传热学基本知识.ppt
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传热学(全套课件666P) ppt课件
1A 1 (T 1 4T 2 4) （ 1-9 ）
§1-3 传热过程和传热系数
一、传热过程 1 、概念
热量由壁面一侧的流体通过壁面传到 另一侧流体中去的过程称传热过程。
2 、传热过程的组成 传热过程一般包括串联着的三个环节组成， 即：
① 热流体 → 壁面高温侧； ② 壁面高温侧 → 壁面低温侧； ③ 壁面低温侧 → 冷流体。 若是稳态过程则通过串联环节的热流量相同。
二、对流
1 、基本概念
1) 对流：是指由于流体的宏观运动，从而使 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过程。 对流仅发生在流体中，对流的同时必伴随 有导热现象。
2) 对流换热：流体流过一个物体表面时的 热量传递过程，称为对流换热。
2 、对流换热的分类
1）根据对流换热时是否发生相变分：有
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：
t f1 tw1
Ah 1
tw1 tw2 A /
t w 2 t f 2 Ah 2
（d） （e） （f）
三式相加，整理可得:
A(t f 1 t f 2 )
1 1
h1 h2
也可以表示成:
（1-10）
A(tkf1tf2)A k t （1-11）
式中， k称为传热系数，单位为
。
W/ m2K
⑤热辐射现象仍是微观粒子性态的一种宏 观表象。
⑥ 物体的辐射能力与其温度性质有关。这 是热辐射区别于导热，对流的基本特点。
§1-3 传热过程和传热系数
一、传热过程 1 、概念
热量由壁面一侧的流体通过壁面传到 另一侧流体中去的过程称传热过程。
2 、传热过程的组成 传热过程一般包括串联着的三个环节组成， 即：
① 热流体 → 壁面高温侧； ② 壁面高温侧 → 壁面低温侧； ③ 壁面低温侧 → 冷流体。 若是稳态过程则通过串联环节的热流量相同。
二、对流
1 、基本概念
1) 对流：是指由于流体的宏观运动，从而使 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过程。 对流仅发生在流体中，对流的同时必伴随 有导热现象。
2) 对流换热：流体流过一个物体表面时的 热量传递过程，称为对流换热。
2 、对流换热的分类
1）根据对流换热时是否发生相变分：有
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：
t f1 tw1
Ah 1
tw1 tw2 A /
t w 2 t f 2 Ah 2
（d） （e） （f）
三式相加，整理可得:
A(t f 1 t f 2 )
1 1
h1 h2
也可以表示成:
（1-10）
A(tkf1tf2)A k t （1-11）
式中， k称为传热系数，单位为
。
W/ m2K
⑤热辐射现象仍是微观粒子性态的一种宏 观表象。
⑥ 物体的辐射能力与其温度性质有关。这 是热辐射区别于导热，对流的基本特点。
传热学第五版课件完整版_图文
接触热阻的定义：
接触热阻的影响因素： 粗糙度
挤压压力 硬度匹配情形 空隙中介质的性质
减小接触热阻的措施： 表面尽量平整 增加挤压压力
两表面一软一硬 涂导热姆
第七节 二维稳态导热
应用领域：房间墙角，地下埋管，矩形保温层，短肋片
二维稳态导热微分方程： 二维稳态导热问题的研究手段：
解析法 数值法 形状因子法
第i层与第i+1层之间接触面的温度：
二、第三类边界条件
常物性时导热微分方程组如下：
根据第一类边界条件时的结果: （此时壁温tw1和tw2为未知） 与以上两个边界条件共三式变形后 相加,可消去tw1和tw2，得：
单层平壁的热流密度：
多层平壁的热流密度：
第二节 通过复合平壁的导热
应用领域：空心砖，空斗墙
并解出其通解为 ：
代入边界条件求出c1和c2，并代入通解，得出特解 ：
等截面直肋的温度分布：
肋端过余温度：
肋片散热量：
当考虑肋端散热时，计算肋片散热量时可采用假想肋高 代替实际肋高 l
一维温度场假定的检验 ：
请同学们思考一个问题:
肋高越大，肋的散热面积越大，因而采用 增加肋高的方法可以增加肋的散热量。这 种方法在实际换热器设计中是否可行？若 可行，是否会有某些局限性？
一、等截面直肋的导热
一维简化的假设条件： 肋片的高度l远大于肋片的厚度δ， 因而厚度方向温差很小，
负内热源的处理方法—— 将y方向的对流散热量 等效转化为负内热源
