第九章 热量传递基本方式概述(1)

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第九章对流传热

第九章对流传热
x Re x
假定在平板前缘不同的 x 距离处,速度分布的 形状是相似的,即:
ux ~ u0
y
(9-15)
将(9-14)代入 (9-15)得:
ux ~ y u0
u0
x
(9-16)
令 x, y y u0
x
(9-17)
显然 u x 与 相似,将这种关系用如下得
u0
函数形式描述:
u x g
与许多因素有关,令
h k
(9-2)
f
则:该方程称qA为 h牛t顿f 冷ts 却定律(,9-3)
h 称为对流传热系数。
h与下列因素有关: ⑴ 流体物性 ⑵ 壁面的几何形状和粗糙度 ⑶ 流体与壁面间的温差 ⑷ 流体速度 ⑸ 层流内层厚度
由于h 实际上表示的是薄层内的传热系数, 故又称为膜系数。
局部膜系数与平均膜系数的关系为:
ux uy 0 x y
用符号“ ”表示数量级关系,则上
式可近似写成:u 0 u y 0 x
(9-12)
故uy的数量级近似为: u y
u 0 x
(9-13)
将其代入方程(9-10),可得如下数量级
的近似关系: u0
u0 x
u0u0 x
u02
由此得δ的数 量级为:
x u0
(9-14)
或写成: 1 (9-14a)
k1
1
hm0.66L4ReL2 Pr3 令
则有:
11
Num0.66R4 eL2Pr3
Num
hm L k
显然当x=L时,平均膜系数与局部膜系 数的关系为两倍的关系。
即: hm=2hx Num=2Nux
上述诸式适用范围是: 恒定壁温条件 光滑平板壁面 层油边界层的传热 且0.6<Pr<15 , ReL < 5 × 105 其中物性参数取膜平均温度tm下的值

高中物理教案:热量传递的方式

高中物理教案:热量传递的方式

高中物理教案:热量传递的方式一、热量传递的方式热量是物质内部粒子之间由于温度差异而进行的能量交换。

在自然界中,热量可以通过三种方式传递:传导、对流和辐射。

了解和掌握这些热量传递方式对于高中物理学生来说至关重要。

本文将详细介绍这三种方式,并探讨它们在日常生活中的应用。

二、传导1. 传导概述传导是指物体内部或不同物体之间,由于颗粒(分子、原子)振动而引起的能量传递。

在一个均匀固体内部,温度越高的地方颗粒振动越剧烈,因此与相邻颗粒之间会有能量的交换。

通过这种形式的能量转移,热量从高温区域向低温区域流动。

2. 传导特点及实例传导主要发生在固体物质中,其速度取决于材料的性质。

金属是良好的导体,所以我们经常用金属做制热器具或散热器等设备。

例如,在寒冷的天气里,我们抓住金属杯子时会感觉到冷;而在夏天,金属物体更容易感觉热。

3. 热传导的公式和影响因素热传导的数学表达式是:Q = k * A * △T / L,其中 Q 代表传导的热量,k 是材料的导热系数,A 是横截面积,△T 是温度差异,L 是长度。

