中南大学复习课_工程传热学共43页文档
传热学》课程总复习
第一部分 方法、计算、概念的重点
问题的归类，示意图，数学模型（守恒方程，本构方 程）
热计算热电比拟思想及各种热阻表达形式 准则数的定义及物理意义 换热强化的原则及具体措施
第二部分 导热概念
影响导热系数（热导率）的因素和规律 导热微分方程及各项物理意义 导温系数（热扩散系数） 肋片（伸展体） Bi、Fo 初始状况，正规状况 集总参数法、时间常数
Re、Gr、Nu、Pr 动量微分方程、能量微分方程各项物理意义； 速度（流动）边界层、温度（热）边界层及其相互关系； 表面传热系数的物理意义； 相似理论 相似分析法 沸腾曲线、临界热负荷（对控制热流、控制温度加热方
式的意义）；
第五部分 对流换热计算
流体在管道内作强迫对流换热； 流体外绕壁面作强迫对流换热； 自然对流换热； 蒸汽膜状凝结换热； 核态沸腾区换热； 稳定模态沸腾区换热；
导热的基本理论
傅里叶定律
温度场概念
温度梯度 金属导热系数非金属 Nhomakorabea液体
气体
导热微分方程
直角坐标系
导温系数
柱坐标系
第三部分 导热问题数学描写与计算
傅里叶导热定律 一维平板稳态导热 一维圆筒稳态导热 多层计算（第一类、第三类边界条件） 变截面、变导热系数 肋片的数学描述 集总参数法
第四部分 对流换热概念
不要求背记经验公式，但应熟练、正确、灵活地使用
第六部分 辐射换热概念
吸收、反射和透射； 黑体与灰体； 普兰克定律； 兰贝特定律； 斯蒂芬-波尔兹曼定律 基尔霍夫定律； 气体辐射特性、贝尔定律； 实际物体的黑度、辐射力与吸收率；
第七部分 辐射换热计算
维恩位移定律； 斯蒂芬-波尔兹曼定律； 角系数计算； 两表面，三表面组成的封闭系统（辐射换热净热量法
传热学-总复习
湘 潭 大 学
4、分析 （1） 辐射特点（与对流和导热相比） 辐射特点（与对流和导热相比） （2） 一般意义的辐射与阳光辐射的区别 （3） 黑体与黑色物体的区别，白体与白色物体的区别 黑体与黑色物体的区别， （4） 基尔霍夫定律的条件 （5） 黑度对辐射换热系数的影响 （6） 减少辐射换热的方法 （7）与固体液体辐射相比，气体辐射特性 与固体液体辐射相比，
热流密度： （2-33） 33） 热流密度：
湘 潭 大 学
（5） 等截面直肋（肋端绝热） 等截面直肋（肋端绝热） 温度分布： 35） 温度分布： （2-35） 热量： （2-37） 37） 热量： 肋效率： 38） 肋效率： （2-38） （6） 二维稳态导热：形状因子法 二维稳态导热： （7）稳态导热的数值解法 （8）导热问题差分方程建立： 导热问题差分方程建立： ①差分替代微分（泰勒级数法） 差分替代微分（泰勒级数法） ②控制容积法（热平衡法） 控制容积法（热平衡法） 表2-3
湘 潭 大 学
3、对流换热计算 、 （1）外掠平板： ）外掠平板： ①层流：（ 层流：（5-16） ：（ ） ②紊流：（ 紊流：（5-41）～（ 5-43） ：（ ）～（ ） ：（6-4） 注意考虑各种修正） （2）管内受迫对流 ：（ ） （注意考虑各种修正） ） （3）外掠单管和管束： （6-13） 和（6-14） ）外掠单管和管束： ） ） （4）自然对流： ）自然对流： ①无限空间： （6-16） 无限空间： ） ②有限空间： （6-22） 有限空间： ） （5）混合对流换热： （6-23） ）混合对流换热： ）
湘 潭 大 学
五、换热器传热计算与分析
1、概念 传热系数（表面传热系数、 传热系数（表面传热系数、辐射换热表面传热系 数、复合换热表面传热系数）、肋片总效率、肋化系 复合换热表面传热系数）、肋片总效率、 ）、肋片总效率 数、传热效能、壳程数、管程数、污垢热阻。 传热效能、壳程数、管程数、污垢热阻。
中南大学工建热力学总复习
工质在其中被压缩，外界对其做功全部转变为工质焓增。
二、压气机：wC=-wi=△h=h2－h1=－wt
三、换热器：q=△h=h2-h1
四、管道：1/2（cf22－△cf12）=h1-h2 五、节流：h1=h2
工质与外界交换的热量主要用于改变其的焓值。
工质的焓降用于增加其自身动能。
节流前后工质的焓值保持不变。
1.