断面周长： 断面面积：
进行负内热源处理后等截面直肋导热微分方程组如下：
（假定肋端绝热）
定义 ：
令
—— 过余温度
：
使导热微分方程齐次化 ：
接触热阻的影响因素： 粗糙度
挤压压力 硬度匹配情形 空隙中介质的性质
减小接触热阻的措施： 表面尽量平整 增加挤压压力
两表面一软一硬 涂导热姆
第七节 二维稳态导热
应用领域：房间墙角，地下埋管，矩形保温层，短肋片
二维稳态导热微分方程： 二维稳态导热问题的研究手段：
解析法 数值法 形状因子法
第i层与第i+1层之间接触面的温度：
二、第三类边界条件
常物性时导热微分方程组如下：
根据第一类边界条件时的结果: （此时壁温tw1和tw2为未知） 与以上两个边界条件共三式变形后 相加,可消去tw1和tw2，得：
单层平壁的热流密度：
多层平壁的热流密度：
第二节 通过复合平壁的导热
应用领域：空心砖，空斗墙
并解出其通解为 ：
代入边界条件求出c1和c2，并代入通解，得出特解 ：
等截面直肋的温度分布：
肋端过余温度：
肋片散热量：
当考虑肋端散热时，计算肋片散热量时可采用假想肋高 代替实际肋高 l
一维温度场假定的检验 ：
请同学们思考一个问题:
肋高越大，肋的散热面积越大，因而采用 增加肋高的方法可以增加肋的散热量。这 种方法在实际换热器设计中是否可行？若 可行，是否会有某些局限性？
一、等截面直肋的导热
一维简化的假设条件： 肋片的高度l远大于肋片的厚度δ， 因而厚度方向温差很小，
负内热源的处理方法—— 将y方向的对流散热量 等效转化为负内热源
断面周长： 断面面积：
进行负内热源处理后等截面直肋导热微分方程组如下：
（假定肋端绝热）
定义 ：
令
—— 过余温度
：
使导热微分方程齐次化 ：
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
(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。
传热学基础知识课件
热力学基础知识
光大环保能源有限公司
主要内容
第一章 热力参数 1.1概述 1.2热力参数名称、计算单位和符号 1.3热力学第一定律和第二定律 第二章 热力循环方式 2.1朗肯循环 2.2回热循环 第三章 传热知识简介 3.1热交换基本方式 3.2传热过程
第一章 热力参数
但经济分析表明其有利方面大与其不利方面。
第三章 传热知识简介
§3.1 热交换基本方式
（1） 热传导：指直接接触到物质各部分分子间进行热量传递的 过程。热传导是固体中热量传递的主要方式，单纯的热传导只能 在密实的固体中进行，在气体或液体中，热传导过程往往和对流 同时发生。
（2） 热对流：指流体各部分发生相对位移而引起的热量交换。 这种传热方式只能在液体和气体中进行。
主要参数：温度、压力、比体积、能、功、焓、熵等。 一、温度： 1.摄氏温标（t，℃） 2.热力学温标（T，K） T=273+t 绝对零度：T=0 K，t=-273℃
第一章 热力参数
§1.2 热力参数名称、计量单位和符号
二、压力：
物体单位面积上受到的垂直作用力称为压力(压强)，用符号p表 示：
和。 八、熵： 定义：ds=δq/T，加给工质微小的热量与加热时的温度T之比。 作用：（1）判断工质与外界热交换的方向性 （2）熵与热力学温度T可组成平面直角坐标图 （3）利用熵增原理，可以判定自发的、不可逆过程所进行 的方向和深度，并可利用熵增大小分析工质做功能力的损失。
第一章 热力参数
§1.3 热力学第一定律和第二定律
§2.1 朗肯循环
§2.1 朗肯循环热经济性 （1） 热效率 （2） 汽耗率 （3） 热耗率
第二章 热力循环方式
光大环保能源有限公司
主要内容
第一章 热力参数 1.1概述 1.2热力参数名称、计算单位和符号 1.3热力学第一定律和第二定律 第二章 热力循环方式 2.1朗肯循环 2.2回热循环 第三章 传热知识简介 3.1热交换基本方式 3.2传热过程
第一章 热力参数
但经济分析表明其有利方面大与其不利方面。
第三章 传热知识简介
§3.1 热交换基本方式
（1） 热传导：指直接接触到物质各部分分子间进行热量传递的 过程。热传导是固体中热量传递的主要方式，单纯的热传导只能 在密实的固体中进行，在气体或液体中，热传导过程往往和对流 同时发生。
（2） 热对流：指流体各部分发生相对位移而引起的热量交换。 这种传热方式只能在液体和气体中进行。
主要参数：温度、压力、比体积、能、功、焓、熵等。 一、温度： 1.摄氏温标（t，℃） 2.热力学温标（T，K） T=273+t 绝对零度：T=0 K，t=-273℃
第一章 热力参数