影响传导速率的主要因素有材料本身的性质以及温度差异和物体间距离。

三、对流1. 对流概述对流是指液体或气体中发生的能量通过流动引起的传递。

当液体或气体受热后,在高温区域分子运动剧烈,比较轻的部分上升并形成对流循环。

这种循环表现为从高温区域向低温区域移动,并将热量一起带走。

2. 对流特点及实例对流主要发生在液体和气体中。

例如,在室内使用电风扇可以加快空气流动,使得整个房间更快地散去炎热;在水壶中加热水时,底部受加热而上升的热水使整壶水达到均匀的温度。

3. 对流的影响因素与公式对流传热速率受到很多因素的影响,例如液体或气体的密度、比热容和流动速度等。

公式为:Q = α * A * △T / L,其中 Q 代表传导传递的热量,α 是对流换热系数,A 是横截面积,△T 是温度差异,L 是长度。

四、辐射1. 辐射概述辐射是指通过电磁波向外传播能量的方式。

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。

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。

一. 大空间自然对流换热的实验关联式 工程中广泛使用的是下面的关联式:
l / d 60
层流
湍流
二. 横掠管束换热实验关联式
• 外掠管束在换热器 中最为常见。 • 通常管子有叉排和 顺排两种排列方式。 顺叉排换热的比较: 叉排换热强、阻力 损失大并难于清洗。 影响管束换热的因 Pr 素除 Re 、 数外,还 有:叉排或顺排; 管间距;管束排数 等。
后排管受前排管尾流的扰动作用对平均表面传热系数的影 响直到10排以上的管子才能消失。 这种情况下,先给出不考虑排数影响的关联式,再采用管 束排数的因素作为修正系数。 气体横掠10排以上管束的实验关联式为
(5) 流体的热物理性质:
3 密度 [kg m ] 热导率 [ W (m C) ] 2 比热容 c [J (kg C) ] 动力粘度 [ N s m ] 运动粘度 [m 2 s] 体胀系数 [1 K ]

1 v 1 v T p T p
Nu c Re n Nu c Re n Pr m Nu c(Gr Pr)n
式中,c、n、m 等需由实验数据确定,通常由图解法和 最小二乘法确定
④常见准则数的定义、物理意义和表达式,及其各量的 物理意义
⑤模化试验应遵循的准则数方程 强制对流:
Nu f (Re, Pr); Nu x f ( x ' , Re, Pr)
导热热阻:平壁,圆筒壁
q
t w1 t w 2 t w1 t w 2

t r t R
t
t w1
dt
dx
Φ
A
Q
0
tw2
R A
r

热量传递的方式与特点

热量传递的方式与特点

热量传递的方式与特点热量传递是热力学中的一个重要概念,它是描述热量从一个物体传递到另一个物体的过程。

热量传递的方式有三种:传导、对流和辐射。

每种方式在不同的条件下有着独特的特点和规律。

一、热量传导热量传导是通过物体内部分子之间的碰撞传递热量的方式。

它发生在固体、液体和气体中,主要通过固体介质的传导。

热传导是由于物体内部的温度不均匀导致的热量流动。

它的特点包括以下几个方面:1.1. 热量传导速度和温度梯度成正比关系。

热量在物体内部传导的速度与物体内部温度差异的大小成正比,温度差异越大,传导速度越快。

1.2. 热量传导受物体的导热性质影响。

导热性是一个物体传导热量的能力,与物质的热导率有关。

热导率高的物质可以更有效地传导热量。

1.3. 热导率与物体的材料有关。

不同材料的热导率不同,金属等导热性较好的材料能够更快传导热量。

二、热量对流热量对流是通过液体和气体中的流体粒子传递热量的方式。

对流分为自然对流和强制对流两种形式。

自然对流是指由于温度差异引起的流体的自发运动,如空气的气流。

强制对流是通过外部力驱动流体的流动,如风扇的风。

2.1. 热量对流速度与流体流动速度成正比。

流体的流动速度越快,热量对流的速度越快。

2.2. 热量对流受流体的热交换系数影响。

热交换系数是描述流体传热能力的一个参数,与流体的性质和流体流动的条件有关。

2.3. 热量对流会造成流体局部的温度均匀化。

通过对流传递热量,可以使流体中的温度均匀化,减小温度梯度。

三、热量辐射热量辐射是通过电磁波的辐射传递热量的方式。

它是一种无需介质的热传递方式,可以在真空中传递热量。

热量辐射是由于物体的热运动产生的电磁辐射。

3.1. 热量辐射的速度与物体的温度的四次方成正比。

物体的温度越高,辐射传递的速率越快。

3.2. 热量辐射可以在真空中传递。

由于热辐射不依赖于介质传递,因此在真空或者非常稀薄的介质中也可以传递热量。

3.3. 热量辐射的强度与物体表面的性质有关。

传热学(第9章--对流换热)

传热学(第9章--对流换热)