2. 3.
状态确定，则状态参数也确定，反之亦然—单值函数。
状态参数的变化量与路径无关，只与初终态有关—点函数。 其微元差是全微分。 常用的状态参数：P、T、V、U、H和S;
基本状态参数，需要掌握①温标转换②压力测量（转换） ③比体积与密度的转换。
各章基本知识点
第一章基本概念
系统在不受外界的影响的条件下，如果宏观热力性质不随时间而变
加热汽化过程在p－v图和T－s图上可归纳为：一点：临界点；二线：
饱和水线和饱和蒸汽线；三区：过冷水区、湿蒸汽区及过热蒸汽区
；五态：过冷水、饱和水、湿饱和蒸汽、干饱和蒸汽及过热蒸汽。
e’
’
p
a’
’ 临界点 c’d’ b’ ’’ ’
T
e’
’
Tcr=647.14K
a’
’
临界点 b’ c’d’ ’ ’ ’
e’ e d’
<3> 平均比热容直线关系式
ct
t2
1
b a (t1 t 2 ) 2
Cp ,m i 2 C V ,m i
<4>定值比热容：给定、查表或按分子运动理论导出
i C V ,m R 2 Cp ,m i2 R 2
第三章 气体和蒸汽的性质
传热学总结(期末复习专用).ppt
称热传导。 导热的基本规律（傅立叶定律）：
A
dt dx
λ称为热导率，又称导热系数，表征材料导热性能优劣的参数，
是一种物性参数，单位： w/mk 。不同材料的导热系数值不同，
即使同一种材料导热系数值与温度等因素有关。金属材料最高，
良导电体，也是良导热体，液体次之，气体最小。
2.热对流：是指由于流体的宏观运动，从而使流体各部分之间
第八章 热辐射基本定律及辐射特性
可见光，0.38—0.76 µm 。0.76---1000 µm为红外线区域。工业
1
膜状凝结分析解：
4ll (ts rgl 2
t
w
)
x
4
1
竖壁的平均表面传热系数： hx
rgl3 l 2 4l (ts tw
)
x
4
倾斜壁
1
h
0.943
rg3l l2 sin ll(ts tw
)
4
水平管
1
hH
0.729
rg3l l2 l d (ts tw
)
4
球表面
1
hS
0.826
rg3l l d (t s
2 l
tw
)
4
1
hV
1.13
rl lg(tsl3tl 2w
)
4
竖壁液膜流态 Re 4hl( ts tw ) 对水平管，用 d代替上式
r
中的l 即可。
影响膜状凝结的因素：1. 不凝结气体（减弱）；2. 蒸气流速；3. 过热蒸气；4. 液膜过冷度及温度分布的非线性；5. 管子排数；6. 管内冷凝；7. 凝结表面的几何形状 沸腾:指液体吸热后在其内部产生汽泡的汽化过程。 沸腾传热:物质由液态变为气态时发生的换热过程。 按流动动力分： 大容器沸腾(池沸腾)和 强制对流沸腾(管内沸腾)。 从主体温度分： a)过冷沸腾：指液体主体温度低于相应压力下饱和温度，壁面温 度大于该饱和温度所发生的沸腾，称过冷沸腾。 b)饱和沸腾：液体主体温度达到饱和温度 ，壁面温度高于饱和 温度所发生的沸腾称为饱和沸腾。 大容器饱和沸腾的全部过程，共包括4个换热规律不同的阶段： 自然对流、核态沸腾、过渡沸腾和稳定膜态沸腾。其特点：温差 小，换热强度大，工业设计中应用核态沸腾。 影响沸腾传热的因素：1 不凝结气体（增强）；2 过冷度； 3 液 位高度；4 重力加速度；5 沸腾表面的结构。
工程传热学—复习资料
3.14 0.5835.67108 0.9[(48 273)4 (23 273)4 ]
274.7(W / m)
讨论： 计算结果表明，对于表面温度为几至几十摄氏度的 一类表面的散热问题，自然对流散热量与辐射具有相同的数 量级，必须同时予以考虑。
传热过程与传热系数
2t y 2
2t z 2
)
(c) 常物性、稳态、有内热源
2t x 2
2t y 2
2t z 2
0
泊桑（Poisson）方程
(d) 常物性、稳态、无内热源
2t 2t 2t
x2 y2 z2 0 拉普拉斯（Laplace）方程
圆柱坐标系
(e) 圆柱坐标系和球坐标系的方程
x r cos; y r sin ; z z
热扩散率 a 反映了导热过程中材料的导热能力
（ ）与沿途物质储热能力（ c ）之间的关系
➢a值大，即 值大或 c 值小，说明物体的某 一部分一旦获得热量，该热量能在整个物体中 很快扩散
