热传导(通用版)讲解
热传导PPT课件
负号表示热量向低温处传递，常数λ称为热导率（或导热系数）
热导率：材料传输热量的能力的表征参数。指单位温度梯度下，
单位时间内通过单位垂直面积的热量，所以其单位为W/(m•K)
或J/(m•s•K)
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3
傅利叶导热定律适用条件：稳定传热的条件，即传热过程中， 材料在x方向上各处的T是恒定的，与时间无关，ΔQ/Δt是常数。
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2、声子热导
从晶格格波的声子理论可知，热传导过程 ------声子从高浓度区域到低浓度区域的扩散过程。
热阻：声子扩散过程中的各种散射。
根据气体热传导的经典分子动力学，热传导系数 λ ：
1 c l 3
cV：单位体积气体分子的比热------单位体积中声子的比热； v ：气体分子的运动速度------声子的运动速度； l：气体分子的平均自由程------声子的平均自由程。
• 化学组成复杂的固体 具有小的热传导系数
如MgO,Al2O3和 MgAl2O4结构一样，而 MgAl2O4的热传导系数 低，2Al2O33SiO2莫来 石比尖晶石更小。
• 晶体是置换型固溶体， 非计量化合物时，热传 导系数降低。
0 20 40 60 MgO 体积分数
80 100 NiO
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思考题：陶瓷、聚合物的导热情 况如何？
➢ 非稳定传热（物体内各处的温度随时间而变化 ） 一个与外界无热交换，本身存在温度梯度的物体，随着时间的 推移温度梯度趋于零的过程，即存在热端温度不断降低和冷端 温度不断升高，最终达到一致的平衡温度。该物体内单位面积 上温度随时间的变化率为：
（ρ为密度，CP为恒压热容）
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4
二、热传导的物理机制
第二节 热传导
第二节热传导一、有关热传导的基本概念只要物体内部有温度差存在，就有热量从高温部分向低温部分传导。
所以研究热传导必须涉及物体内部的温度分布。
1.温度场和等温面温度场：某一瞬间空间中各点的温度分布，称为温度场。
等温面：温度场中同一时刻相同温度各点组成的面称为等温面。
因为空间同一点不能同时具有两个不同的温度，所以不同的等温面彼此不能相交。
2.温度梯度温度梯度是一个点的概念。
温度梯度是一个向量。
方向垂直4tl>二、导热系数1.固体的导热系数九在数值上等于单位温度梯度下的热通量。
九是分子微观运动的宏观表现。
常用的固体导热系数见表4-1。
在所有固体中，金属是最好的导热体。
纯金属的导热系数一般随温度升高而降低。
而金属的纯度对导热系数影响很大，如含碳为1%的普通碳钢的导热系数为45W/m・K,不锈钢的导热系数仅为16W/m・K。
2.液体的导热系数液体分成金属液体和非液体两类,前者导热系数较高,后者较低。
在非金属液体中,水的导热系数最大,除去水和甘油外,绝大多数液体的导热系数随温度升高而略有减小。
一般来说,溶液的导热系数低于纯液体的导热系数。
表4-2和图4-6列出了几种液体的导热系数值。
表4-2液体的导热系数液体温度，°C导热系数，久W/m*K 醋酸50% 20 0.353.气体的导热系数气体的导热系数随温度升高而增大。
在通常的压力范围内，其导热系数随压力变化很小气体的导热系数很小，故对导热不利，但对保温有利。
常见的几种气体的导热系数值见表4-3。
表4-3气体的导热系数三、对流传热1．对流传热的基本概念对流传热是在流体流动进程中发生的热量传递现象，它是依靠流体质点的移动进行热量传递的，帮与流体的流动情况密切相关。
工业上遇到的对流传热，常指间壁式换热器中两侧流体与固体壁面之间的热交换，变化即流体将热量传给固体壁面或者由壁面将热量传给流体的过程称之为对流传热（或称对流给热、放热）。