— —
横向节距 纵向节距
23
9-3 流体有相变时的对流换热
一、凝结换热
1.特点:
——蒸汽和低于饱和温度的冷壁面相接触时会发 生凝结换热,放出凝结潜热。(如电厂中:凝汽 器和回热加热器内,管外蒸汽与管外壁的换热)
➢两种凝结方式:根据凝结液体依附在壁面上的形
态不同分.
tw ts
1)膜状凝结:凝结液体能润湿壁面,
腾换热设备安全经济的工作区为泡态沸腾区。
34
炉内高热负荷区水冷壁沸腾换热的强化
35
各种对流换热比较
液体对流换热比气体强;
对同一种流体,强制对流换热比自然对流换热强;
紊流换热比层流换热强;横向冲刷比纵向冲刷强;
有相变的对流换热比无相变换热强。
表9-5 各种对流换热平均换热系数的大致范围
换热系数 α[w/(m2.K)]
二是在蒸汽中混入油类或脂类物质。对紫铜管进行表面改 性处理,能在实验室条件下实现连续的珠状凝结,但在工 业换热器上应用,尚待时日。
26
2.影响蒸汽膜状凝结换热的因素:
(1)蒸汽中含有不凝结气体的影响 ➢ 蒸汽中含有不凝结气体(如空气)时,即使含量极微,
也会对凝结换热产生十分有害的影响。不凝结气体将会在 液膜外侧聚集而形成一层气膜,使热阻大大增加,从而恶 化传热。
21
(1)管束排列方式的影响
s1
s1
s2
顺排
s2
叉排
叉排:换热系数大,但流动阻力大. 顺排:换热系数小,但流动阻力小.
22
s1
s1
s2
s2
顺排
叉排
(2)流动方向上管排数的影响
后排管受前排管尾流的扰动作用对平均换热系 数的影响直到20排以上的管子才能消失。

热量的传导方式

热量的传导方式

热传递有热传导、热对流和热辐射三种基本方式。

热传导与热对流都需要一个中间介质,而热辐射则不需要。

热量从火焰传递到可燃物上,会导致可燃物热解、碳化或者起火。

热量传递的驱动力是能量差(温差),即热量总是从高温向低温物体传递。

一、热传导热传导属于接触传热,大量分子、原子或电子的互相撞击,使能量从物体温度较高部分传至温度较低部分的过程。

同时加热一段铜管(左)、钢管(右),7分钟后,左边的铜管温度上升至96℃,右边的钢管上升至30.6℃,这主要是因为这两种材料的导热系数不相同。

导热系数是物质导热能力的量度,又称热导率。

例如,铜的导热系数是387W/mK,钢的导热系数是45.8W/mK,而聚氨酯泡沫是0.034W/mK(常用于冷冻仓库)。

在这三者里面,铜是最佳的导热体,聚氨酯泡沫是导热性能最差的导热体,也是热的绝缘体。

二、传导热通量单位时间传递的热量可以用热通量表示,热通量也叫热流,表示热能传递的速率。

流经导热体的热通量(热能/单位面积)取决于以下要素:温差:温差越大,热传导速率越大(热流密度大)传导距离:热传导距离越短,热传导率/单位面积(热流密度)越高,距离越长,热传导率/单位面积(热流密度)越低。

