传热学在航空航天的应用
传热学手册 下册 1987
传热学手册下册1987引言概述传热学是热力学的一个重要分支，研究热量如何在物质之间传递的规律。
《传热学手册下册1987》是一部经典的教材，深入剖析了传热学的各个方面，为学习者提供了丰富的知识和深刻的理解。
本文将对该手册进行全面介绍，以帮助读者更好地理解其中的关键内容。
一、基本概念与原理1.1 传热学基础热传递机制：介绍传热的基本机制，包括传导、传热与对流，并深入解析不同物质中的热传递规律。
传热方程：探讨传热方程的推导和应用，阐释不同传热问题中的数学模型。
传热原理：阐述传热的基本原理，如热平衡、热传递速率等，为读者奠定坚实的理论基础。
1.2 传热材料与性质导热材料：对导热材料的分类、选择和性质进行详细介绍，探讨不同材料在传热中的应用。
相变材料：分析相变材料在传热中的独特性质，包括潜热的利用和相变对传热的影响。
传热流体：讨论传热流体的特性，研究不同流体在热交换中的效果和应用。
1.3 传热设备与应用传热设备分类：对传热设备进行分类，包括换热器、冷却塔等，介绍其结构和工作原理。
传热设备选型：分析传热设备的选型依据，包括流体特性、传热效率等因素。
实际应用案例：通过实际案例，展示传热学在工程领域的应用，使读者更好地理解理论知识的实际运用。
二、深度解读与案例分析2.1 传热实验技术实验仪器与方法：详细介绍进行传热实验所需的仪器设备和实验方法，确保读者能够独立进行相关实验。
数据分析与处理：强调实验数据的采集、整理和分析方法，培养读者实际应用传热学知识的能力。
实验案例：提供一些典型的传热实验案例，通过案例分析，帮助读者更好地理解实验技术的应用。
2.2 传热系统优化优化理论：探讨传热系统的优化理论，包括传热表面增大、传热介质选择等方面的优化方法。
能源效率：分析传热系统在提高能源效率方面的策略，减少能源浪费，实现可持续发展。
案例研究：通过一些实际案例，展示传热系统优化在工程实践中的成功经验。
2.3 新兴技术与未来发展新材料应用：探讨新型材料在传热领域的应用前景，如纳米材料、复合材料等。
传热学课题研究
传热学课题研究一、导热基本理论导热是传热的基本方式之一，是指由于物质分子、原子或自由电子等热运动而引起的热量传递现象。
导热基本理论主要包括傅里叶导热定律、导热系数、导热微分方程等。
这些理论为分析导热问题提供了基础。
二、对流换热现象对流换热是指流体与固体壁面之间的热量传递现象。
对流换热的研究涉及到流体的流动状态、流体的物理性质、壁面的温度和热流密度等因素。
对流换热在能源、化工、航空航天等领域具有广泛的应用。
三、辐射换热原理辐射换热是指物体通过电磁波传递能量的方式。
在辐射换热过程中，物体之间不直接接触，而是通过电磁波进行能量交换。
辐射换热的研究涉及到黑体辐射、光谱辐射特性、辐射换热的数值模拟等方面。
四、热传导与扩散热传导是指物体内部热量从高温区域传递到低温区域的现象。
扩散是指物质在浓度梯度的作用下从高浓度区域向低浓度区域的传递现象。
热传导与扩散在材料科学、能源科学等领域具有广泛的应用。
五、热力学第一定律热力学第一定律是能量守恒和转换的基本定律，表明能量不能自发地从无到有产生，也不能消失。
在传热学中，热力学第一定律用于分析热量与其他形式能量的关系，以及传热过程中的能量平衡问题。
六、热力学第二定律热力学第二定律是关于自然过程方向的定律，表明自然发生的传热过程总是向着熵增加的方向进行。
在传热学中，热力学第二定律用于分析传热过程的不可逆性和效率问题。
七、热传递的数值模拟数值模拟是利用计算机技术对传热问题进行数值计算和分析的方法。
通过建立数学模型、数值求解和后处理等步骤，可以模拟传热问题的真实情况，并进行优化设计。
数值模拟在传热学研究中具有广泛的应用价值。
八、传热学在工程中的应用传热学在许多工程领域中都有应用，如能源工程、航空航天、化工、建筑等。
例如，在能源工程中，传热学用于研究高效能换热器、燃烧室和核反应堆中的传热问题；在航空航天领域，传热学用于研究飞行器中的气动加热和热防护问题。
九、传热学实验研究方法实验是研究传热学的重要手段之一。
传热学研究新领域
PART 2
微型燃气轮机
微型燃气轮机
将一个完整的发电装置集成到 一个毫升级立方厘米级的体积 内，系统外形尺寸为厘米级,关 键部件的特征尺寸为毫米级。 为未来野外工作人员提供长时 间供能,代替锂离子电池。
分子模拟
从分子——原子水平模拟对象的微观状态与宏观性质
MC(Monte Carlo)方法
通过实现与某种特定概率相一致的系统位形的随机变化， 经统计计算求得系统的热力学和理化参量，具有随机性， 适用于计算状态量。 MD（Molecular Dynamics)方法 通过求解受分子间力和外加系统作用的分子牛顿运动方 程，计算系统中分子的时间演进量，具有确定性，适用 于计算输运量。
材料分类 (1)碲化铋及其合金：这是被广为使用于热 电致冷器的材料，其最佳运作温度<450℃。 (2)碲化铅及其合金：这是被广为使用于热 电产生器的材料，其最佳运作温度大约为 1000℃。 (3)硅锗合金：此类材料亦常应用于热电产 生器,其最佳运作温度大约为1300℃。
与信息科学的交叉-纳米计算机
我们有理由相信在不久的将来传热学这门学科将会渗透 到我们生活中的各个领域，并在某些关键技术环节起到至 关重要的作用。
感谢聆听
航空航天：在航空航天领域，航天飞机表面材料要求 绝热良好；卫星上装有的太阳能吸收装置能提供卫星 工作所需的部分能量。
生物医学：传热学广泛应用于 激光手术、移植器官冷冻储存、 疾病热诊断等技术中。
计算机领域近年用于高端服务器和桌面工作 站的新型空气冷却装置的冷却能力也已经达 到l05w／m2。传热学的应用加强了芯片的散 热。
采用向心透平、离心式压气机 以及回热循环,具有高效率、低、 和未燃尽的碳氢化合物排放、 体积小、重量轻、适用燃料范 围广。
