传热学-讲稿第一章

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传热学第一章 绪论

传热学第一章 绪论
是无做功过程。 (4)热力学研究热量在一段时间内总的交换量(J),而传热
学着重于单位时间的换热量(W)。
二、传热学课的重要性
a 日常生活中:
冰箱和电视机放置 暖气片的设计 保温温度的选择
b 石油工业中: 输油管道(埋深、保温) 稠油开采(注蒸汽)
三、两种热传递过程
稳态过程:温度不随时间变化
Q1 A1 bT14 ,
Q2 A2 bT24
Q1,2 A1 bT14 A2 bT24 A b (T14 T24 )
第三节 热阻的概念
公式Q A tw1 tw2 A t 及


公式Q c A(tw t f)
可改写成公式Q t t 及 (A) R
(3)辐射力的计算公式(四次方定律)
Eb bT 4 b — 斯蒂芬 波尔兹曼常数,5.6710-8 W m2 K 4
T — 黑体的绝对温度, K
对于非黑体,E bT 4 — 黑度(发射率)
以上讲的是热辐射,而不是辐射换热。
(4)辐射换热
tw1
tf
tw2
透明气体
考虑两个无限大平板的 辐射换热(黑体)
微观粒子的热运动而产生的热量传递。
(2)特征:
a. 物体间无相对位移;
t1
b.物体间必须相互接触; b.没有能量形式的转化。
Q
t2
(3)导热量的计算
δ
x
如上图所示的大平壁,若其两侧壁面各点温度保持不变,
分别保持为tw1及tw2,且,则热量将从tw1一侧传向tw2一侧。此 时通过大平壁的热流量Q可表示为:W
(1)热对流:
流体的各部分之间由于相对宏观位移而引起的热量传递。

1传热学第一章课件

1传热学第一章课件
物体的温度越高、辐射能力越 强; 若物体的种 类 不同、 表面状况 不 同,其辐射能力不同
辐射换热:物体间靠热 辐射进行的 热量传递
2.辐射换热的特点
➢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
热 力学: tm , Q
传热学:过程的速率
水,M2
20oC
t = f ( x , y , z , ); Q = f ( )
传热学研究内容 热量传递的机理和速率、温度 场的变化
传热学的工程应用
1、 强化传热:即在一定的 条件下, 增加 所传递 的热量。 如热水的 搅拌冷 却
2 、 削弱传热,也称 热绝缘 :即在一 定的温差 下,使 热量的传递 减到最小。如热 水瓶
教材
《传热学》,戴锅生著,第二版
学时
总学时:24,讲课:22,实验:2
参考资料:《传热学》,杨世铭、陶文铨编著,第四版 《传热学重点难点及典型题精解》,王秋旺,西安交大出版社
辅导
周四 4:00-5:00pm,一校区教4楼 热能教研室
第一章 绪论
§1-1 传热学概述 §1-2 热量传递的基本方式 §1-3 传热过程与热阻
燃煤电厂的基本流程
锅 炉 工 作 原 理
三、传热学与工程热力学的关系
相同点: 传热学以热力学第一定律和第二定律为基础
热力学第一定律
热量始终是从高温物体向低温物体传递,在热量传递过程中 若无能量形式的转换,则热量始终保持守恒。
热力学第二定律
热量能自发的从高温物体传递到低温物体
不同点 a. 工程热力学:热能与机械能及其他形式能量之间 相互转换的规律。不考虑热量传递过程的时间。

(精品)传热学绪论课件

(精品)传热学绪论课件
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
★ 对流传热实例:
管内流动传热
管外流动传热
§1.2 热量传递的三种基本方式
(3)对流传热的基本计算公式:牛顿冷却定律
— 热流量[W],单位时间传递的热量
Convection heat transfer coefficient
传热学 Heat transfer
传热学 Heat transfer
传热学 Heat transfer
第一章热量传递的基本理论
❖1.1 传热学的研究对象及其应用 ❖1.2 三种基本的传热方式及基本定律 ❖1.3 传热过程和传热系数 ❖1.4 传热学发展史
§1.1 传热学的研究内容及应用 1.传热学的研究内容
(4) 辐射传热:物体间靠热辐射进行的热量传递,它与单纯的热辐射不同,
就像对流和对流传热一样。
(5) 辐射传热的特点: a.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 b.在辐射传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 c.无论温度高低,物体都在不停地相互发射电磁波能、相
以热机起动为例:平壁初始温度为t0;左侧表面温度突升为 t1并保持不变,右侧表面仍与温度为t0的空气接触。接下来
平板将经历一个非稳态传热过程。
4
t1
3
2
1
t0
0
§1.1 传热学的研究内容及应用
4.传热学与工程热力学的关系
(1) 热力学 +
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。