材料的导热系数:导热系数越高,热传导率/单位面积越高(热流密度越大)。

在火场中,我们通常会通过门把手来预判屋内温度(建议用热成像仪),主要就是因为门把手通常都是铜制品,导热系数高。

三、热对流热对流是指在流体流动进程中发生的热量传递的现象。

它是室内火灾早期热传递的主要方式,热烟气(热对流)能向各个方向传递热量。

例如给水加热,首先底部附近的水被加热,被加热的流体上升,较冷的水下沉取代它。

火灾中产生的热气和它们流过的气体表面会发生对流传热,气体的流速越高,对流换热的速率越大。

对流换热主要有两种形式:自然对流和强迫对流。

在自然对流中,气体在材料上流动的速度是由于气体表面和气体之间的温差所产生的浮力引起热气流的流动。

上图为自然对流,我们可以看到烟气热对流对泡沫的影响。

热量的传递与热量的传递速率计算方法

热量的传递与热量的传递速率计算方法

热量的传递与热量的传递速率计算方法热量传递是热力学中的基本概念之一,它涉及到热量从高温物体传递到低温物体的过程。

在工程实践中,我们经常需要计算热量的传递速率,以便合理设计和改善热力系统。

本文将介绍热量的传递方式以及常用的计算方法。

一、热量的传递方式热量的传递可以通过三种方式进行:传导、对流和辐射。

下面将对这三种方式进行详细阐述。

1. 传导传导是指物体内部或不相邻物体之间通过分子碰撞来传递热量的过程。

传导过程可以通过能量传递的方式进行,即分子通过碰撞将热量从高温区域传递到低温区域。

传导的速率与物体的导热性能有关,导热性能越高,传导速率越快。

2. 对流对流是指热量通过流体的运动传递的过程。

当流体受热后,流体的密度减小,形成浮力,产生对流流动。

对流传热速率与流体的性质、流动速度以及体积等因素有关。

对流传热速率通常比传导快,因为对流可以带走更多的热量。

3. 辐射辐射是指热量通过电磁波的辐射传递的过程。

所有物体在温度不为零时都会发出电磁波,这些电磁波的波长和强度与物体的温度有关。

辐射传热速率与物体的表面温度的四次方成正比,因此高温物体的辐射传热速率较快。

二、热量传递速率的计算方法热量传递速率是指单位时间内热量传递的量,通常用功率来表示。

下面将介绍几种常用的计算方法。

1. 传导热传递速率的计算传导热传递速率的计算可以使用傅里叶定律。

傅里叶定律表明,传热速率正比于温度梯度,反比于物体的导热系数和传热距离。

传导热传递速率可以用以下公式表示:Q = - k*A*(∆T/∆x)其中,Q表示传导热传递速率,k表示导热系数,A表示传热面积,∆T表示温度差,∆x表示传热距离。

2. 对流热传递速率的计算对流热传递速率的计算需要考虑流体的性质以及流动速度等因素。

常用的计算方法包括乌格尔数和努塞尔数,它们可以用以下公式表示:Nu = C*(Re^m)*(Pr^n)其中,Nu表示努塞尔数,Re表示雷诺数,Pr表示普朗特数,C、m 和n是与具体问题相关的常数。

9.热量传输概论

9.热量传输概论

因素:流动原因、流动状态、流体物性、有无相变、 影响 α 因素:流动原因、流动状态、流体物性、有无相变、 壁面形状大小等。 壁面形状大小等。
α 的大小。 因此研究对流换热的目的, 因此研究对流换热的目的,就是确定 的大小。此定律亦 是一经验定律。 是一经验定律。
15
热量传输概论 辐射换热
2. 热 量 传 输 的 基 本 方 式 辐射力( ):单位时间内, 辐射力(E):单位时间内,物体的单位表面积向外辐射的 单位时间内 热量, 热量,单位 W m 2 E与物体温度有关,物体的温度越高、辐射能力越强。 与物体温度有关,物体的温度越高、辐射能力越强。 E与物体的种类、表面状况有关。 与物体的种类、表面状况有关。
黑体 射 绝对黑体 黑体 辐射 力 黑体 射 辐射
18
热量传输概论 射
2. 热 量 传 输 的 基 本 方 式 射 实际物体发射的 射
4
实际物体表面的发射率(黑度) ;与物体 ε— 实际物体表面的发射率(黑度),0~1;, 表 的 表面 度 ; 的黑体
A T1 Q
E = εσbT
[W m ]
2
Q = Aσ (T −T )
定义
热辐射——物体由于自身温度引起的发射辐射能的现象,通 热辐射 物体由于自身温度引起的发射辐射能的现象, 物体由于自身电磁波或光子来传递热量。
16
热量传输概论 辐射换热
2. 热 量 传 输 的 基 本 方 式 特点 不需要冷热物体的直接接触;即不需要介质的存在, 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。 在真空中就可以传递能量。 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
2. 热 量 传 输 的 基 本 方 式 在传热文献中,通常认为热量的传输有三种基本方式, 在传热文献中,通常认为热量的传输有三种基本方式,即 导热,对流传热和辐射传热。 导热,对流传热和辐射传热。