在第一章流体流动中已指出，流体产生流动的原因可以是流体以外力(如泵、鼓风机等)作用下而造成的强制对流，亦可是由流体内部的温度差而引起流体的密度差产生的自然对流。
热传导的基本原理与计算公式
热传导的基本原理与计算公式热传导是热量在物质中由高温区域传递到低温区域的过程，它是热能传递的重要方式之一。
热传导的基本原理是通过物质内部的分子或电子振动和碰撞来传递热量。
在这篇文章中，我们将介绍热传导的基本原理和计算公式。
1. 热传导的基本原理热传导是由物质内部的分子或电子之间的振动和碰撞而产生的热量传递方式。
当一个物体的一部分受热时，其分子或电子开始振动，并将热能传递给相邻的分子或电子。
这些分子或电子再次传递给周围的分子或电子，从而形成热传导的过程。
热传导的速率取决于以下因素：- 温度梯度：温度梯度是指物体内不同位置的温度差异。
温度梯度越大，热传导速率越快。
- 材料的导热性：不同材料的导热性能不同。
导热性能好的材料能够更快地传递热量。
- 材料的厚度：厚度越小，热传导速率越快。
2. 热传导的计算公式热传导的速率可以用热流密度来描述，热流密度单位为瓦特每平方米（W/m²）。
热流密度可使用以下公式计算：热流密度 = 热传导系数 ×温度梯度其中，热传导系数是材料的物理特性，反映了材料传导热量的能力。
它的单位是瓦特每米开尔文（W/(m·K)）。
热传导系数越大，材料的导热性能越好。
当温度梯度恒定时，热传导的速率与物体的厚度成反比。
这意味着，在相同的温度梯度下，较薄的物体热传导速率会更高。
3. 加强热传导的方法在某些情况下，我们需要增强热传导的速率，以满足特定的需求。
以下是一些常用的方法：- 使用导热性能好的材料：选择导热系数较大的材料，如金属，可以提高热传导速率。
- 增加温度梯度：通过提高高温和低温之间的温度差异，可以增加热传导的速率。
- 减小物体的厚度：通过减小物体的厚度，可以提高热传导的速率。
总结：热传导是热量通过物质内部传递的过程，基于分子或电子的振动和碰撞。
热传导的速率由温度梯度、材料的导热系数和厚度决定。
热传导速率可以使用热流密度来描述，其公式为热流密度=热传导系数×温度梯度。
热传导
4.2.1 傅立叶定律Fourier’s Law法国数学家Fourier: 法国拿破仑时代的高级官员。
曾于1798-1801追随拿破仑去埃及。
后期致力于传热理论，1807年提交了234页的论文，但直到1822年才出版。
1822年，法国数学家傅里叶（Fourier）在实验研究基础上，发现导热基本规律——傅里叶定律23n t A Q ∂∂λd d −=式中d Q ──热传导速率，W 或J/s ；dA ──导热面积，m 2；∂t/∂n ──温度梯度，℃/m 或K/m ；λ─导热系数,W/(m·℃)或W/(m·K)。
傅里叶定律：系统中任一点的热流密度与该点的温度梯度成正比而方向相反gradtq λ−= x y z t t t q q i q j q k i j k x y zλλλ∂∂∂=++=−−−∂∂∂r u r u u r u u r u r u u r u u r4负号表示传热方向与温度梯度方向相反q Q A t n ==−d d λ∂∂λ表征材料导热性能的物性参数λ越大，导热性能越好用热通量来表示对一维稳态热传导dxdt A Q d d λ−=注：傅里叶定律只适用于各向同性材料各向同性材料：热导率在各个方向是相同的5(2) λ是分子微观运动的宏观表现,反映了物质微观粒子传递热量的特性。
4.2.2 导热系数thermal conductivityλ∂∂=−q t n/(1) λ在数值上等于单位温度梯度下的热通量。
λ= f(物质的种类、材料成分、温度、湿度、压力、密度等）导热系数与物质几何形状无关,实验测定。
6λ金属固体> λ非金属固体> λ液体> λ气体0˚C 时：C m w °•=/22.2冰λCm w °•=/551.0水λCm w °•=/0183.0蒸汽λ(3) 各种物质的导热系数; λλλ>>固相液相气相不同物质热导率的差异：构造差别、导热机理不同Jack 的死因7)1(0at +=λλ在一定温度范围内：式中λ0, λ──0℃, t ℃时的导热系数，W/(m·K)；a ──温度系数。