【课程思政教学案例】《传热学》课程
一、课程简介热能传递过程是与人类生存和发展最为密切的物理过程之一，在人们的日常生活和科学技术的各个领域都有十分广泛的应用，而研究温差作用下热能传递规律的学科就是传热学。
大家都知道，热能传递有三种基本方式，因此传热学主要介绍热能传递三种基本方式的概念、原理和计算方法，目的是使学生获得扎实的热能传递规律的理论基础，掌握解决工程复杂传热问题的基本方法并具备相应的计算和分析能力。
我校是石油石化特色鲜明的高水平大学，毕业生广泛就业于石油石化等能源开发、生产和加工领域。
近年来，尽管行业在能源利用方面取得了广泛的技术进步，但仍然是我国的高耗能行业之一。
因此，节能降耗成为行业可持续发展的关键。
传热学作为我校能源动力类专业、石油类优势骨干专业的学科基础课程，不仅要讲授课程的学科专业知识，还要将课程与行业发展和社会需要紧密结合起来，在传授知识的同时，不断提高学生的家国情怀、人文素养和职业规范，建立起“节能优先”的意识，使他们成为能适应行业和社会发展需要的高素质人才。
二、课程思政设计思路从落实“立德树人”需要的角度重新审视课程及课程教学。
作为我校能源动力类专业和石油类优势特色专业的学科基础课，传热学以满足“高素质工程技术人才”培养为目标，以“知冷知热，舒适生活；调温控热，和谐工程”为理念，构建了“知行合一”的课程思政教学模式。
传热现象是人们日常生活中最为常见的现象，衣食住行都离不开传热的应用，因此授课过程中首先从学生身边最熟悉的传热现象出发，激发学生的兴趣，引导学生积极思考，在解释了现象的同时实现了知识的传授，使学生能够从专业的角度理解身边的冷热现象。
在工程领域，能源动力、石油化工、建筑等传统行业离不开传热学，航空航天、微电子、新能源等许多高科技领域需要传热学的最新研究成果。
针对课程知识点，以温度调节或热量控制为目标，引入科技或工程领域的应用背景，形成教学案例，贴着具体应用场景展开教学内容，在解决了问题的同时实现能力的提升。
传热学的应用
传热学的应用传热学的作用是利用可以预测能量传递速率的一些定律去补充热力学分析，传热不仅是常见的自然现象，而且广泛存在于工程技术领域。
我们的生活中就有很多传热学的例子，而且就是我们每天都会碰见的事，这时在我们了解了传热学我们就可以用传热学的知识来解释这种现象或事情。
我们许多人都喜欢在冬天有暖暖阳光时晒被子，我们都会深有体会，冬天经过在白天太阳底下晒过的棉被，晚上盖起来会觉得很暖和，并且经过拍打以后，效果更加明显。
这就可以用传热学的知识来解释，棉被经过晾晒以后，可使棉花的空隙里进入更多的空气。
而空气在狭小的棉絮空间里的热量传递方式主要是导热，由于空气的导热系数较小，具有良好的保温性能。
而经过拍打的棉被可以让更多的空气进入，因而效果更明显。
我们还会觉得奇怪的一件事那就是冬天，在相同的室外温度条件下，为什么有风比无风时感到更冷些？假定人体表面温度相同时，人体的散热在有风时相当于强制对流换热，而在无风时属自然对流换热。
而空气的强制对流换热强度要比自然对流强烈。
因而在有风时从人体带走的热量更多，所以感到更冷一些。
在冬季的晴天，白天和晚上空气温度相同，但白天感觉暖和，晚上却感觉冷。
白天和晚上人体向空气传递的热量相同，且均要向温度很低的太空辐射热量。
但白天和晚上的差别在于：白天可以吸收来自太阳的辐射能量，而晚上却不能。
因而晚上感觉会更冷一些。
夏季在维持20℃室内工作，穿单衣感到舒适，而冬季保持在22℃的室内工作时，为什么必须穿绒衣才觉得舒服？首先，冬季和夏季的最大区别是室外温度不同。
夏季室外温度比室内温度高，因此通过墙壁的热量传递方向是由室外传向室内。
而冬季室外气温比室内气温低，通过墙壁的热量传递方向是由室内传向室外。
因此冬季和夏季墙壁内表面温度不同，夏季高而冬季低。
因此，尽管冬季室内温度22℃比夏季略高20℃，但人体在冬季通过辐射与墙壁的散热比夏季高很多。
根据上题人体对冷暖的感受主要是散热量的原理，在冬季散热量大，因此要穿厚一些的绒衣。
热力学循环在航空航天领域的应用案例分析
热力学循环在航空航天领域的应用案例分析在航空航天领域，热力学循环扮演着至关重要的角色。
它为飞行器的动力系统提供了理论基础和技术支持，使得人类能够征服蓝天，迈向浩瀚宇宙。
热力学循环是一种通过热能与机械能相互转换来实现工作的过程。
在航空航天中，常见的热力学循环包括布雷顿循环、斯特林循环等。
这些循环原理在不同类型的航空航天动力装置中得到了广泛应用。
以喷气式发动机为例，其工作原理基于布雷顿循环。
空气被吸入发动机的压气机，经过压缩后压力和温度升高。
随后，在燃烧室中与燃料混合并燃烧，产生高温高压的燃气。
这些燃气膨胀推动涡轮旋转，涡轮又带动压气机工作，最后高速排出产生推力。
在这个过程中，热能被转化为机械能，实现了飞机的飞行。
航空航天领域对动力系统的要求极高，不仅要具备强大的功率输出，还要满足轻量化、高效率和高可靠性等要求。
热力学循环的应用正是为了满足这些需求。
例如，在火箭发动机中，采用的是更为复杂的热力循环。
液体燃料和氧化剂在燃烧室中燃烧，产生高温高压的燃气。
燃气通过喷管高速喷出，产生巨大的推力。
为了提高发动机的性能，研究人员不断优化热力循环的参数，如提高燃烧温度、增加压力比等。
在太空探索中，斯特林循环发动机也有着潜在的应用前景。
斯特林循环具有高效、安静等优点，适用于一些特殊的航天器任务，如深空探测器的电源供应等。
热力学循环在航空航天领域的应用并非一帆风顺，面临着诸多挑战。
首先，高温、高压等极端工作条件对材料的性能提出了极高的要求。
发动机部件需要承受巨大的热应力和机械应力，因此需要研发新型的耐高温、高强度材料。
其次，热力循环的效率提升也是一个关键问题。