➢热扩散率表征物体被加热或冷却时，物体内各 部分温度趋于均匀一致的能力，所以a反应导热 过程动态特性，研究不稳态导热的重要物理量
解：
由给定条件可知，这是一个稳态传热过程。通过墙 壁的热流密度，即单位面积墙壁的散热损失为
q tf1 tf2
1 1 h1 h2
[25 (10)] K
100W / m2
5W
1 (m2
K
)
0.15m 1.5W (m
K
)
20
W
1 (m2 K)
根据牛顿冷却公式，对于内、外墙面与空气之间的 对流换热，
q h1 tf1 tw1
传热学基本知识PPT课件
充满漩涡，混合很好， 对流为主，热阻小,温差 小。
第32页/共74页
传热学基本知识
4、对流换热方程
热对流
对流传热计算公式—牛顿冷却定律
Q At
Q A
t 1
t R
一侧对流传热推动力 一侧对流传热热阻
t (t1 t2 )
一般为传热壁面的温度与流体主体的平均温度之差。
度 再
差 乘
⊿以t温均度是t 差先修按正逆系流数计
算
对数平均 ，即
温
度
t均 t t逆
第18页/共74页
第19页/共74页
③错流和折流时的平均温度差
各种流动情况下的温度差修正系数，可以根据
两个参数查图
R T1 T2 热流体的温降 t2 t1 冷流体的温升
P t2 t1 T1 t1
冷流体的温升 两流体的最初温差
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
第34页/共74页
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
第35页/共74页
蒸汽冷凝时的对流传热
现2场．测采得用流经体的验流数量据，由流体在换热器进出口的状态变化而求得。
表5-2列出了常见的列管式换热器的传热系数经验值的大致范围。
3．计算法
传热系数的计算公式可利用串联热阻叠加原则导出。对于间壁式换热 器，传热过程的总阻力应等于两个对流传热阻力与一个导热阻力之和。 传热总阻力的倒数就是传热系数。
传热学复习_最新修正版
传热学复习_最新修正版第一章绪论1.热量传递的基本方式及传热机理。
2.一维傅立叶定律的基本表达式及其中各物理量的定义。
3.牛顿冷却公式的基本表达式及其中各物理量的定义。
4.黑体辐射换热的四次方定律基本表达式及其中各物理量的定义。
5.传热过程及传热系数的定义及物理意义。
6.热阻的概念. 对流热阻, 导热热阻的定义及基本表达式。
7.接触热阻,污垢热阻的概念。
8.使用串连热阻叠加的原则和在换热计算中的应用。
9.对流换热和传热过程的区别.10.导热系数, 表面传热系数和传热系数之间的区别。
第二章稳态导热1矢量傅立叶定律的基本表达式及其中各物理量的定义。
2温度场, 等温面, 等温线的概念。
3利用能量守恒定律和傅立叶定律推导导热微分方程的基本方法。
4使用热阻概念, 对通过单层和多层平板, 圆筒和球壳壁面的一维导热问题的计算方法。
5利用能量守恒定律和傅立叶定律推导等截面和变截面肋片的导热微分方程的基本方法。
6导热系数为温度的线性函数时, 一维平板内温度分布曲线的形状及判断方法。
7肋效率的定义。
8肋片内温度分布及肋片表面散热量的计算。
9放置在环境空气中的有内热源物体一维导热问题的计算方法10导热问题三类边界条件的数学描述.11两维物体内等温线的物理意义. 从等温线分布上可以看出哪些热物理特征。
12导热系数为什么和物体温度有关? 而在实际工程中为什么经常将导热系数作为常数.13什么是形状因子? 如何应用形状因子进行多维导热问题的计算?第三章非稳态导热１非稳态导热的分类及各类型的特点。
２Bi 准则数, Fo准则数的定义及物理意义。
３Bi→0 和Bi ∞→各代表什么样的换热条件?４集总参数法的物理意义及应用条件。
５使用集总参数法，物体内部温度变化及换热量的计算方法。
时间常数的定义及物理意义.６非稳态导热的正规状况阶段的物理意义及数学计算上的特点。
７非稳态导热的正规状况阶段的判断条件。
８无限大平板和半无限大平板的物理概念。
10工程传热学课件总复习
解：
750 55 q 1500 1 2 0.02 2 1 2 1.3 0.12
t1 t 2
2 0.054m
习题3
解：设问题为单层或双层圆筒壁导热，则有：
1.