传热学课件讲义

传热学课件讲义
二、传热学的研究方法
传热学的研究方法主要有:理论分析方法;实验研究方法;比拟(类比) 方法;数值计算方法
理论分析方法
将所研究问题的基本物理特征和具体规律用一个理想化的数学模型表述 出来,并选择适当的数学方法进行求解。常用的数学解析方法一般可分 为精确解法(即直接求解常微分方程或者偏微分方程)和积分方程近似解法 两大类。
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热量转移与电量转移对应物理量及基本规律的比较 热阻:平壁传热过程各环节热阻形式及总热阻如下表。
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基本概念和傅里叶定律
一、导热机理
导热是一种与原子、分子及自由屯子等微观粒子的无序随机运动相 联系的物理过程。所有的物质,不论固相、液相还是气相,均具有 一定的传导热量的能力,尽管数值上相差非常悬殊。这说明导热是 物质的—种固有属性。但是应该注意,物体发生纯导热时物质内部 一定不存在宏观位移。
对流换热是流体流过固体壁面且由于其与壁面间存在温差时的热量传递
现象,它与流体的流动机理密不可分;同时,由于导热也是物质的固有
本质,因而对流换热是流体的宏观热运动(热对流)与流体的微观热运动 (导热)联合作用的结果。
基本规律:牛顿冷却公式

其中A为换热面积,必须是流体与壁面间相互接触的、与热量传递方向 相垂直的面积。 影响因素:流体热物性(如导热系数、粘度等)、流体流态和流速、温 差、几何因素等等。对流换热的表面传热系数h为一过程量,而不像导 热系数λ那样是物性参数。 ⒊热辐射 当物质微观粒子(原子)内部的电子受激和振动时,将产生交替变化的电 场和磁场,所发出电磁波向空间传播,即为热辐射。从物理本质上讲, 热辐射(thermal radiation)和其他所有各种辐射一样,都是电磁波。它们 之间的内在区别是导致发射电磁波的激励方式不同,而外在表现是发射 的波长不一样,以及吸收该电磁波之后所引起的效应不同。热辐射的特 点与导热及对流有着显著的不同之处。 基本规律:黑体辐射的斯蒂藩—玻耳兹曼定律。

传热学课件课件

传热学课件课件
传热学课件课件
A dt
dx
(1-1)
式中 是比例系数,称为热导率,又称导
热系数,负号表示热量传递的方向与温度
升高的方向相反。
传热学课件课件
传热学课件课件
传热学课件课件
❖ ( 2 )导电固体:其中有许多自由电子, 它们在晶格之间像气体分子那样运动。自 由电子的运动在导电固体的导热中起主导 作用。
❖ ( 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。
传热学课件课件
❖( 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。
传热学课件课件
(2) 特别是在下列技术领域大量存在传热问题
动力、化工、制冷、建筑、机械制造、新 能源、微电子、核能、航空航天、微机电 系统(MEMS)、新材料、军事科学与技 术、生命科学与生物技术…
传热学课件课件
(3) 几个特殊领域中的具体应用
a 航空航天:高温叶片气膜冷却与发汗冷 却;火箭推力室的再生冷却与发汗冷却; 卫星与空间站热控制;空间飞行器重返大 气层冷却;超高音速飞行器(Ma=10)冷 却;核热火箭、电火箭;微型火箭(电火 箭、化学火箭);太阳能高空无人飞机
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。
传热学课件课件
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。