§1.2 热力参数名称、计量单位和符号
二、压力：
物体单位面积上受到的垂直作用力称为压力(压强)，用符号p表 示：
和。 八、熵： 定义：ds=δq/T，加给工质微小的热量与加热时的温度T之比。 作用：（1）判断工质与外界热交换的方向性 （2）熵与热力学温度T可组成平面直角坐标图 （3）利用熵增原理，可以判定自发的、不可逆过程所进行 的方向和深度，并可利用熵增大小分析工质做功能力的损失。
第一章 热力参数
§1.3 热力学第一定律和第二定律
§2.1 朗肯循环
§2.1 朗肯循环热经济性 （1） 热效率 （2） 汽耗率 （3） 热耗率
第二章 热力循环方式
(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。
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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。
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❖ 2 、研究对象
第一章
绪
论
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§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。
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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。
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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
传热学基本知识PPT课件
③
▪ 由于是稳定传热过程，外墙三个阶段的传热量应当相等， 即：
qqnqqw
④
▪ 联立①、②、③及④式，可得：
q 1 nt n d t w 1 wR d tnR tw R wtn R twK (tntw)
式中：
K 1 1 1 1d1 RnRRw R
n w
K －墙体的总传热系数。 R －墙体的总传热阻。
，代号“℃”。 换算关系 ： T=t+273.16 一般工程计算中：T=t+273
2、热量
▪ 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：J，kJ
工程单位制中：cal，kcal
换算关系 ：1kcal=4.19kJ
▪ 热量与能量的区别： 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，只有在物体通过热传递 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。
传热学基本知识PPT课件
教学目标：
➢了解稳定传热的基本概念； ➢理解稳定导热、对流换热和辐射换热的基
本概念； ➢了解稳定传热的过程及传热的增强与削弱。
▪ 传热学是研究热量传递过程规律的一门学 科。
▪ 本章介绍传热的基本方式，分析导热、热 对流和辐射的基本特性及应用。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
§2－1 稳定传热的基本概念
二、传热的增强与削弱
1、增强传热的基本途径 QKFt
（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
（1）热绝缘 （2）改变表面状况
《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。
传热学基本知识ppt课件
传热学基本知识ppt课件目录•传热学概述•热传导基本知识•热对流基本知识•热辐射基本知识•传热过程与换热器设计•传热学实验方法与测量技术•传热学在工程领域应用案例01传热学概述传热学定义与研究对象传热学定义研究热量传递规律的科学，主要研究物体之间或物体内部热量传递的过程、机理和计算方法。
研究对象包括导热、对流换热和辐射换热三种基本传热方式，以及传热过程与热力学、流体力学、电磁学等学科的交叉问题。
01020304能源与动力工程建筑工程机械工程电子工程传热学应用领域涉及燃烧、锅炉、内燃机、汽轮机、航空发动机等领域的热量传递问题。
研究建筑物的保温、隔热、采暖、通风等热工性能，提高建筑能效。