热量传递的方式

热量传递的方式

热量传递的方式热量传递属于物理学科中的热力学范畴,热量传递,简称传热,是一种复杂的现象,物体内部或物体之间,只要有温差的存在,就有热量自发地由高温处向低温处传递。

热量传递的三种基本方式分别是:即热传导、热对流、热辐射。

1.热传导物体或系统内的温度差,是热传导的必要条件。

热导热是指依靠物质的分子、原子和电子的振动、位移和相互碰撞而产生热量传递的方式。

在气态、液态和固态物质中都可以发生,但热量传递的机理不同。

固体以两种方式传递热量:晶格振动和自由电子的迁移。

液体的结构介于气体和固体之间,分子可作幅度不大的位移,热量的传递既依靠分子的振动,又依靠分子间的相互碰撞。

2.热对流热对流指由于流体的宏观运动,冷热流体相互掺混而发生热量传递的方式。

这种热量传递方式仅发生在液体和气体中。

由于流体中的分子同时进行着不规则的热运动,因此对流必然伴随着导热。

根据流体与壁面传热过程中流体物态是否发生变化,可将对流传热分为无相变的对流传热和有相变的对流传热。

无相变的对流传热指流体在传热过程中不发生相的变化;而有相变的对流传热指流体在传热过程中发生相的变化,如气体在传热过程中冷凝成液体,或液体在传热过程中沸腾而转变为气体。

3.热辐射物体通过电磁波来传递能量的方式称为辐射。

辐射有多种类型,其中因热的原因而发出辐射能的现象称为热辐射。

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。

拓展知识:与导热和对流换热相比,热辐射具有如下特点:A.辐射能可以通过真空自由地传播而无需任何中间介质;B.一切物体温度高于0K的物体均能够持续地发射出辐射能,同时也能持续地吸收来自其他物体的辐射能;C.热辐射不仅具有能量的传递,而且具有能量形式的转换。

发射时从热能转换为辐射能,而被吸收时又从辐射能转换为热能。

第9章热量传递的基本方式-PPT精选文档

第9章热量传递的基本方式-PPT精选文档

关于传热系数
将传热热流量的计算公式写成

1
tf1 tf 2

1
Ah1 A Ah2
A ktf1tf2A k t
式中
k
1 1
1
h1 h2
k 称为传热系数,单位为
W/(m2·K),t为传热温差。
通过单位面积平壁的热流密度为
冬天,屋顶积雪
qktf1tf2
导热现象发生在固 体内部,也可发生在 静止的液体和气体之 中。
9.1 导热
导热的特点:
必须有温差 物体直接接触 依靠分子、原子及自由电
子等微观粒子热运动而传 递热量 不发生宏观的相对位移
例如:大平壁的一维稳态导热
特点:
1.平壁两表面维持均匀恒定不变温度;
2.平壁温度只沿垂直于壁面的方向发生变化;
(t f1
1
t w1 )
(t f 1 tw1)
Ah 1
Rh1
tw1 h1

h2 tw2
tf2

(2)平壁的导热
0 x
Atw1 tw2

tw1
tw 2
A
tw1 tw2 R
通过平壁的稳态传热过程
(3)右侧的对流换热
Ah2 tw2tf2
tw 2 tf2 1
(2)热量从一侧壁面以导热的
方式传递到另一侧壁面; 高
(3)热量从低温流体侧壁面以 温
固 体
低 温
对流换热(或对流换热+辐射 流