热传导的过程
热传导的过程热传导是物体之间或物体内部传递热量的过程。
热量是物体内部分子或原子的热运动能量。
当两个物体或者物体内部存在温度差异时，热量将从高温区传导到低温区。
本文将介绍热传导的机制、公式、影响因素以及一些实际应用。
一、热传导的机制热传导分为三种机制：导热、对流和辐射。
导热是物质内部分子或原子之间的热量传递，通常在固体和液体中发生。
对流是通过流体的流动传递热量，常见于液体和气体中。
辐射是指由物体表面发出的热电磁波传递热量，无需介质。
二、热传导的公式1. 导热传导公式导热传导通过四个主要的物理量来描述：热传导率、温度差、传热距离以及传热面积。
热传导率（λ）是物质传导热量的特性，单位为瓦特每米开尔文（W/(m·K)）。
热传导率越大，物质的导热性能越好。
温度差（ΔT）是指两个物体或物体内部不同位置的温度差异，单位为开尔文（K）。
传热距离（L）是指热量传递的距离，例如物体的长度、厚度或者两个物体之间的距离，单位为米（m）。
传热面积（A）是指热量通过的表面积，单位为平方米（m²）。
根据这四个物理量，可以使用以下导热传导公式计算热传导率：Q = λ × A × ΔT / L其中，Q表示热量，单位为瓦特（W）。
2. 对流传热公式对流传热一般采用牛顿冷却定律来描述：Q = h × A × ΔT其中，Q表示热量，单位为瓦特（W）；h表示对流换热系数，单位为瓦特每平方米开尔文（W/(m²·K)）。
三、热传导的影响因素热传导率是影响热传导的关键因素之一。
不同物质具有不同的热传导率，如铜和铝的热传导率远高于木材和塑料。
物质的结构和组成也会影响热传导率。
温度差是另一个重要因素。
温度差越大，热量传递得越快。
传热距离和传热面积也会影响热传导速率。
传热距离越长，热量传递越慢。
传热面积越大，热量传递越快。
材料的密度和导热性能也会对热传导产生影响。
高密度和导热性能良好的物质通常有更高的热传导率。
《热传导》 讲义
《热传导》讲义一、热传导的基本概念热传导是由物质内部分子、原子和自由电子等微观粒子的热运动而产生的热量传递现象。
简单来说，就是热量从温度高的地方向温度低的地方传递。
这种传递是由于分子之间的相互碰撞和振动引起的。
当高温区域的分子具有较高的动能时，它们与低温区域的分子碰撞，将一部分能量传递给低温区域的分子，从而实现热的传导。
热传导在我们的日常生活和各种工业领域中都非常常见。
比如，我们用手握住一杯热水，热量会从热水通过杯子传递到我们的手上，这就是热传导的一个例子。
二、热传导的基本定律——傅里叶定律傅里叶定律是描述热传导现象的基本定律。
它表明，在热传导过程中，通过某一给定面积的热流量与温度梯度和垂直于热流方向的截面积成正比，其数学表达式为：＄q ＝ k\frac{dT}｛dx}＄其中，＄q$ 表示热流密度（单位时间内通过单位面积的热量），＄k$ 是材料的热导率，＄＼frac{dT}｛dx}＄是温度梯度。
热导率＄k$ 是材料的一个重要热物性参数，它反映了材料导热能力的大小。
不同的材料具有不同的热导率，例如金属通常具有较高的热导率，而空气的热导率则相对较低。
三、影响热传导的因素1、材料的性质材料的热导率是决定热传导性能的关键因素。
一般来说，金属的热导率较高，如铜、铝等；非金属固体的热导率较低，如玻璃、塑料等；液体的热导率通常比固体小，而气体的热导率最小。
2、温度温度对热导率也有一定的影响。
大多数材料的热导率随温度的升高而略有减小，但也有一些材料在特定温度范围内热导率会有所增加。
3、几何形状和尺寸物体的几何形状和尺寸会影响热传导的路径和效率。
例如，细长的物体在热传导时，热量更容易沿着长度方向传递；而厚壁物体的热传导则相对较慢。
4、接触情况在两个物体接触的界面处，如果接触不良，会存在较大的接触热阻，从而影响热传导的效果。
四、热传导的应用1、散热器在电子设备中，如电脑的 CPU 会产生大量的热量。
为了保证其正常工作，需要使用散热器将热量快速传递出去。
《热传导》课件(32张PPT)
新知导入
有一首非常优美的小诗，读完后，你领悟到其中的道理了吗？