解决电子设备散热问题，如计算机、手机、电子元器件等的冷却技术。
研究各种机械设备的热设计、热分析和热控制，如散热器、冷却系统、热交换器等。
理论分析实验研究数值模拟传热学研究方法通过建立数学模型和方程，对传热过程进行定量描述和预测。
通过实验手段测量传热过程中的各种物理量，验证理论分析和数值模拟的正确性。
利用计算机进行数值计算，模拟传热过程的详细情况，为优化设计和控制提供依据。
02热传导基本知识热传导定义及物理意义热传导定义物体内部或物体之间由于温度差异引起的热量传递现象。
物理意义热传导是热量传递的三种基本方式之一，对于研究物体的热行为和热设计具有重要意义。
热传导基本定律与公式热传导基本定律傅里叶定律，即单位时间内通过单位面积的热量与温度梯度成正比。
热传导公式Q = -kA(dT/dx)，其中Q为热量，k为热传导系数，A为传热面积，dT/dx为温度梯度。
热传导系数及其影响因素热传导系数定义表征材料导热性能的物理量，即单位时间、单位温度梯度下，通过单位面积的热流量。
影响因素材料的种类、温度、压力、湿度等都会对热传导系数产生影响。
例如，金属材料的热传导系数通常较高，而非金属材料的热传导系数较低。
03热对流基本知识热对流定义及物理意义热对流定义热对流是指热量通过流体的宏观运动而传递的过程。
传热学大全课件
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目录
• 传热学基本概念与原理 • 导热理论及应用 • 对流换热理论及应用 • 辐射换热理论及应用 • 传热过程数值模拟方法 • 传热学实验技术与设备 • 传热学在工程领域应用案例
01
传热学基本概念与原理
热量传递方式
01
02
03
热传导
物体内部或两个直接接触 物体之间的热量传递现象。
对流传热实验装置
模拟流体与固体壁面间的对流传热过程，研究对流换热系数的影响 因素。
辐射传热实验装置
通过黑体辐射源和接收器，研究物体间辐射传热的规律。
实验数据处理与分析方法
数据采集与处理
介绍实验数据的采集、整理、筛选和预处理等方法。
误差分析
讨论实验误差的来源、分类及减小误差的方法，提高实验结果的可 靠性。
建筑环境与设备工程
改善建筑环境，提高设备效率。
材料科学与工程
研究材料热物性，优化材料性能。
生物医学工程
研究生物体热传递，应用于医疗 诊断和治疗。
02
导热理论及应用
导热基本定律与导热系数
导热基本定律
傅里叶定律及其物理意义，导热热流密度与温 度梯度的关系。
导热系数
定义、物理意义及影响因素，不同材料的导热 系数比较。
能源动力领域应用案例
热力发电
在火力发电厂中，传热学应用于锅炉、汽轮机等设备的热设计，提 高能源转换效率。
核能利用
核电站中的反应堆热工水力设计、冷却剂循环系统等均涉及传热学 原理。
可再生能源
太阳能热利用、地热能开发等领域也需要传热学的支持，以提高能源 利用效率。
建筑环境领域应用案例
建筑节能
利用传热学原理，优化 建筑围护结构、保温材 料和采光设计等，降低 建筑能耗。
目录
• 传热学基本概念与原理 • 导热理论及应用 • 对流换热理论及应用 • 辐射换热理论及应用 • 传热过程数值模拟方法 • 传热学实验技术与设备 • 传热学在工程领域应用案例
01
传热学基本概念与原理
热量传递方式
01
02
03
热传导
物体内部或两个直接接触 物体之间的热量传递现象。
对流传热实验装置
模拟流体与固体壁面间的对流传热过程，研究对流换热系数的影响 因素。
辐射传热实验装置
通过黑体辐射源和接收器，研究物体间辐射传热的规律。
实验数据处理与分析方法
数据采集与处理
介绍实验数据的采集、整理、筛选和预处理等方法。
误差分析
讨论实验误差的来源、分类及减小误差的方法，提高实验结果的可 靠性。
建筑环境与设备工程
改善建筑环境，提高设备效率。
材料科学与工程
研究材料热物性，优化材料性能。
生物医学工程
研究生物体热传递，应用于医疗 诊断和治疗。
02
导热理论及应用
导热基本定律与导热系数
导热基本定律
傅里叶定律及其物理意义，导热热流密度与温 度梯度的关系。
导热系数
定义、物理意义及影响因素，不同材料的导热 系数比较。
能源动力领域应用案例
热力发电
在火力发电厂中，传热学应用于锅炉、汽轮机等设备的热设计，提 高能源转换效率。
核能利用
核电站中的反应堆热工水力设计、冷却剂循环系统等均涉及传热学 原理。
可再生能源
太阳能热利用、地热能开发等领域也需要传热学的支持，以提高能源 利用效率。
建筑环境领域应用案例
建筑节能
利用传热学原理，优化 建筑围护结构、保温材 料和采光设计等，降低 建筑能耗。