尽管不断有新的技术和设计出现，但要进一步提高效率仍然面临诸多困难。
例如，在燃烧过程中，如何实现更完全的燃烧，减少能量损失，是一个需要深入研究的课题。
此外，环境因素也对热力学循环的应用产生影响。
在高空稀薄的大气环境中，发动机的进气和燃烧条件与地面有很大不同，这就需要对循环进行针对性的优化和调整。
高中物理知识在航空航天领域的应用初探
高中物理知识在航空航天领域的应用初探航空航天领域是物理应用的一个重要领域。
高中物理知识为我们理解航空航天的原理和技术提供了基础和框架。
下面我将介绍高中物理知识在航空航天领域的一些应用。
牛顿力学是航空航天领域的重要基础。
牛顿三定律的应用可以帮助我们解释飞机和火箭的运动原理。
飞机在起飞过程中需要产生足够的向上推力以克服重力，牛顿第一定律告诉我们，只有外力作用才会使物体改变其状态。
火箭的推进原理也是基于牛顿第三定律，通过喷射高速气体来产生推力。
热力学也是航空航天中重要的物理学科。
航空航天器在高速飞行过程中会发生气动加热现象，热力学的知识可以帮助我们分析和解决这一问题。
空气动力学和传热学的知识可以帮助我们设计飞机的隔热材料和冷却系统，以保证飞机的飞行安全。
电磁学在卫星通信和导航系统中也起着重要作用。
电磁波传播的原理可以帮助我们设计和优化卫星通信和导航系统的天线。
高中物理中学习的关于电磁波的知识，比如电磁波的频率和波长的关系，可以帮助我们确定天线的最优尺寸。
还有，航空航天领域还涉及到光学的应用。
在太空望远镜中，光学原理可以帮助我们解决光的折射和散射问题，提高观测的质量。
光学原理也可以应用于飞行器的导航和定位系统中，比如LIDAR（光探测与测距）技术可以通过测量光的往返时间来获取目标的距离和位置。
在航空航天领域，天体物理学也是一个重要的学科。
天体物理学的知识可以帮助我们了解太阳系的形成和宇宙的演化，为航天器的设计和任务规划提供基础。
了解行星的运动规律可以帮助我们设计合适的航天器轨道和航行路线。
高中物理知识在航空航天领域的应用非常广泛。
牛顿力学、热力学、电磁学、光学和天体物理学等物理学科的知识可以帮助我们理解并解决航空航天领域的问题。
随着科学技术的不断发展，高中物理知识在航空航天领域的应用会越来越重要和广泛。
《传热学》课程教学大纲-蔡琦琳
《传热学》课程教学大纲一、课程基本信息二、课程目标(-)总体目标：《传热学》是研究由温差引起的热能传递规律的科学，是建筑环境与能源应用工程专业的一门基础课程和学位课程。
在制冷、热能动力、机械制造、航空航天、化工、材料加工、冶金、电子与电气和建筑工程等生产技术领域中存在大量的传热问题，课程旨在使学生掌握传热的基本概念、基本原理和计算方法，使学生对热量传递这一普遍存在的现象有理性的认识，并能熟练运用基础知识来思考、分析和解决实际传热问题。
(二)课程目标：本课程旨在使学生掌握热量传递的三种基本方式及其物理机制，掌握传热基础理论与计算方法；掌握传热学的基本实验，具备分析工程传热问题的能力，能够解决增强传热、削弱传热和温度控制等工程传热问题；了解传热学的前沿知识及其在科学技术领域的应用，培养学生分析问题和解决问题的能力，以及团队合作意识。
课程目标1：系统深入学习，掌握传热基础理论与计算方法。
1.1 掌握传热的基本概念、理论、机理及影响因素；1.2 掌握热传导、热对流和热辐射三种传热模式的基本公式，能够进行各种工况下传热量的计算，并能对工程传热问题进行描述和分析。
课程目标2：掌握传热实验，应用传热学知识，解决工程传热问题。
2.1 掌握传热学中的实验研究方法，使学生对热量传递这一普遍存在的现象有理性的认识。
2.2 根据所学传热理论和实验知识，熟练掌握增强或削弱热能传递过程的方法，能够在工程应用中对热能有效利用、热力设备效率的提高、节能降耗技术等问题从传热学角度进行思考、分析和解决问题。
课程目标3：培养学生的自主学习意识、团队合作能力、口头和书面表达能力，探索传热学前沿科学知识。
3.1 通过课堂分组讨论等方式培养团队合作意识、沟通交流能力和对工程问题进行清清晰表达的能力；3.2 通过课外文献调研并撰写课程报告，提升文献查阅能力和书面表达能力。
(H)课程目标与毕业要求、课程内容的对应关系三、教学内容第一章结论1 .教学目标（1）了解传热的定义；了解传热学的研究内容及其在生活和工程中的应用；（2）掌握热量传递的三种基本方式及其物理机理；（3）掌握傅里叶定律、牛顿冷却定律及斯忒藩定律，并能应用这三个定律分析基础传热问题；（4）了解传热过程的特点以及电.热模拟的作用和意义；（5）掌握热流密度、热阻和综合传热系数的计算方法。
冷凝在航天器中有何应用？
冷凝在航天器中有何应用？冷凝在航天器中的应用一、热管技术在航天器中的应用热管技术是一种能够高效传导和分散热量的新型热传导设备。
它具有热传导速度快、热阻小、体积小、重量轻、可靠性高等优点，因此在航天器中得到了广泛应用。
1. 提高空间设备的散热性能航天器上的各类设备由于在极端环境中工作，会产生大量的热量。
利用热管技术，可以将热量快速传导到航天器的外壳上，然后通过宇航服系统将热量散发出去，从而保证设备正常运行。
2. 改善舱内空调系统航天器的舱内空气温度通常比较高，而且航天器通常不具备传统的空调设备。
利用热管技术，可以将航天器内部的热量传导到外部，从而降低舱内的温度，改善航天器内部的舒适度。
3. 增强电子设备的散热能力航天器中的电子设备往往工作在高温条件下，如果散热不好，就会导致设备过热从而影响正常工作。
利用热管技术，可以有效提高电子设备的散热能力，从而保证设备的可靠性和寿命。
二、低温冷凝技术在航天器中的应用在航天器的空间环境中，温度通常非常低，为了保证航天器的正常运行，需要采用低温冷凝技术来控制温度和湿度。
1. 控制航天器内部的湿度航天器的内部空气中存在大量的水蒸汽，如果不控制湿度，可能会引起设备的腐蚀，甚至导致航天器的故障。