换热)的方式传给低温流体。 体 壁 体
通过平壁的稳态传热过程
假设: tf1、tf2、h1、h2不随时间变化;为常数。

热量传递主要有三种基本方式及导热对流和什么

热量传递主要有三种基本方式及导热对流和什么

热量传递主要有三种基本方式及导热对流和什么
热量传递的三种基本方式:热传导,热对流和热辐射。

1.热传导:通常也称为导热,是物体内部或相互接触的物体表面之间,由于分子、原子及电子等微观粒子的热运动而产生的热量传递现象。

导热依赖两个基本条件:一是必须有温差,二是必须直接接触(不同物体)或是物体内部传递。

2.热对流:是指由于流体的宏观运动,致使不同温度的流体相对位移而产生的热量传递现象,对流只能发生于流体中,且一定伴随着流体分子的不规则热运动产生的导热。

对流换热按流动的起因不同(流动的驱动力不同)分为自然对流和强迫对流两种。

自然对流是由于温差引起的流体不同部分的密度不同而自然产
生上下运动的对流换热。

因此,有温差不一定能发生自然对流,还应考虑表面的相对位置是否能形成因温度差导致的密度差引起的流体
运动。

当固体表面的温度高于环境的空气温度时,该表面上方的空气受热后密度变小,自由上升,从而发生自然对流换热。

在表面下方,紧挨表面的空气受热后密度变小,由于受到阻挡积聚在表面底下,难以产生空气的自由运动,从而没有自然对流换热的发生。

而表面的下方,空气受冷后自由下沉,则可以发生自然对流换热。

强迫对流则是流体在外力的推动作用下流动所引起的对流换热。

强迫对流换热程度比自然对流换热剧烈得多,当流体发生相变的时候,对流换热则分别称为沸腾换热和凝结换热。

3.热辐射,热辐射不需要任何中间介质而远距离传播,并且在传播过程中有热能-辐射能-热能的能量形式转换。

热量传递的基本方式

热量传递的基本方式

热传递的三种基本形式为:热传导、热辐射和热对流。

只要在物体内部或物体间有温度差存在,热能就必然以以上三种方式中的一种或多种从高温到低温处传递。

对于固体热源,当它同周围媒质温度差不很大时(约50°C以下),热源向周围媒质传递的热量可由牛顿冷却热传递的三种基本形式为:热传导、热辐射和热对流。

只要在物体内部或物体间有温度差存在,热能就必然以以上三种方式中的一种或多种从高温到低温处传递。

对于固体热源,当它同周围媒质温度差不很大时(约50°C以下),热源向周围媒质传递的热量可由牛顿冷却定律来计算。

热传递的基本方式热传递有三种方式:传导、对流和辐射.传导热从物体温度较高的部分沿着物体传到温度较低的部分,叫做传导.热传导是固体中热传递的主要方式.在气体或液体中,热传导过程往往和对流同时发生.各种物质都能够传导热,但是不同物质的传热本领不同.善于传热的物质叫做热的良导体,不善于传热的物质叫做热的不良导体.各种金属都是热的良导体,其中最善于传热的是银,其次是铜和铝.瓷、纸、木头、玻璃、皮革都是热的不良导体.最不善于传热的是羊毛、羽毛、毛皮、棉花、石棉、软木和其他松软的物质.液体中,除了水银以外,都不善于传热,气体比液体更不善于传热.对流靠液体或气体的流动来传热的方式叫做对流.对流是液体和气体中热传递的主要方式,气体的对流现象比液体更明显.利用对流加热或降温时,必须同时满足两个条件:一是物质可以流动,二是加热方式必须能促使物质流动.辐射热由物体沿直线向外射出,叫做辐射.用辐射方式传递热,不需要任何介质,因此,辐射可以在真空中进行.地球上得到太阳的热,就是太阳通过辐射的方式传来的.一般情况下,热传递的三种方式往往是同时进行的.。

热量传输的基本概念

热量传输的基本概念

t
2t
a x 2
三 热量传输微分方程的定解条件
热量传输微分方程是用数学形式表达出了热量 传输(对流、导热)过程的不均匀温度场的变化 规律。不同的导热、对流换热过程,都能用其来 描述。
实际传热总是在特定的位置、时间和容积空间 内进行。因此要确定一个具体传热问题的解,就 必须充分的给出所研究具体问题的条件,即微分 方程的定解条件。
§7.1 热量传输的基本概念
一、热量传输的基本方式
1 导热: 温度不同的物质由于直接接触, 没有物质的相 对宏观运动时发生的热量传输现象。
2 对流传热: 指流体中各部分间发生相对位移而引起的 热传递现象。
3 辐射传热: 物质靠电磁波的发射与吸收来进行能量传 递的过程. 前两种传热方式都需要物体的直接接触,才能实现 热量的传递,而辐射传热则无须物体的接触。
(qx