传热学课件讲义

传热学课件讲义

2020/12/15
二、基本概念
1、温度场(Temperature field) 指某一瞬时物体内各点的温度分布状态。温度是标量,温度场是时间
和空间的函数,也是标量场。 在直角坐标系中:; 在柱坐标系中:; 在球坐标系中:。
根据温度场表达式,可分析出导热过程是几维、稳态或非 稳态的现象,温度场是几维的、稳态的或非稳态的。
传热学
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第一章 导热理论基础
绪论 §1 基本概念和傅里叶定律 §2 导热系数 §3 导热微分方程式 §4 导热过程的单值性条件
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绪论
一、传热学的研究内容
热量传递的具体方式、传热速率大小及其影响因素。 ⑴传热的三种基本方式及各自的规律; ⑵工程中实际传热过程的规律; ⑶提出控制传热(强化传热和削弱传热)的基本方法。 工程热力学从理论上分析热力系统的状态、能量传递 和迁移的多少以及系统的变化方向与性能的好坏。但是, 能量是以何种方式传递和迁移?传递和迁移的速率如何? 以及能量状态随时间和空间的分布如何?热力学都没有 给予回答。
二、传热学的研究方法
传热学的研究方法主要有:理论分析方法;实验研究方法;比拟(类比) 方法;数值计算方法
理论分析方法
将所研究问题的基本物理特征和具体规律用一个理想化的数学模型表述 出来,并选择适当的数学方法进行求解。常用的数学解析方法一般可分 为精确解法(即直接求解常微分方程或者偏微分方程)和积分方程近似解法 两大类。
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导热过程的单值性条件
一、单值性条件
导热问题的单值性条件通常包括如下四项:
几何条件:表征导热物体的几何形状和大小(属于三维,二维或 一维问题);
物理条件:说明导热系统的物理特性(即物性量和内热源的特 点);

传热学_第1章

传热学_第1章
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大平壁的一维稳态导热
特点:平壁两表面维持均匀恒定不变的 温度, 平壁各处温度不随时间改变;
壁内温度只沿垂直于壁面的方向变化; 热量只沿着垂直于壁面的方 t 向传递。 t
w1
热流量:单位时间传过的热量
A
tw1 t w 2
tw2
: 材料的热导率(导热系数),表明
材料的导热能力,W/(m· K)。
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( 3 )如果某一种传热方式与其他传热方 式相比作用非常小,往往可以忽略。
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1.3
传热过程
传热过程是指热量从固体壁面一侧的流体通过 固体壁面传递到另一侧流体的过程。 传热过程由三个相互串联的环节组成:
( 1 ) 热量从高温流体以对流 高 换热(或对流换热+辐射换热) 温 的方式传给壁面; 流 ( 2 ) 热量从一侧壁面以导热 体 的方式传递到另一侧壁面;
(2)所有实际物体都具有吸收热辐射的能力, 吸收热辐射时:辐射能 内热能 ;
( 3 ) 热辐射不依靠中间媒介,可以在真空中传播;
( 4 ) 物体间以热辐射的方式进行的热量传递是双
向的。
高温 物体
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低温 热辐射是热量传递的 物体 基本方式之一 。
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(5)在红外范围内,绝大多数固体和液体的发射和 吸收均只发生在表面以下很浅的距离内,即仅取决于 材料表面的性质、特征和温度,与其内部状况无关。
固 体 壁
低 温 流 体
( 3 ) 热量从低温流体侧壁面以对流换热(或 对流换热+辐射换热)的方式传给低温流体。
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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。