利用低温冷凝技术，可以将空气中的水蒸汽冷凝成液态水，并排出航天器外部，从而控制航天器内部的湿度。
2. 冷却电子设备航天器中的电子设备通常工作在极端环境中，容易产生大量热量。
利用低温冷凝技术，可以将电子设备产生的热量快速转移到航天器外部，从而保持设备的正常工作温度，提高设备的可靠性。
3. 控制航天器表面的温度航天器的表面温度容易受到太阳辐射和周围环境的影响，如果温度过高，可能会影响航天器的正常工作。
利用低温冷凝技术，可以降低航天器的表面温度，保护航天器免受高温环境的影响。
三、超低温技术在航天器中的应用超低温技术是一种可以将物体冷却到接近绝对零度的技术，其在航天器中的应用主要包括以下方面。
航空发动机传热学分析
航空发动机传热学分析航空发动机是现代航空技术的核心之一，其稳定性、寿命和性能都极大地依赖于发动机内部各部件的温度控制。
而发动机内部的热传递过程则是控制温度的重要因素。
因此，航空发动机传热学分析成为了研究的重点。
首先，从基本的热传递方式来看，航空发动机的传热可以被分为三种：传导、对流和辐射。
对于航空发动机来说，尤其是燃气涡轮发动机，能量传递和转换的过程需要通过多个部件来完成。
这些部件包括燃烧室、涡轮、燃气轮机等。
不同的部件之间进行不同方式的能量传递和温度控制，具有不同的难度和挑战。
其次，发动机内部的各个部件之间散热的方式也是多样的。
例如，燃烧室多采用辐射散热和喷淋冷却的方式，涡轮则利用轮盘内部和外部的对流传热和气膜冷却。
在现代航空发动机中，还引入了涂覆材料、热障涂层、冷却空腔、真空隔热和辐射散热等高级技术，以提高发动机的传热能力。
然后，对于实际的航班操作，环境因素也会对发动机的传热产生影响。
例如，飞机高度、气流等因素会影响空气密度和流量，从而影响发动机散热和换热效率。
因此，在发动机的传热设计中，还需要考虑到各种复杂的工作条件和环境影响。
最后，研究发现，传热系统中常见的问题包括：传热不足、传热不均和传热过程引起的温度梯度等问题。
这些问题会导致部件的使用寿命缩短、性能下降和故障率增加。
因此，在发动机传热研究中，除了注意流体力学和工程化设计上的优化，还要注重材料和加工工艺的提升和改进。
总之，航空发动机传热学分析是一项非常复杂的工作，它需要涉及热传递、流体力学、工程应用等多方面的知识和技术。
对于航空发动机的可靠性、性能和安全性来说，这个领域的研究具有不可替代的意义。
热力学与传热学的发展趋势和应用
热力学与传热学的发展趋势和应用热力学和传热学是物理学的两个重要分支，它们分别研究热现象和热能的传递。
随着科技的发展，热力学和传热学的应用领域不断扩展，其发展也日趋成熟，本篇文章将从以下几个方面介绍热力学与传热学的发展趋势和应用。
一、热力学的发展趋势热力学是研究物质热现象和热能转换的学科，其发展历史可追溯到17世纪。
19世纪末，热力学的基本原理已经比较完备，此后，随着科技的发展和工程应用的需要，热力学的应用范围不断扩展。
现代热力学的发展重点是应用计算机和数值方法研究复杂系统的热力学特性及其优化。
近年来，热力学发展的研究重点主要集中在以下几个方向：1、纳米材料和热输运纳米技术的发展使得纳米材料的热输运特性成为关注的研究领域。
纳米材料的热传导特性与其微观结构和热力学特性密切相关，这一领域需要从热力学角度来探究纳米材料的热输运行为。
2、生物热力学生物热力学是研究生命体系中热能转换与产生的学科，可以帮助研究生物体内外的能量转换。
热力学在生物物理学中的应用可以促进医学和生物技术的发展。
3、能量转化与可持续能源热力学在重视可持续发展、环境保护的现代社会中显得越发重要。
在能源转化和利用领域，热力学可以发挥关键作用，以促进可持续能源的研发和应用。
二、传热学的发展趋势传热学是研究热能传递规律和传热现象的学科，其应用广泛，随着科技进步和工程应用的需要，传热学的发展也在不断深入。
传热学的研究重点主要集中在以下几个方向：1、新型传热器件的研制高效传热器件的研制是促进传热技术发展的重要方法之一。
目前，传热器件的研发主要集中在制备高热传导性材料和新型微纳米传热器件上。
2、传热规律的研究传热规律的研究是传热学发展的重要途径之一。
通过对传热规律的探索，可以为传热设备的优化设计和传热过程的控制提供参考。
3、传热问题的数值模拟传热学数值模拟是目前传热研究的一个重要手段。
数值模拟可以模拟不同情况下的传热过程，从而为传热设备的设计和传热问题的解决提供基础。
航空与传热学
4)军事领域里用到的传热知识更是数不胜数。从历史 上看，相当多的传热技术是从军事用途开始发展并逐步 走向完善和大规模应用的。例如战斗机燃气涡轮发动机 的技术参数一贯代表这一领域的最高水平。20世纪末， 军用战斗机发动机的涡轮前燃气温度已经达到1750K， 正在研制的新机型甚至达到1860K！若没有非常有效的 冷却技术，这么高的温度是无法想象的。再如红外摄像 装置和传感器，最早也仅用于军事目的，像侦察用的夜 视仪、导弹的红外跟踪寻的装置等。现在高灵敏度的红 外摄像仪已经大量用于和平目的，如大范围的火灾报警 和防护、洪水的监视、资源勘查、环境保护(用装在人造 卫星上的红外摄像机可以大范围地监视地面和海岸线等 的污染状况)等。此外，从地面军车到军舰、飞机、卫星， 都离不开各种类型的高效换热设备。
(2)红外辐射除了可以用于工业加热和物料干燥之外， 红外测试技术还具有不干扰、不破坏原有温度分布的突 出优点，因而在资源勘查、农作物估产、环境监测、火 灾防护、医疗诊断，甚至刑事案件的侦破和军事侦察、 跟踪等许多高技术领域当中扮演着重要的角色。
3)随着航天技术水平的不断进步，低温领域研究 的重要性变得日益重要起来。在卫星、火箭燃料、 航天飞机及其所携带的红外遥感和电子设备上，在 航天器的地面模拟装置等方面，均需要用到低温技 术和相应的装备。考虑到未来超导技术的大规模应 用前景和氢气作为清洁能源成为车辆的主要燃料， 低温技术的应用范围将更加广阔。仅就目前阶段的 主要应用—航天方面而言，对材料和技术水平的要 求已经相当高。
