，而被吸收时又从辐射能转换为热能。
实验表明，物体的辐射能力与温度有关，同一温度下不同物体的辐射与吸收本领也大不一样。
一种称做绝对黑体（简称黑体）的理想物体在同温度的物体中具有最大的辐射本领和吸收本领。
黑体在单位时间内向所有方向辐射出的热量称为辐射力E ，它由斯蒂芬—玻尔兹曼定律计算：E=σ0 FT 4式中 F ——物体的辐射表面积，m 2；σ0——黑体辐射常数，也称斯蒂芬—玻尔兹曼常数，其值为5.67×-8W/（m 2∙k 4）； T ——表面的绝对温度，K 。
实际物体的辐射能力小于同温度下黑体的值，其计算可以采用斯蒂芬—玻尔兹曼定律的经验修正形式：E=εσ 0 FT 4式中，ε称为该物体的黑度（又称发射率），与物体的种类及表面状态有关，其值总是小于1。
在压水堆稳态工况下，堆内的温度不是很高，辐射换热量相对于导热和对流小得多，一般可以忽略不计。
但在事故工况下，堆内可达到相当高的温度，就要考虑热辐射的作用了。
4．传热过程在换热设备中，需要交换热量的冷、热流体一般分别处于固体壁面的两侧，热量由壁面一侧的流体穿过壁面传到另一侧的流体中，这个过程称为传热过程。
传热过程包括三个串联的环节。
第一个环节是高温流体传热给壁面，属对流换热；第二个环节是热量从固体的一侧传到另一侧，属导热；第三个环节是另一壁面传热给低温流体，属对流换热。
传热过程的基本计算公式为：q = k ∆t （1-1）式中，k 为传热系数，W/(m 2∙℃) ；∆t = t f1 –t f2 ，即两侧流体的温差。
流体的温度比较容易测量，因此求解上式的关键在于计算k 。
下面以平板的传热过程为例分析如何推导k 。
图1.6 平板传热过程[方法一] 由各环节的传热方程式推导。
111αqt t w f =- δλ/21q t t w w =- 222αq t t f w =-三式相加得：)11(2121αλδα++=-q t t f f 把它与式（1-1）比较，可得： 21111αλδα++=k[方法二] 利用热阻的概念。
传热过程的三个环节相当于三个串联的热阻：1/α1 δ/λ 1/α2根据欧姆定律，总热阻为：2111αλδα++=t R 又从式（1-1）可知： kR t 1= 所以 21111αλδα++=k1.2.2 单相流体的对流换热在核电站的许多系统，如反应堆堆芯的燃料棒束通道中以及蒸汽发生器或凝汽器的传热管内，水与壁面之间的传热都是单相流体的强迫对流换热。
2Pr Re 8.01c e D c λα= 式中 α——对流换热系数，W/(m 2∙℃)λ——流体的热导率，W/(m∙℃)D e ——流道的当量直径，其中UA D e 4=，A 为流道截面积，U 为湿润周界； Re ——雷诺数，μρe VD =Re V ——流速，m/sρ——流体密度，kg/m3μ——流体动力粘度，kg/(m·s)Pr ——普朗特数，λμp C =Pr C p ——流体的定压比热，J/(kg·℃)。
c 1和c 2为常数。
对于管内流体与壁面的传热，c 1＝0.023，c 2＝0.4。
在反应堆堆芯中，燃料棒成栅格排列，每四根燃料棒构成一个棒束栅元，冷却剂在其中流动，形成一个水力流道（如图1.7）。
对于这种情况，024.0042.01-=dl c ，312=c ，其中l 为燃料棒中心距，d图1.7 棒束栅元从图中可见，流道的截面积等于正方形面积减去一根燃料棒的截面积，湿润周界为四条1/4燃料棒周长之和，即等于一根燃料棒的周长。
大亚湾核电站燃料棒外径d ＝9.5mm ，棒中心距为l ＝12.6mm ，因此一个棒束栅元的当量直径为m m 78.115.945.96.1244442222=⨯⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-==ππππd d l U A D e 1.2.3 沸腾传热沸腾是一种重要的传热机理，它存在于蒸汽发生器、稳压器的电加热器表面等传热设备之中。