qx x
dx)dydz


qx x
dxdydz
IPy
OPy

q y dydz

(qy

q y y
dy)dxdz


q y y
dxdydz
IPz

OPz

qzdxdy

(qz

qz z
dz)dxdy


qz z
dxdydz
IP OP ( qx qy qz )dxdydz x y z
二 固体的导热微分方程式
在固体中,由于没有宏观的运动,故热量传输微分 方程式中的速度分量为零,且摩擦热也为零,即:
t

2t a( x2
2t y2

2t z2 )

热量传递的基本方式

热量传递的基本方式
热量传递存在三种基本方式:热传导、热对流与热辐射。热传导是物体内部或相互接触物体间由于微观粒子热运动而产生的热量传递,其特点包括平壁两表面温度均匀恒定、温度只沿垂直于壁面方向变化等,基本计算式涉及热流量、材料的热导率及平壁的导热热阻。热对流则是由流体宏观运动引起的热量传递,仅发生在流体中,并伴随导热现象,对流换热的基本计算式采用牛顿冷微观粒子热运动而向外发射辐射能的现象,所有温度大于0 K的物体都能发射和吸收热辐射,其特点包括不依赖中间媒介、双向传递等,热辐射的波长范围广泛,但在常见温度范围内主要集中在紫外线、可见光和红外线三个波段。

热力学基础热量传递方式

热力学基础热量传递方式

热力学基础热量传递方式在我们的日常生活和众多的工业应用中,热量传递是一个极为常见但又至关重要的现象。

无论是冬天里我们依靠暖气取暖,还是汽车发动机的散热,又或者是电子设备运行时的发热与冷却,都涉及到热量的传递。

那么,热量究竟是如何传递的呢?这就要说到热力学基础中的热量传递方式,主要有热传导、热对流和热辐射三种。

首先,我们来了解一下热传导。

热传导是指由于物体内部或者两个直接接触的物体之间存在温度差,从而导致热量从高温处向低温处传递的过程。

这就好比是一排排列整齐的多米诺骨牌,当我们推倒一端的骨牌时,力量会依次传递到后面的骨牌,使其依次倒下。

在热传导中,热量就像这个力量,从温度高的区域逐渐向温度低的区域传递。

热传导的发生需要有介质,而且这个介质的热导率会直接影响热传导的效率。

不同的材料具有不同的热导率,比如金属通常是良好的热导体,而空气、塑料等则是热的不良导体。

这也是为什么我们用金属锅来做饭,因为金属能够快速地将炉火的热量传导给食物;而在保温杯的设计中,会采用多层真空结构来减少热传导,从而保持饮品的温度。

接下来,是热对流。

热对流是指由于流体(液体或气体)的宏观运动而引起的热量传递过程。

想象一下,当我们烧开一锅水时,锅底的水受热后密度变小而上升,周围较冷的水则下沉补充,形成一个循环流动,热量就在这个流动过程中被传递。

热对流分为自然对流和强制对流。

自然对流是由于流体内部温度不均匀而自然产生的流动,比如上述烧开水的例子。

而强制对流则是通过外部力量,如风扇、水泵等,迫使流体流动来加强热量传递。

在汽车的冷却系统中,水泵驱动冷却液在发动机和散热器之间循环流动,就是典型的强制对流。

在空调系统中,风扇促使空气流动,实现室内的热量交换,也是利用了热对流的原理。

最后,我们要说的是热辐射。

热辐射是一种不需要介质、通过电磁波传递能量的方式。

与热传导和热对流不同,热辐射可以在真空中进行。

太阳向地球传递热量就是通过热辐射实现的,因为太空中几乎是真空的,没有介质可以进行热传导和热对流。

第九章 热量传递

第九章 热量传递

第九章热量传递第二篇热量的传输热量的传输即传热,是自然界及许多生产过程中普遍存在的一种极其重要的物理现象。

冶金过程离不开化学反应,而几乎所有的化学反应都需要控制在一定的温度下进行,为了维持所要求的温度,物料在进入反应器之前往往需要预热或冷却到一定温度,在过程进行中,由于反应本身需吸收或放出热量,又要及时补充或移走热量。