传热学第1章

传热学第1章

一、导言
因此,对于所有微电子机械系统的设计及应用 来说,全面了解系统在特定尺度内的微机电性质及 材料的热物性、热行为等已经成了迫在眉睫的任务。 然而,目前的科学和工程水平尚无法做到这一步, 于是现代热科学中的一门崭新学科——微米/纳米尺 度传热学应运而生。 早期的微尺度传热学研究主要集中在导热问 题上,之后则扩展到辐射和对流问题。 为说明微尺度传热学的主要研究内容,如下 扼要地介绍一些典型例子,以开拓读者的思路,但 其远远不能代表该学科的全貌,因为微尺度传热的 内涵正不断扩展
二、一些典型微热器件及其相应的热现象
到7000W/m³ 。如此高密度的热量输运是一个富有挑 战性的课题。
图1.3 计算机体系内热耗散与系 统体积的关系
二、一些典型微热器件及其相应的热现象
冷却微小系统的困难在于: 首先,冷却空气速率不能太高,以尽可能减 小声学噪音; 其次,器件结构紧凑性要求仅允许保留有限的 冷却流体空间; 第三,同样的要求不允许在模板上安装大容量 热沉; 第四,低造价的原则要求尽可能地采用塑料封 装芯片,而这又会增大芯片与模板表面之间的导热 热阻,于是热量将主要聚集在基底材料上。
二、一些典型微热器件及其相应的热现象
个量级。所以,分析薄膜中的传热问题自然成为进 一步提高仪器性能的关键步骤。 一系列的研究表明Fourier定律不适于分析高 温超导薄膜及介电薄膜在一定温度和厚度区域内的 热传导问题。在这方面,Boltzmann方程被公认为 是一种最具普适性和有效性的工具。Majumdar发 展了一个基于Boltzmann理论的声子辐射输运方程, 以分析单个薄膜中的导热。其研究表明,在微尺度 区域内,晶格振动或声子的热传导表现为辐射传热 的形式。
二、一些典型微热器件及其相应的热现象

传热学讲义第一章—导热理论基础

传热学讲义第一章—导热理论基础

第一章 导热理论基础本章重点:准确理解温度场、温度梯度、导热系数等基本概念,准确掌握导热基本定律及导热问题的基本分析方法。

物质内部导热机理的物理模型:(1)分子热运动;(2)晶格(分子在无限大空间里排列成周期性点阵)振动形成的声子运动;(3)自由电子运动。

物质内部的导热过程依赖于上述三种机理中的部分项,这几种机理在不同形态的物质中所起的作用是不同的。

导热理论从宏观研究问题,采用连续介质模型。

第一节 基本概念及傅里叶定律1-1 导热基本概念一、温度场(temperature field)(一)定义:在某一时刻,物体内各点温度分布的总称,称为即为温度场(标量场)。

它是空间坐标和时间坐标的函数。

在直角坐标系下,温度场可表示为:),,,(τz y x f t = (1-1)(二)分类:1.从时间坐标分:① 稳态温度场:不随时间变化的温度场,温度分布与时间无关,0=∂∂τt ,此时,),,(z y x f t =。

(如设备正常运行工况) 稳态导热:发生于稳态温度场中的导热。

② 非稳态温度场:随时间而变化的温度场,温度分布与时间有关,),,,(τz y x f t =。

(设备启动和停车过程)非稳态导热:在非稳态温度场中发生的导热。

2.从空间坐标分: ① 三维温度场:温度与三个坐标有关的温度场,⎩⎨⎧==稳态非稳态),,(),,,(z y x f t z y x f t τ ② 二维温度场:温度与二个坐标有关的温度场,⎩⎨⎧==稳态非稳态),(),,(y x f t y x f t τ∆tt-∆tgrad t③ 一维温度场:温度只与一个坐标有关的温度场,⎩⎨⎧==稳态非稳态,)()(x f t x f t τ 二、等温面与等温线1.等温面(isothermal surface):在同一时刻,物体内温度相同的点连成的面即为等温面。

2.等温线(isotherms):用一个平面与等温面相截,所得的交线称为等温线。

为了直观地表示出物体内部的温度分布,可采用图示法,标绘出物体中的等温面(线)。

1传热学-第一章课件讲解

1传热学-第一章课件讲解

热 力学: tm , Q 传热学:过程的速率
水,M2 20oC
t = f ( x , y , z , ); Q = f ( )
传热学研究内容 热量传递的机理和速率、温度 场的变化
传热学的工程应用
1、 强化传热:即在一定的 条件下, 增加 所传递 的热量。 如热水的 搅拌冷 却 2 、 削弱传热,也称 热绝缘 :即在一 定的温差 下,使 热量的传递 减到最小。如热 水瓶 3 、温度控 制:为使 一些设备能安全 经济 地 运 行 ,需要对热量传递中的 关键部位进行温 度控 制 。如航 天器返回 地面, 笔记本的 散热
四、传热问题的分类和主要计算量