传热学在各领域中的应用及其广泛
在动力、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等等方面的应用非常广 泛。
传热学导热微分方程推导
传热学导热微分方程推导摘要：一、传热学的基本概念二、导热微分方程的推导过程1.傅立叶定律2.能量守恒定律3.圆柱坐标系下的导热微分方程推导三、第三类边界条件的转化四、传热学的应用正文：传热学是研究热量传递规律的学科，热量传递过程可分为稳态传热过程和非稳态传热过程。
在传热学中，导热微分方程是一个关键的概念，它描述了物体内部热量传递的过程。
本文将详细地介绍导热微分方程的推导过程，以及如何处理第三类边界条件。
首先，我们来了解传热学的基本概念。
传热学研究的是热量如何在物体间传递，其关键是找到热量传递的规律。
在热量传递过程中，温度场是关键的参数，它描述了物体内温度的分布情况。
根据物体内温度与时间的关系，热量传递过程可以分为稳态传热过程和非稳态传热过程。
稳态传热过程是指物体内温度分布不随时间改变，而非稳态传热过程则相反。
接下来，我们将介绍导热微分方程的推导过程。
为了描述热量在物体内的传递，我们需要建立一个数学模型，即导热微分方程。
这个方程描述了物体内热量的梯度，即单位长度上的热量流密度。
为了得到这个方程，我们需要应用傅立叶定律，它描述了热量在各个方向上的传递规律。
同时，我们还需要应用能量守恒定律，它保证了系统内的能量总量不变。
在推导导热微分方程时，我们可以选择不同的坐标系，如直角坐标系和圆柱坐标系。
在圆柱坐标系下，我们可以根据傅立叶定律列出r、j、z 方向上的导入与导出的热量的六个微分方程。
然后，根据能量守恒定律列出热平衡式，经整理即可得到导热微分方程。
在处理导热微分方程时，我们常常会遇到第三类边界条件。
第三类边界条件是指物体表面的热流密度与物体内部热流密度的关系。
当对流换热系数非常大时，边界温度近似等于已知流体的温度，这个时候可以转换为第一类边界条件。
最后，我们来看看传热学在实际中的应用。
传热学广泛应用于各种工程领域，如机械工程、化学工程、航空航天等。
了解传热学的基本原理和导热微分方程的推导过程，有助于我们更好地掌握热量传递的规律，从而优化工程设计和提高工程效率。
举实例包含流体力学和传热学原理的例子
举实例包含流体力学和传热学原理的例子
【实用版】
目录
1.流体力学原理及其应用实例
2.传热学原理及其应用实例
正文
【流体力学原理及其应用实例】
流体力学是一门研究流体在不同条件下运动和变形的学科。
流体可以是液体或气体，流体力学原理广泛应用于许多领域，例如建筑、机械和航空航天等。
以下是一些具体的实例：
1.伯努利定理：在流体流动过程中，速度增加会导致压力降低。
这一定理在水力学、航空航天等领域有广泛应用，例如飞机翼的设计就是依据伯努利定理，通过产生向上的升力使飞机得以起飞。
2.连续性方程：流体在流动过程中，流速和截面积的乘积在任何地方都是恒定的。
这一方程在流体输送系统中有重要应用，如水管道、天然气管道等。
3.泊肃叶定律：描述流体在管道中层流和湍流的规律。
这一定律在工业管道设计和流体设备选型中有重要意义。
【传热学原理及其应用实例】
传热学是研究热量在不同物体间传递的一门学科。
传热过程主要有三种方式：导热、对流和辐射。
以下是一些具体的实例：
1.导热：热量从高温物体传递到低温物体的过程。
在建筑中，保温材料的选用就是依据导热原理，以降低热量损失。
2.对流：流体中因温差产生的密度差导致流体流动，从而实现热量传递。
在日常生活中，空调、暖气等设备就是利用对流原理进行热量交换的。
3.辐射：物体因温度而产生的红外辐射，无需介质参与，可在真空中进行热量传递。
太阳能热水器就是利用辐射原理将太阳能转化为热能的。
综上所述，流体力学和传热学原理在许多领域具有广泛的应用。
应用力学在航空航天领域中的应用
应用力学在航空航天领域中的应用力学是物理学的一个重要分支，研究物体受力下的运动和形变规律。
它广泛应用于航空航天、机械制造、材料科学、地下工程等领域。
本文将重点讨论应用力学在航空航天领域中的应用。
一、应力分析与结构设计在飞行器的设计中，应力分析是必不可少的一部分。
通过应力分析，可以确定结构中受力部件的尺寸、材料类型和安装方式。
例如，当设计飞机机翼时，必须确定机翼翼型、厚度、支撑点等参数，以确保机翼在飞行时不会发生过度振动或破裂断裂。
应力分析有两个主要任务：一是根据物体上的受力情况计算出应力大小和方向；二是根据材料的强度和刚度，选择合适的结构形式和参数进行设计。
这两个任务都需要借助力学知识和技能。
二、空气动力学分析空气动力学是研究空气在物体上的流动和作用力的学科，它是飞行器设计中不可或缺的基础学科。
空气动力学分析可以帮助工程师了解飞行器在不同速度、高度和机动状态下的飞行特性，如升力、阻力、稳定性和机动性。
空气动力学分析和计算涉及到流体力学、传热学、计算流体力学等多个领域的知识。
为了提高分析效率和准确度，还需要借助计算机模拟和实验验证等手段。
三、飞行控制和导航在飞行器的控制和导航中，力学也发挥着重要作用。
根据飞行器运动学和空气动力学特性，可以设计出各种控制系统，如自动驾驶、姿态控制、发动机控制等。
控制系统一般由信号获取、处理、执行三个环节组成，其中信号的获取和处理涉及到信号处理、模拟电子学、数字电子学、计算机控制等学科；执行过程涉及到力学、电机学、液压学等多个领域的知识。
四、材料研究和开发材料的研究和开发是航空航天领域中的一个重要研究方向。
航空航天材料需要具有低密度、高强度、高刚度、耐高温、耐腐蚀等特点，以满足飞行器的轻量化、高可靠性和长寿命的要求。