如炼铁过程,为了强化熔炼反应,需将空气预热至1000℃ 以上;又如炼钢的连铸过程,由于钢水在凝固过程中放出大量的热,结晶器外面需设置冷却水设施,及时移走钢水凝固时释放出来的热量。

此外,还有一些过程虽然没有化学反应发生,但需维持在一定的温度下进行,如干燥与结晶、蒸发与热流体的输送等。

总之,热量的传递与冶金过程有着密切的联系,可以说,在许多场合,热量的传递对冶金过程起着控制作用。

因此,探讨热量传递的本质,研究热量传递的规律,掌握和控制热量传递的速率,对冶金及其他生产领域都具有重要意义。

第九章概论9.1 研究的对象和目的热量的传输是研究由于“温度差异” 所引起的能量的传递过程为对象的。

所谓差异就是矛盾,当物体内部或物体之间的温度出现了差异,或两温度不同的物体相互接触时,就有了相对“热”和“冷”的矛盾双方,这时总会发生热量从温度高的区域向温度低的区域转移的过程。

通常将这一过程叫传热过程。

虽然在此过程中所传递的热量我们无法看到,但其产生的效应则是可被观察或被测量得到的。

一般而言,体积不变的物体得到或失去热量,都将引起其内能的变化,具体的表现为温度的升高或降低,或者发生相的变化。

对于自发的传热,将永远使矛盾的双方向自己的反面转化,原温度较高的物体因传走热量而被冷却;原温度较低的物体因得到热量而被加热,随着温差的降低,最终将建立起温度一致的平衡态。

若要保持某一部分的温度高于另一部分,就必须从外界向高温区不断的补充被传走的热量,并从低温区不断取走所得到的热量。

热量的传输研究的目的在于研究热量的传递规律,并确定热量传递速率,这也是它与热力学的不同之处。

热量传递方式

热量传递方式

热量传递方式
(1)导热,又称热传导
导热是指物体各部分无相位移或不同物体直接接触时,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
热传导系数丸又称热传导率为,就是指单位厚度的物体具备单位温度差时,在它的单位面积上单位时间的导热量。

(2)热对流
靠流体的运动,把热量由一处传达至另一处的现象,称作热对流。

工程上常见的传热情况(如管壳式换热器、蒸汽锅炉的管束\\冰箱的冷凝器等)往往不是单纯的热对流,而是流体与固体壁直接接触时的换热过程,这时既有热对流也伴随有热传导,已不再是基本传热方式,将其称为对流换热(又称放热)。

对流成套表面传热系数(有时缩写对流成套系数),就是指单位面积上,当流体同壁之间为单位温差,在单位时间内所能够传达的热量,抒发了该对流成套过程的高低。

(3)热辐射
靠物体表面对外升空可知和不可知的射线(电磁波)传达热量称作热辐射,也称作电磁辐射成套。

热辐射传热过程并不需要像导热或热对流那样以冷、热物体的直接接触传递热量。

(4)热传导过程
导热、热对流和热辐射三种基本传热方式的组合,形成了由温度差引起的传热过程。

进一步增强和弱化热传导的途径
所谓增强传热,是提高换热设备单位传热面积的传热量,即提高传热系数,减少传热热阻。

而削弱传热是指降低传热系数、增加传热热阻。

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热量传递是自然界和工程领域中常见的现象,主要包括热传导、热对流和热辐射、原子等微观粒子的热运动传递热量,其计算涉及热流量、热流密度以及材料的热导率等参数。热对流则是流体中温度不同的部分由于宏观运动而传递热量,对流换热的特点和计算公式(如牛顿冷却公式)是理解和应用这一方式的关键。热辐射则是物体通过电磁波传递能量的方式,与物体的温度密切相关。每种热量传递方式都有其特定的计算方法和应用场景,理解和掌握这些基本方式和计算式对于解决实际问题具有重要意义。
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