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(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
t 600 400 4000℃ / m
x
0.5
2.1.4 导热定律
• 单位时间内通过单位给定截面的导热量，称为热流量，记 作q，单位是W/m2 。
• 傅里叶定律： q gradt
• 表明热流量是一个向量(热流向量)，它与温度梯度位于等 温面同一法线上，但指向温度降低的方向，式中的负号表 示热流量和温度梯度的方向相反，永远顺着温度降低的方 向。
2.2.2 影响对流换热的因素
(1)流动的起因 • 一种是自然对流，即由于流体各部分温度不同所引起的密度
单位为K（开尔文），中文代号为开。热力学温标规定纯水 三相点温度（即水的汽、液、固三相平衡共存时的温度） 为基本定点，并指定为273.16K。 • ②摄氏温标：实用温标，又称百分温标。它是把在标准大 气压下，纯水开始结冰的温度（冰点）定为零度，把纯水
• 沸腾时的温度（沸点）定为100度，将0与100之间的尺面分 为100等份，每一等份就是1度。用符号t表示，单位为摄氏 度，代号为℃。
发生在不同的等温线之间。
• 温度梯度：两个等温线之间的变化以垂直于法线方向上温
度的变化率最大，这一温度最大变化率为温度梯度，用表
示。即
gradt n lim t n t n0 n n
• 温度梯度在直角坐标系中可表示为
gradt i t j t k t x y z
• 温度梯度的负值称为温度降度。
2 传热学基本知识
2.1 稳定传热的基本概念 2.2 对流换热 2.3 辐射换热的基本概念 2.4 传热
2.1 稳定传热的基本概念
• 温度 • 宏观定义：表示物体冷热程度的物理量。 • 微观定义：表示物体内部大量粒子热运动的剧烈程度，反
映了物体内粒子热运动平均动能的大小。 • 温标：温度的标尺 • ①绝对温标：国际单位制规定热力学温度温标，符号为T，
2.1.5 导热系数
2.1.5.1 导热系数的定义
q
gradt
• 导热系数在数值上等于温度降度为1℃/m时单位时间内单位 导热面积的导热量，单位是w/(m·℃)。导热系数是材料固 有的热物理性质，其数值表示物质带热能力的大小。
• 表2.1列出了0℃时物质的导热系数。
2.1.5.2 导热系数的影响因素
三维传热。
2.2 对流换热
2.2.1 对流换热过程的特点
• 对流换热是一种复杂的热交换过程，它已不是导热的基本方 式，这种过程既包括流体分子之间的导热作用，同时也包括 流体位移所产生的对流作用。
• 对流时热量转移，则是依靠流体产生的位移。 • 一切支配流体导热和热对流作用的因素．诸如流动起因、流
动状态、流体的种类和物性、壁面几何参数等因素都会影响 对流换热。
t1
t2
W
m2
或
Q
t1
t2
FW
• b.热对流：依靠流体的运动，热量由一处传递到另一处的 现象。
• 对流换热：流体与固体壁间的换热，它是热对流与导热的 综合作用，所以，它已不再是基本的传热方式。
• 热对流的特点：传热过程中，流体质点发生了相对位移。 C.热辐射及其特点在第三节介绍。 • 稳态传热的基本概念： a.稳态传热：温差保持定值，不随时间变化。 b.非稳态传热：温差不能保持定值，温差随时间发生变化。 c.根据热传递的方向性，传热可分为：一维传热、二维传热、
(1)温度
• 许多工程材料，在一定温度范围内，导热系数可以认为是温度的 线性函数，它们的关系可以用下式表达
(2)密度
0 1 bt
• 习惯上把导热系数小于0.2W/(m·℃)的材料定义为保温隔热材料。
如岩棉、矿渣棉、玻璃棉、微孔硅酸钙、膨胀珍珠岩、泡沫塑料
和发泡石棉等。
• 结论：密度越小，这些材料中所含的导热系数小的介质越多，材 料的导热系数越小。
[例题2.1] 在稳态情况下，有一厚度为50mm的平壁，其材料的导 热系数为定值，平壁两侧的温度为400℃和600℃。如图2.2所 示的温度梯度是多少？
• [解] 由于在稳态情况下，再根据给出的条件。
•
情况(a)的温度梯度为
•
t 600 400 4000℃ / m
x 0.5
•
情况(b)的温度梯度为
t f x, y, z
•
• 如果在上式的基础上温度场内的温度变化仅 与两个或一个坐标有关，则称为二维或一维 稳态温度场，即
• t f x, y 或 t f y, z 或 t f x, z
• t f x 或 t f y 或 t f z
• 可以看出在直角坐标中将温度场分为不随时 间变化的和随时间变化的两种，即稳态温度 场和非稳态温度场。