材料研究和开发需要借助于材料科学、力学、电子学、化学等多个学科的知识。
例如，利用力学和材料学的原理，可以研究材料的强度和刚度特性，通过化学方法可以改善材料的特性，利用电子学实现材料性能监测和控制。
传热学在航空航天的应用
《传热学综述及在航空航天中的应用》姓名：____ _______学号：___授课教师： _得分传热学综述及在航空航天中的应用一 传热学基本原理导热基本定律是由法国物理学家傅里叶于1822年通过实验经验的提炼、运用数学方法演绎得出，也称傅里叶定律： dTA dx φλ=-式中： 为导热热流量（W ），单位时间内通过某一给定面积的热量；A 为与热流方向垂直的面积；dT/dx 表示该截面上沿热流方向的温度增量，简称为温度梯度（K/m ）； 是比例系数，称为导热系数或导热率[W/(m ×K)]。
热对流是指由于流体的宏观运动使物体不同的流体相对位移而产生的热量传递现象。
特点：只能发生在流体中；必然伴随有微观粒子热运动产生的导热。
对流换热是指流体与固体表面之间的热量传递。
热对流换热的基本定律是英国科学家牛顿（Newton ）于1701年提出的牛顿冷却定律：()w f hA T T φ=-式中： 为对流换热热流量（W ）； 和 分别表示壁面温度和流体温度（℃或K ）；A 为固体壁面对流换热表面积（ ）；h 为对流换热系数，也称表面传热系数 。
h 不是物性参数，其值反映了对流换热能力的大小，与换热过程中得许多因素有关。
热辐射是由于物体内部微观粒子的热运动而使物体向外发射辐射能的现象。
在热量传递方式上，热辐射与热传导和热对流相比具有许多固有的特点：热辐射无需物体直接接触，可以在无中间介质的真空中传递，并且 真空度越高，热辐射传递效果越好。
在传递过程中伴随着能量形式的转换，即发射时将热能转换为辐射能，而被吸收时又将辐射能转换为热能。
任何热力学温度大于零的物体都不停地向空间发出热辐射。
热辐射基本定律：4AT φσ=式中：φ为辐射热流量（W ）；T 为热力学温度（K ）；A 为辐射表面积（2m ）；σ为斯特藩-波尔兹曼常数，也称黑体辐射常数，其值为8245.6710/()W m K -⨯。
实际物体辐射热流量的计算可以采用斯特藩-波尔兹曼定律的修正形式：4AT φεσ=式中：ε称为该物体的辐射率，也称黑度。
航空发动机涡轮叶片冷却技术综述
谢谢大家~~
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航空发动机涡轮叶片冷却技术
研究始于上个世纪40年代，大约在 1960年，气冷涡轮首次应用于商业航 空发动机上
经过多年发展，基本上形成了由内部冷 却和外部冷却构成的涡轮叶片冷却方案
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典型冷却方式与叶片结构
1.对流冷却 2.冲击冷却 3.气膜冷却 4.发散冷却
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航空发动机涡轮叶片冷却技术— 内部冷却
不仅对喷射位置进行热防护，也对其下游区 域进行热防护
外部冷却主要有2种方式：气膜冷却和发散冷 却
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外部冷却技术—气膜冷却
冷气从叶片外表面离散的 气膜孔按照一定的规律射 入到涡轮流场，气流速度 较大(vj/vm<1)，射流与叶 片表面夹角较小(小于 90°)
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外部冷却技术—发散冷却
冷气均匀地经过叶片发散外表 面或者多层带孔表面流出。气 流速度很小(v流出
传热学在航空发动机中的应用--涡轮叶片冷却技术简介
航空发动机的发展趋势
提高涡轮前温度 增加涡轮气动负荷，
采用跨音速设计方案， 减少涡轮级数和叶片 排数 从理论上讲，涡轮进 口温度每提高100℃， 航空发动机的推重比 能够提高10%左右
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涡轮进口高温的应对方案
一是提高材料的耐热性，发展高性能 耐热合金，制造单晶叶片
冷气从叶片下部进入叶片内部，通过带肋壁 的内流冷却通道，以对流冷却的形式对叶片 内表面进行冷却
一部分冷气通过冲击孔，以冲击冷却的形式 对叶片前缘内表面进行冷却
剩下的一部分气体经过叶片尾部的扰流柱， 被扰动强化换热以后从尾缘排出
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航空发动机涡轮叶片冷却技术— 外部冷却
冷却气流以一定的喷射角，沿叶片表面上若 干个离散位置喷射进入主流区域
传热学名词解释
传热学名词解释传热学是研究物体之间热量传递过程的学科。
热量传递是一种通过热对流、热辐射或者热传导的方式，从一个物体传递到另一个物体的能量形式。
热量传递是自然界中普遍存在的物理现象，对于了解和应用热能的转换和传递过程十分重要。
传热学的研究内容主要包括传热的机制、传热的计算理论以及传热的应用技术等。
传热学的主要研究内容包括以下几个方面：1. 热传导：热传导是通过物质内部的分子或者原子间的碰撞传递热能的过程。
传热学研究了热传导的机制和计算方法，包括热传导方程和热导率等。
2. 对流传热：对流传热是通过流体介质中的流动传递热能的过程。
这种热传递方式在自然界中普遍存在，例如气象学中的对流，以及热水袋中的自然对流等。
传热学研究了对流传热的机制和计算方法，包括对流换热系数和对流换热方程等。
3. 辐射传热：辐射传热是通过电磁波辐射传递热能的过程。
所有温度不为零的物体都会以电磁波的形式辐射热能。