太阳把温暖传给了土壤， 土壤把温暖传给了种子； 太阳把温暖传给了小溪， 小溪把温暖传给了鱼儿； 太阳把温暖传给了空气， 空气把温暖传给了你我。 ……
道理：热会传递。
交流
一、热传导现象
卖火柴的小女孩在圣诞之夜又饥又 饿，微弱的火光不能抵御寒冷，最 后悲惨死去。
熨衣服时，加热 电熨斗的金属底 板，金属底板的 热量传递给与其 接触的衣服，使 衣服变热，变得 平整。
炒板栗时，沙子吸 收大量的热量，再 把热均匀地传给板 栗，板栗很快就被 炒熟了。
交流
像这样的事例 还有哪些？
动手
二、热传导实验
1.研究热在金属中的传递方向
实验材料：铁片、酒精灯、铁架台、火柴、凡士林、塑料片〔小勺〕
吹头发
电吹风产生的热传递给头发，头发温度升高 ； 另外电吹风吹出气体，加速空气流动。这两个 因素共同作用，使头发上的水快速蒸发。
交流
电烙铁作画
电烙铁通电后被加热，烙 铁把热传递给与其接触的 木板，接触点的木板受热 颜色发生改变，利用这种 颜色变化完成作品。
课堂练习
1.以下事例可以用热传导解释的是〔 C 〕 A.天冷多穿，天热少穿 B.冰棍箱用棉被蒙住 C.洗个热水澡
2.一个物体受热后，热的传递方向是〔 A 〕 A.向四周传递 B.沿直线从一端向另一端传递 C.无法确定，需根据具体情况而定
课堂练习
3.以下热传导过程不正确的选项是B 〔 〕 A.电熨斗金属底板→衣服 B.冰块→纱布→皮肤 C.水槽热水→玻璃杯→杯里的冷水
4.热传导的速度描述正确的一项为哪一A 项〔 〕
不同物体：一物体→另一物体
《热传导》 讲义
《热传导》讲义一、热传导的基本概念热传导，简单来说，就是由于温度差引起的热能传递现象。
当物体的不同部分存在温度差异时，热能就会从高温部分向低温部分转移。
这是自然界中一种常见且重要的热传递方式。
想象一下，在寒冷的冬天，我们握住一杯热咖啡。
手会逐渐感到温暖，这就是热传导在起作用。
热咖啡的热能通过杯子传递到我们的手上，使得手的温度升高。
二、热传导的基本原理热传导的发生基于热力学的基本原理。
热总是从高温区域向低温区域流动，以达到热力学平衡状态。
在微观层面上，热传导是通过分子或原子的热运动和相互碰撞来实现的。
当物体的一部分分子具有较高的能量（即温度较高）时，它们会与邻近温度较低的分子发生碰撞和能量交换。
这样，热能就逐渐从高温区域传递到低温区域。
热传导的速率取决于多个因素，其中最重要的是物体的导热系数、温度差以及物体的几何形状和尺寸。
导热系数是衡量物质导热能力的一个重要参数。
不同的物质具有不同的导热系数。
例如，金属通常具有较高的导热系数，所以它们能够迅速传导热量；而空气、塑料等物质的导热系数较低，热传导的速度相对较慢。
三、热传导的数学表达式为了定量描述热传导现象，科学家们推导出了热传导的数学表达式——傅里叶定律。
傅里叶定律指出：在单位时间内通过垂直于热流方向的单位面积的热量，与温度梯度成正比，其比例系数就是导热系数。
数学表达式为：Q ＝ kA(dT/dx)其中，Q 表示热流量（单位时间内传递的热量），k 是导热系数，A 是传热面积，dT/dx 是温度梯度（温度在空间上的变化率）。
这个定律为我们计算热传导过程中的热量传递提供了重要的理论依据。
四、常见材料的热传导性能在实际生活和工程应用中，了解不同材料的热传导性能是非常重要的。
金属材料，如铜、铝、银等，具有良好的导热性能。
这使得它们在需要高效传热的场合，如散热器、热交换器等中得到广泛应用。
非金属材料的导热性能则差异较大。
例如，陶瓷材料一般具有较低的导热系数，而一些特殊的合成材料，如石墨，却具有较好的导热性。
苏教版小学科学五年级上册《热传导》说课课件(含反思)
四、说教学重难点
重点：知道热能从一个物体传到另一个物体，从同一个物体温度高的地 方传向温度低的地方。热总是从温度高处传向温度低处。 难点：会做借物观察的热传导实验。
五、说教学法