稳态传热过程: 传热过程中各处温度不 随时间变化。 非稳态传热过程:传热过程中各 处温度随时间变化。
热流量:
dQ Φ= d
[W]
W 2 m
热流密度:
t Φ q= = A
§1-2热量传递的基本方式
热量传递基本方式:热传导、热对流、热辐射
l
l
为什么水壶的提把要包上橡胶?
不同材质的汤匙放入热水中,哪个黄油融解更快?
在下列技术领域大量存在传热问题
动力、化工、制冷、建筑、环境、机械制造、新 能源、微电子、核能、 航空航天、微机电系统 (MEMS)、新材料、军事科学与技术、生 命科 学与生物技术…
燃煤电厂的基本流程
锅 炉 工 作 原 理
三、传热学与工程热力学的关系
相同点: 传热学以热力学第一定律和第二定律为基础 热力学第一定律
热量始终是从高温物体向低温物体传递,在热量传递过程中 若无能量形式的转换,则热量始终保持守恒。
热力学第二定律
热量能自发的从高温物体传递到低温物体

传热学讲稿01

传热学讲稿01

2 对流(热对流)(Convection) 对流(热对流)
(1)定义:流体中(气体或液体) (1)定义:流体中(气体或液体)温度不同的各部分之 定义 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。 传递到另一处的现象。 (2) 对流换热: (2) 对流换热:当流体流过一个物体表面时的热量传递 过程,他与单纯的对流不同,具有如下特点: 过程,他与单纯的对流不同,具有如下特点: a b 导热与热对流同时存在的复杂热传递过程 必须有直接接触(流体与壁面)和宏观运动; 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 (3)对流换热的分类 (3)对流换热的分类 无相变: 无相变:强迫对流和自然对流 有相变: 有相变:沸腾换热和凝结换热
= 0.242× 300− 300−100 = 4.84×102 W m2 0.1
t w1 − tw2
δ
tw1 − tw2
δ
q=λ
tw1 −tw2 −t
δ
讨论:由计算可见, 讨论:由计算可见, 由于铜与硅藻土砖导热系数的巨大差 别, 导致在相同的条件下通过铜板的导热量比通过硅藻土 砖的导热量大三个数量级。 因而, 铜是热的良导体, 砖的导热量大三个数量级 。 因而 , 铜是热的良导体 , 而 硅藻土砖则起到一定的隔热作用
2. 传热学与工程热力学的关系
(1) 热力学 ⇓ + 传热学 = 热科学(Thermal Science) ⇓
关心的是热量传 递的过程, 递的过程,即热 量传递的速率。 量传递的速率。
铁块, M1 300oC
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。 中传递热量的多少。 热力学: tm
量为:

《传热学》电子课件

《传热学》电子课件

第1章绪论§1.1 传热学的研究内容及其应用四、传热学在科学技术各个领域中的应用3.3.温度控制温度控制温度控制::为使一些设备能安全经济地运行为使一些设备能安全经济地运行,,或者为得到优质产品为得到优质产品,,要对热量传递过程中物体关键部位的温度进行控制部位的温度进行控制。

例如例如::电子器件的冷却航天器重返大气层时的热防护原子及自由电子等微观粒子热运动而传递热量:定律有:绪论第1章绪论§1.2 热能传递的三种基本方式二、对流对流((热对流热对流))(Convection )4. 对流对流换热的特点换热的特点第1章绪论§1.2 热能传递的三种基本方式二、对流对流((热对流热对流))(Convection )5. 对流对流换热量的计算换热量的计算换热量的计算------牛顿冷却定律牛顿冷却定律() w f ΦhA t t =− () w f q ΦA h t t ==−h —表面传热系数表面传热系数[[W/(m 2K)]Φ—热流量热流量[[W ],单位时间传递的热量q —热流密度热流密度[[W/m 2]A—与流体接触的壁面面积与流体接触的壁面面积[[m 2 ]w t —固体壁表面温度固体壁表面温度[[o C ]f t —流体温度流体温度[[o C ]()f w ΦhA t t =− ()f w q ΦA h t t ==−流体受冷流体受热第1章绪论§1.2 热能传递的三种基本方式二、对流对流((热对流热对流))(Convection )6. 表面传热系数表面传热系数((h )是过程量是过程量,,与具体的换热过程有关与具体的换热过程有关,,受许多因素影响第1章绪论§1.2 热能传递的三种基本方式二、对流对流((热对流热对流))(Convection )7. 对流热阻=1h t t ΦR hA ∆∆= =1h t t q r h∆∆=wt ft ΦhR 有限面积对流热阻1h R hA=单位面积对流热阻1h r h=第。