传热学研究了辐射传热的机制和计算方法，包括辐射传热方程和黑体辐射等。
4. 热传递的计算方法：传热学研究了通过分析计算来预测和描述热传递过程的方法。
这些计算方法可以用于设计和优化热传递设备，如换热器、冷却塔和锅炉等。
其中包括传热方程的求解、热辐射计算和对流传热的计算等。
5. 传热的应用技术：传热学的研究成果在能源、化工、航空航天、建筑等领域有着广泛的应用。
通过研究传热学，可以改进能量利用效率，设计高效的换热设备，提高能源利用率，减少能源消耗。
总而言之，传热学是研究热量传递过程以及用于预测和描述传热过程的科学与工程学科。
它在能源领域的应用对于保护资源、提高能源利用效率以及减少环境污染具有重要意义。
热流与传热学
热流与传热学热流和传热学是两个非常重要的概念，在物理学领域中经常被提及。
热流指的是物质内部的能量传递过程，而传热学则是关于热的传递的研究。
热流的概念可以解释为物体内部的能量流动。
在自然界中，热流是非常普遍的现象。
例如，当您将手放在热杯子上时，就会感受到热流。
这是因为杯子内的热量会通过热传导（即分子之间的碰撞）传输到手上，使您感到热。
热流的大小取决于温度差异和分子数量。
当两个物体之间有一定的温度差异时，热能会从高温物体向低温物体传递，直到两者达到热平衡为止。
传热学是指有关热的传递的研究，在工程学领域中有广泛的应用。
传热学涉及了多个领域的学科，包括物理学，化学，数学等。
传热学的应用范围非常广泛，例如在航空、能源生产、热处理、制冷等领域都有应用。
在传热学中，我们经常听到热传导，辐射和对流的概念。
热传导意味着热能通过物体的直接接触传递。
辐射是指热能以电磁波的形式传递，而对流则是指热能通过流体或气体的流动传递。
这三种现象在物理学以及传热学中都是非常基础和重要的概念。
除此之外，传热学还涉及到多个参数的计算和考虑。
例如，热传导方程，热容，热导率等等。
热传导方程主要用来描述热能在材料内部传递的规律，热容是指物质在吸收热量后温度变化的比例，而热导率是指物质传导热量的能力。
在我们日常生活中，许多设备和机器都需要使用传热学知识，例如冰箱、空调等等。
冰箱通过制冷原理将热量从内部排出，使其内部低温。
空调则通过对热空气的处理，将热量排出室外，使室内温度降低。
这些设备的实现都需要对传热学有着深入的了解，以便提高其效率和性能。
总之，热流和传热学是我们学习物理学和工程学中必备的知识。
通过学习这些知识并应用于实际生活和工作中，我们可以更好地理解和掌握这些现象，发挥它们的作用，提高其效率和性能。
传热学和热力学的应用实例
Made in USA 我的处女飞这么快就完蛋了，OH MY 升机的排气系统红外辐射强度， 提高其生存能力成为了武装直升机的一个 课题。而红外抑制器的出现使得红外探测 仪与红外隐身成为了矛与盾的关系，解决 了武器系统易被红外武器跟踪拦截的困惑。 排气系统红外抑制器就是为了使战斗系统 适应现代高科技发展起来的新型装置。
效果
Made in China
Sir 哪里又干起来了，我去！！！
结束语
谢谢大家聆听！！！
11
装置工作原理：
• 这种装置主要是通过降低动力系统排出的 废气温度，以达到红外隐身的目的。
• 目前较多用的是引射器型的红外抑制装置 它主要由工作喷嘴、接收室、混合室及扩 散室等部件组成。
进入装置喷嘴前，温度和流速较高的流体叫做工作流体，是动力装置排出 的废气，它通过喷嘴提速，降压后进入接收室形成射流。由于射流的紊动 扩散作用，卷吸周围的流体发生动量能量的交换。被吸入接收室的引射流 体大多是环境大气，工作流体与引射流体进入混合室，在流动过程中速度 场和温度场渐渐均衡；这期间伴随着压力的升高。混合后的流体在经过扩 散室的压力恢复后排出，工作流体温度大幅降低，从而达到降低红外强度 的效果
优点:
• 这种红外抑制器不借助其他固体机械的压 缩动作完成两种流体的混。
• 结构简单，易于加工，成本低廉，工作可 靠性好。
提高红外隐身的措施：
• 喷嘴的设计
掺混能力逐渐增加
• 采用多级混合室
由于气体混合时向混合室传热，导致混合室温 度升高，采用多级混合室可以降低平均温度
通过这些措施可以抑制红外辐射百分之九十左右， 很大程度上改善了武装直升机的隐蔽性和安全性。
喷嘴的设计掺混能力逐渐增加采用多级混合室由于气体混合时向混合室传热导致混合室温度升高采用多级混合室可以降低平均温度通过这些措施可以抑制红外辐射百分之九十左右很大程度上改善了武装直升机的隐蔽性和安全性
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《传热学综述及在航空航天中的应用》
姓名：____ _______
学号：___
授课教师： _
得分
传热学综述及在航空航天中的应用
一 传热学基本原理
导热基本定律是由法国物理学家傅里叶于1822年通过实验经验的提炼、运用数学方法演绎得出，也称傅里叶定律： dT
A dx φλ=-
式中： 为导热热流量（W ），单位时间内通过某一给定面积的热量；A 为与热流方向垂直的面积；dT/dx 表示该截面上沿热流方向的温度增量，简称为温度梯度（K/m ）； 是比例系数，称为导热系数或导热率[W/(m ×K)]。
热对流是指由于流体的宏观运动使物体不同的流体相对位移而产生的热量传递现象。
特点：只能发生在流体中；必然伴随有微观粒子热运动产生的导热。
对流换热是指流体与固体表面之间的热量传递。
热对流换热的基本定律是英国科学家牛顿（Newton ）于1701年提出的牛顿冷却定律：
()w f hA T T φ=-
式中： 为对流换热热流量（W ）； 和 分别表示壁面温度和流体温度（℃或K ）；A 为固体壁面对流换热表面积（ ）；h 为对流换热系数，也称表面传热系数 。
h 不是物性参数，其值反映了对流换热能力的大小，与换热过程中得许多因素有关。