Φ1
2l (t1 t 2 ) 2 1 (1000 200) 12532 .98W 1 ln(r2 r1 ) 1 1 ln(52 40) 1 r1h1 1 r2 h2 0.02 5000 42 0.026100
4 4
3.14 0.583m 3.42W /(m 2 K ) (48 23)
274.7W / m
每米长管道的总散热量为：
q1 q1,c q1,r 156.5W / m 274.7W / m 431.2W / m
第二章导热基本定律
1、导热方程式一般形式
w 由书图4-8查得： 0.65
m
设壳体壁面中最高温度为 t max
， 一般处于航天器中心，则有：
w t 5 0.52 0 1000 5
t 522℃
m t 5 0.8 0 1000 5
t max 801 ℃
习题4
在温度为260℃的壁面上伸出一根纯铝的圆柱 肋片，其直径 d 25mm 、高 H 150 mm。该柱体表面受 温度 t 16℃的气流冷却，表面传热系数 h 15W /(m K ) ， 肋端绝热。试计算该柱体的对流散热量。如果把 柱体的长度增加一倍，其它条件不变，柱体的对 流散热量是否增加一倍。从充分利用金属的观点 来看，是采用一个长的肋好，还是采用两个长度 为其一半的短肋好？
t 2 20℃， 1 3 0.78W /(m K ) ， 1 3 0.006m 解：已知：t1 20℃， 2 0.008m
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。
传热学》课程总复习 2
传热学》课程总复习 2
傅里叶定律
温度场概念
温度梯度 金属
导热系数
非金属
液体
气体
导热微分方程
直角坐标系
导温系数
柱坐标系
传热学》课程总复习 2
傅里叶导热定律 一维平板稳态导热 一维圆筒稳态导热 多层计算（第一类、第三类边界条件） 变截面、变导热系数 肋片的数学描述 集总参数法
传热学》课程总复习 2
与热阻网络计算法） 遮热罩的应用计算
传热学》课程总复习 2
传热系数； 热阻 临界热绝缘直径 换热器的种类 顺流与逆流温度分布特点 对数平均温差 增强换热的途径
传热学》课程总复习 2
传热学》课程总复习 2
问题的归类，示意图，数学模型（守恒方程，本构方 程）
热计算热电比拟思想及各种热阻表达形式 准则数的定义及物理意义 换热强化的原则及具体措施
传热学》课程总复习 2
影响导热系数（热导率）的因素和规律 导热微分方程及各项物理意义 导温系数（热扩散系数） 肋片（伸展体） Bi、Fo 初始状况，正规状况 集总参数法、时间常数
不要求背记经验公式，但应熟练、正确、灵活地使用
传热学》课程总复习 2
吸收、反射和透射； 黑体与灰体； 普兰克定律； 兰贝特定律； 斯蒂芬-波尔兹曼定律 基尔霍夫定律； 气体辐射特性、贝尔定律； 实际物体的黑度、辐射力与吸收率；
传热学》课程总复习 2
维恩位移定律； 斯蒂芬闭系统（辐射换热净热量法
Re、Gr、Nu、Pr 动量微分方程、能量微分方程各项物理意义； 速度（流动）边界层、温度（热）边界层及其相互关系； 表面传热系数的物理意义； 相似理论 相似分析法 沸腾曲线、临界热负荷（对控制热流、控制温度加热方
中南大学复习课_工程传热学..
h
查图可得
m t m t 0.32 0 t0 t
tm 0.32 t0 t t 0.32 20C 1000C 1000C 686C
2018/10/8
20
第四章 对流换热原理
§4-1对流换热概述 牛顿冷却公式 h Φ ( A(tw t )) ,因此求解h 是对流换热计算的核心问题 对流换热微分方程式
Ah tw t 1m 0.25m 5.6W / (m 2 K) 50 30 K 28W
2018/10/8
28
§5-2 流体外掠物体的对流换热计算 外掠平板（Rec=5×105）
准则关联式，定性温度与定型尺寸 外掠单管 边界层分离 准则关联式，定性温度与定型尺寸 外掠管束 准则关联式，定性温度与定型尺寸
2018/10/8
29
§5-3 自然对流换热计算 无限空间自然对流换热：例如，热力管道
t1 t1 t1 t1
t0 A B C D
2018/10/8
t0 A B C D A B C D
t0 A B C D
t0
(a) = 1
(b) = 2
(c) = 3
(d) = 4
15
边界条件对温度分布的影响
t0 t0 t0
t 2 1/h<</
t 2 /<<1/h
t
2
1/h~/
傅里叶数、毕渥数的表达式和物理意义
2018/10/8
16
§3-2 集总参数法 集总参数系统定义、特征 能量守恒温度分布
e 0
hA Vc