传热学第一章 热量传递的基本方式ppt课件

传热学第一章 热量传递的基本方式ppt课件
爆破学、工厂、物业、商厦与地面建筑的灾害防治技术、通风 与空气调节 、安全管理学等专业知识,这些都与传热相关。
*
太原理工大学
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主要体现在以下几个方面
Thermal
➢ 温度场的测算和换热量的计算; ➢ 环境变化对温度场的影响;
➢ 极限温度的控制:为使一些设备能安全经济地运 行,需要对热量传递过程中物体关键部位的温度进 行控制。
*
太原理工大学
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(2)对流换热的分类
• 无相变:强制对流和自然对流换热
Thermal
• 有相变:沸腾、凝结、凝固、熔化等。
自然对流:由于流体冷热各部分的密度不同而引起流 体的流动。 如:暖气片表面附近受热空气的向上流动 强制对流:流体的流动是由于水泵、风机或其它压差 作用所造成的。 如油冷却器、空气预热器等。
两黑体表面间的辐射换热
*
太原理工大学
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(6)总 结
Thermal
在实际问题中,这三种热量传递方式往往不是单独 出现的,这不仅表现在互相串联的几个环节中,而 且同一个环节也常常如此。例如: 一块高温钢板在厂 房中的冷却散热。
*
太原理工大学
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(2)辐射换热的特点
Thermal
• 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(热辐射是物体本身的属性,等温时为 动态平衡);
• 可以在真空中传播,不需要中间介质,而且在真空中 辐射能的传递最有效;
• 不仅有能量的转移,而且还伴随有能量形式的转换;
Thermal
§1-1 传热学的研究对象及其在安全工程 技术中的应用
一、研究对象及内容
研究由温差引起的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,其内容包括:

传热学 第一章

传热学 第一章

第一章热力发电是最主要的发电方式。

(燃煤发电,蒸汽-燃气联合循环发电,核能发电,地热发电,太阳能集热发电) 朗肯循环(最简单理想循环):燃料在锅炉1中燃烧,放出热量,水在锅炉中定压吸热,气化为饱和蒸汽,饱和蒸汽在锅炉过热器2中吸热成为过热蒸汽,蒸汽通过汽轮机3膨胀做功,并有一定的热损失,在汽轮机排气口,蒸汽呈低压湿蒸汽状态,在汽轮机中膨胀做功后的乏汽进入凝汽器5并凝结成水,放出潜热,给水泵将凝结水提高压力并重新泵入锅炉,完成一个循环。

回热循环:效率低得主要原因在于工质平均吸热温度不高,可以提高蒸汽初参数,同时,采用给水回热是有效途径.把汽轮机中做过功的部分蒸汽,逐级抽出来加热给水,减少冷源损失,提高锅炉给水温度,从而提高蒸汽平均吸热温度,循环效率得到改善.中间在热循环:蒸汽初压提高,会引起乏汽的湿度增加,对汽轮机有害.先让新蒸汽进入汽轮机高压缸部分膨胀做功,将做功后的蒸汽引到锅炉的再热器中再热,然后在送到汽轮机的中低压缸部分继续膨胀做功,经过再热,乏汽的干度明显增大,避免了提高初压带来的困难。

分类:做功原理(冲动式和反动式),热力过程特征(凝汽式,背压式,调整抽汽式,中间再热式)蒸汽压力(低压1.2-2,中压2.1-4高压8.1-12.5超高压12.6-15亚临界15.1-22.5超临界22.1-27超超临界)型号:第一部分表示汽轮机的形式,第二部分表示汽轮机容量,新蒸汽参数,再热蒸汽参数,供热蒸汽参数,第三部分为厂家设计序号。