热辐射是由于物体内部微观粒子的热运动而使物体向外发射辐射能的现象。
在热量传递方式上，热辐射与热传导和热对流相比具有许多固有的特点：热辐射无需物体直接接触，可以在无中间介质的真空中传递，并且 真空度越高，热辐射传递效果越好。
在传递过程中伴随着能量形式的转换，即发射时将热能转换为辐射能，而被吸收时又将辐射能转换为热能。
任何热力学温度大于零的物体都不停地向空间发出热辐射。
热辐射基本定律：
4AT φσ=
式中：φ为辐射热流量（W ）；T 为热力学温度（K ）；A 为辐射表面积（2
m ）；σ为斯特藩-波尔兹曼常数，也称黑体辐射常数，其值为8245.6710/()W m K -⨯。
实际物体辐射热流量的计算可以采用斯特藩-波尔兹曼定律的修正形式：
4AT φεσ=
式中：ε称为该物体的辐射率，也称黑度。
其值恒小于1，与物体的种类及表面状态有关。
二 .传热学在工程中的应用
能源是人类存在的基石，也是人类文明的动力。
热量是能源利用过程中最主要的物质，传热学则是研究因温度差异引起的热量传递过程的一门学科。
传热学的应用无处不在，包括能源动力、冶金、化工、交通、建筑建材、机械以及食品、轻工、纺织、医药等传统工业，航空航天、核能、微电子、材料、生物医学工程、环境工程、新能源以及农业工程等很多高新技术领域。
随着理论试验研究与生产生活的结合，衍生出微尺度传热、生物传热相变与多相流传热、低温传热、等许多交叉分支学科。
流动与热交换现象大量地出现在自然界及各个工程领域中，其具体的表现形式多种多样。
从现代楼宇的暖通空调过程到自然界风霜雨雪的形成，从航天飞机重返大气层时壳体的保护到微电子器件的有效冷却，从现代汽车流线外型的确定到紧凑式换热器中翅片形状的选取，无不都与流动和传热过程密切相关。
在机械加工和机械设计的过程中，无不考虑工件和设备在工作条件下的温度场，以及如何处理工作过程中的温度场对工作的影响，以及如何解决该问题。
在实际工程结构的分析与设计中,除了要考虑结构的力学行为外,有时还需要考虑结构的热效应、结构的温度不能超过某一设定值等方面。
因此,研究这些不确定性对结构响应的影响具有重要的工程意义和理论意义。
在机械设计中，温度场的分析极为重要。
所谓温度场就是指物质系统内各个点上温度的集合. 温度场分为稳定温度场和不稳定温度场。
对于稳定温度场的分析很简单。
关键是对不稳定温度场的分析。
不稳定温度场的分析目前最流行的分析方法是有限元分析方法。
对具体热场，需要根据具体问题给出导热体的初始条件与边界条件。
初始条件是指物体开始导热时（即t= 0 时）的瞬时温度分布。
边界条件是指导热体表面与周围介质间的热交换情况。
常见的边界条件有以下三类：第一类边界条件是指给定物体表面温度随时间的变化关系。
第二类边界条件是指给出通过物体表面的比热流随时间的变化关系。
第三类边界条件是指给出物体周围介质温度以及物体表面与周围介质的换热系数。
上述三类边界条件中，以第三类边界条件最为常见。
由于温度场的分析的重要研究和工程意义，温度场的分析应用极为广泛。
在航空航天方面，航空发动机主轴承是滑油系统进行冷却和润滑的关键部件,由于主轴承自身的发热量较高,其换热边界条件的准确确定和加载决定了主轴承热分析的分析精度。
对航空发动机主推力球轴承热分析中边界条件的处理方法进行研究。
对主轴承的摩擦发热和对对流换热边界条件进行了分类及研究,并将研
究的边界条件进行了计算及验证。
利用ANSYS有限元分析软件,采用将摩擦热按体积生热率处理和将摩擦热按热流密度处理的两种不同的方式对主轴承的边界条件进行加载,分别对试验器状态的发动机主轴承进行热分析,取得计算结果。
该可为发动机整机试车及润滑系统设计提供参考。
随着航天技术水平的不断进步，低温领域研究的重要性变得日益重要起来。
在卫星、火箭燃料、航天飞机及其所携带的红外遥感和电子设备上，在航天器的地面模拟装置等方面，均需要用到低温技术和相应的装备。
考虑到未来超导技术的大规模应用前景和氢气作为清洁能源成为车辆的主要燃料，低温技术的应用范围将更加广阔。
仅就目前阶段的主要应用—航天方面而言，对材料和技术水平的要求已经相当高，在机械方面，驱动元件大多是电动机，因此对电动机的温度场分析具有重要的意义。
传统的单一求解电机定子温度场或转子温度场强加边界条件有些问题难以确定,但是通过建立笼型异步电动机转子有无断条故障运行情况下的定、转子全域温度场二维数学模型和温度场二维有限元计算模型。
分别计算额定负载情况下,转子正常和转子一根断条以及转子相邻两根断条时的定、转子全域稳态温度场。
比较三种情况下电机的温升分布,可以分析电机转子断条根数对电机温度场的影响。
从历史上看，相当多的传热技术是从军事用途开始发展并逐步走向完善和大规模应用的。
例如战斗机燃气涡轮发动机的技术参数一贯代表这一领域的最高水平。
20世纪末，军用战斗机发动机的涡轮前燃气温度已经达到1750K，正在研制的新机型甚至达到1860K！若没有非常有效的冷却技术，这么高的温度是无法想象的。
再如红外摄像装置和传感器，最早也仅用于军事目的，像侦察用的夜视仪、导弹的红外跟踪寻的装置等。
现在高灵敏度的红外摄像仪已经大量用于和平目的，如大范围的火灾报警和防护、洪水的监视、资源勘查、环境保护(用装在人造卫星上的红外摄像机可以大范围地监视地面和海岸线等的污染状况)等。
此外，从地面军车到军舰、飞机、卫星，都离不开各种类型的高效换热设备。
热传递现象无时无处不在，它的影响几乎遍及现代所有的工业部门，也渗透到农业、林业等许多技术部门中。
传热学虽然从诞生至今不过二百多年的时间，但其应用已非常广泛。
随着热量传递理论体系的日趋完善、内容的不断充实，传热学已经成为现代技术科学中充满活力的主要基础学科之一。
因此，我们有必要学习一下传热学的发展简史及其在工程上的应用。