N:凝汽式,B:背压式,C:一次调整抽气式,CC:二次调整抽气式,CB:抽气背压式,H:船用,Y:移动式。

CC25-8.38/0.98/0.118表示二次调整抽气式汽轮机,功率为25MW,新蒸汽的压力为8.83MPa,第一次调整抽气压力,第二次调整抽气压力。

第四章:蒸汽循环做功的主要4个过程:蒸汽在锅炉中的定压吸热过程,蒸汽在汽轮机中膨胀做功过程,汽轮机排气在凝汽器中定压放热过程,凝结水在给水泵中的升压过程。

传热学-第1章 绪论

传热学-第1章 绪论

热传导机理
回答了我们热传导在什么情况下发生!
物体各部分之间不发生相对位移时(宏观上静止),依靠分 子、原子及电子等微观粒子的热运动而产生的热量传递。
热传导发生的范畴
回答了我们传导在什么地方发生!
可以在固体、液体、气体中发生,三者的导热机理是不同的。
声子和 电子
声子/分 子运动
分子热 运动
发生在固体、静止流体内部。 [举例说明]
20 ——摘自美国麻省理工学院(MIT)《Heat Transfer Textbook》
t1
t2
Stainless steel
copper
Stainless steel
1 7 40 t10 37 t12 t2 1 7 t2 100 0 .02 0 .03 0 .02
t1 255 t2 245
Heat Transfer
1. 热传导与Fourier定律
例4
20 30
A copper slab (k=372W/mK) is 3 mm thick. It is protected from corrosion by a 2-mm-thick layers of stainless steel (k=17W/mK) on both sides. The temperature is 400 ℃ on one side of this composite wall and 100 ℃ on the other. Find the temperature distribution in the copper slab and the heat conduction through the wall.
Heat Transfer
1. 热传导与Fourier定律

传热学第一章

传热学第一章
基本概念 物体通过电磁波来传递能量的方式称为辐射。
因热的原因而发出辐射能的现象称为热辐射。
电磁波的波谱
辐射换热:物体间靠热辐射进行的热量传递
辐射换热的特点
表面1辐射热
a 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
表面2辐射热
b 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
井口加热保温装置
油田常温集输现场试验装置
传热学在科技与工程中的应用
建筑节能领域:复合保温墙体及屋面、地板辐射采暖系统
大气长 波辐射
太阳直 射辐射 太空 散射 辐射
环境长波辐射
地面 长波 地面反射辐 辐射 射
对流 换热
壁体得热
传热学在科技与工程中的应用
航空航天领域:航天飞机、火箭发射、卫星与空间站热控 制、空间飞行器重返大气层冷却
物质的属性:可以在固体、液体、气体中发生
导热特点:纯导热过程中,物体各部分之间不发生相对位移, 也无能量形式的转换。
如图示,一块平板,厚为δ,表面 积为A,两表面分别维持均匀温度 tw1和tw2.单位时间从表面1传导到 表面2的热量为Q。(沿X轴方向)
Atw1 tw2
单位面积:
q tw1 tw2
钢: q tw 1 tw 2 3 .4 6 3 1 0 0 1 .4 0 1 6 5 W 0 m 2 0 .05
铬砖:
q tw 1 tw 2 2 .3 3 2 1 0 0 9 .2 0 1 8 3 W 0 m 2 0 .05
硅藻土砖:

黑体的定义:把吸,收率等于 1 的物体称黑体,是一种 假想的理想物体。能吸收投入到其表面上的所有热辐 射的物体,包括所有方向和所有波长,因此,相同温 度下,黑体的吸收能力最强
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Φ ∂ T ~ A ∂ x
When the proportionality constant is inserted,(当加入 比例常数时我们得到:)
∂ T Φ= − kA ∂ x
(1-1)
Φ ——the heat transfer rate;(热流通量或热流量)
heat flow ;
∂T / ∂x —— the temperature gradient in the direction of the
∂ T = Φ +dx = − |x+dx kA Energy out right face x ∂ x
∂ T ∂ ∂ T = −A k [ + (k )d ] x ∂ x ∂ x ∂ x
where q= energy generated per unit volume, W/m3 ɺ
c = specific heat of material, J/kg . 0C
工程热力学用于研究平衡系统;它只研究系统从一个平衡状态到另 一个平衡状态所需要的能量数,而不研究这种变化进行的快慢,因 为系统处于变化时是不平衡的。
For example(例如)
Consider the cooling of a hot steel bar which is placed in a pail of water
ρ= density, kg/m3
Combining the relations above gives
∂T ∂T ∂T ∂ ∂T ɺ −kA +qAdx = ρ cA dx− A k [ + (k )dx] ∂x ∂x ∂x ∂x ∂x
Or
∂ ∂ T ∂ T ɺ (k ) +q = ρ c ∂ x ∂ x ∂ τ
传热学将研究金属棒和水的温度随时间的变化函数。 传热学将研究金属棒和水的温度随时间的变化函数。
1-1 CONDUCTION HEAT TRANSFER(传导传热)
When a temperature gradient exists in a body(solid), experience has shown that there is an energy transfer from the high-temperature region to the low-temperature region. We say that the energy is transferred by conduction and that the heattransfer rate per unit area is proportional to the normal temperature gradient: 当物体内部存在温差(温度梯度)时,将 有能量从温度高的地方传到温度低的地方,我们把这样传递能量 的方式称为传导传热,并且所传递的单位热流与法向温度梯度成 比例:
传热学不仅要探求热量是如何传递的,而且要预示在特定的条件下传递 热程热力学:
Thermodynamics deals with systems in equilibrium; it may be used to predict the amount of energy required to change a system from one equilibrium state to an other; it may not be used to predict how fast a change will take place since the system is not in equilibrium during the process.
(1-2)
This is the one-dimensional heat-conduction equation.
To treat more than one-dimensional heat flow, we need consider only the heat conducted in and out of a unit volume in all three coordinate directions, as shown in Fig. l-3a. The energy balance yields
These energy quantities are given as follows:
∂ T Φx = −kA Energy in left face = ∂ x
ɺ Energy generated within element = qAdx
∂T Change in internal energy = ρ cA dx ∂τ
Heat transfer
Edited by J. P. Holman
Introduction
The definition of heat transfer: transfer:
传热学的定义: Heat transfer is that science which seeks to predict the energy transfer which may take place between material bodies as a result of a temperature difference. Thermodynamics teaches that this energy transferred is defined as heat.
ɺ q gen = qAdx
qx+dx
qx
Consider the one-dimensional system shown in Fig. 1-2. If the system is in a steady state, i.e., if the temperature does not change with time, then the problem is a simple one, and we need only integrate( 积 分 ) Eq. (1-1) and substitute the appropriate values to solve for the desired quantity. However, if the temperature of the solid is changing with time, or if there are heat sources or sinks within the solid, the situation is more complex. We consider the general case where the temperature may be changing with time and heat sources may be present within the body. For the element of thickness dx the following energy balance may be made: Energy conducted in left face + heat generated within element = change in conducted out right face internal energy + energy
Thermodynamics may be used to predict the final equilibrium temperature of the steel bar-water combination. Thermodynamics will not tell us how long it takes to reach this equilibrium condition or what the temperature of the bar will be after a certain length of time before the equilibrium condition is attained.
k——is called the thermal conductivity of the material ; the minus sign—— present the heat must flow downhill on the temperature scale . as indicated in the coordinate system of Fig. 1-1
dE Φx +Φy +Φz +qgen =Φx+dx +Φy+dy +Φz+dz + dτ
and the energy quantities are given by
∂ T Φ =− y z kd d x ∂ x ∂ T ∂ ∂T Φx+dx = − k [ + (k )dx]dydz ∂ x ∂x ∂ x
传热学——预示不同物体之间由于温差的作用而发生能量传递的 规律的科学。 工程热力学中把这个传递的能量叫——热量。
The difference between heat transfer and thermodynamics: thermodynamics:
热量传递与工程热力学的差别:
Heat transfer: The science of heat transfer seeks not merely to explain how heat energy may be transferred, but also to predict the rate at which the exchange will take place under certain specified conditions.
∂ T Φy = −K xd d z ∂ y ∂ T ∂ ∂ T Φy+dy = − k [ + (k )dy]dxdz ∂ y ∂ y ∂ y
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