1、教法： 在科学教学中，教师通过语言描述、实物演示、知识渲染等手段创设课堂的教学 情景， 小学生们大都具有很强的好奇心，但自制力和理解力相对较差，通过丰富 的情感体验和社会实践，使学生大胆表现自己认识世界，我尝试采用如下教学法 ： （1） 想象法：通过教师巧妙的介入，引导学生在大自然中感知植物的特点。 （2） 表现法：通过感知，使学生产生强烈亲身体验和浓厚的学习兴趣，大胆的表 现对事物的了解。 （3） 实践法：通过教师有效的引导和亲身的体验，让学生通过感情去亲身实践。 （4） 探究法：激发学生的思维活动，让学生自主学习，主动探究，充分发挥学生 的主动性和积极性，在实践生活中更好的去体验。
师:同学们，如果说手不碰到暖手宝，热气和热水，那么手还会热起来吗?(不会)也就是说，要想让手热起来，热量要想从一个物体传递给另一个物体必须 要满足什么条件?(板书:接触) 师:请同学们再想一想，如果暖手宝的温度和手的温度是一样的，当暖手宝和手接触后还会有热量的传递吗?(不会)也就是说，物体之间要有热量的传递， 还要满足什么条件?(板书:温度差) 4.拓展生活事例。 师:同学们，生活中还有很多物体之间发生热量传递的现象，想想你还见过哪些? 交流:做饭，炒菜，烙饼...(强调:方向:高--低;条件:接触，温度差。) 师:同学们举了很多生活中的事例。请同学们再来想想刚上课时，老师问大家的泡温泉的事例。这里面只有人体和温泉水之间发生了热量的传递吗?温度水 的热量全部传给了人体吗?(不是。温泉水和空气之间也有热量的传递。板书:空气---温泉水)。 5初步建立热传导概念。 师:同学们，从物体的形态来看，人体属于什么形态?(固体。)温泉水是液体。手是固体。暖手宝是固体。手是固体。热气是气体。空气是气体。温泉水是 液体。(板书:固、气、液)从这里我们可以看出，固体、液体和气体之间，任意两种形态的物体之间，只要存在温度差，只要它们有接触，就都会发生热量 的传递。所以我们说:热可以从一个物体传递给另一个物体。热总是从温度较高出传到温度较低处。 环节三、进一步完善概念----物体(固体)内部热量的传递。 1预测热在金属片中的传递方向。 师:同学们，当两个物体之间存在温度差，并且有了接触后，就可以发生热量的传递。如果是一个固体的内部也存在温度差呢?热量又是怎么传递的呢?这 个固体，比如说金属片，当我们加热金属片的一点时，这一点的温度就会升高，没被加热的地方温度会低，你们认为这时金属片内部温度是如何传递的?( 交流:从高到低。) 2.设计实验。 师:这只是你的猜测，怎么才能证明自己的猜测对不对呢?(实验)出示实验器材，交流设计。 师:为什么要涂黄油?加热后黄油会发生什么变化?(融化)它起什么作用?(借助蜡黄油观察金属片各个部位温度的变化，金属测温太困难。)
热传导两点边值问题的通用数值解法
热传导两点边值问题的通用数值解法热传导两点边值问题的通用数值解法：
1、首先，把待求解的区域分割成若干小区域，即对求解区域进行细分，这一过程叫做网格划分；
2、然后，将每一小区域进行离散，得到一系列离散点，这些离散点间
用一条线段连接，这条线段叫做节点，构成一种网格；
3、接着，对每个小区域采用有限元法，利用积分得到热流密度方程的
解析解，得到每个网格的节点的热功率；
4、之后，用Hotz定理，把大的热功率方程转化为一个矩阵形式的方程，并利用适当的迭代技术得到整个网格中每个节点附近的温度；
5、最后，计算从已知的两点的温度和到从每个节点的热功率，利用积
分方法求得求解区域的温度，从而得到最终的结果。
4.1-传热概述及热传导PPT课件
1．可表示为
Q
(t1
t2 ) b
t R
导热推动力 导热热阻
A
推动力： t (t1 t2 )
热阻： R b
A
2．分析平壁内的温度分布
b
t2
Qdx Adt
0
t1
上限由 x b时，t t2 改为 x x时，t t
定义
通过等温面的导热速率与温度梯度及传热面积成正比， 而热量传递的方向则与温度升高的方向相反。
dQ dA t n
dQ dA t
n
：导热系数，w/(m﹒oC)
Jean Baptiste Joseph Fourier
(1768 –1830)
由于导热方向为温度下降的方向，故需.在右端加一负号。
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4.2.1 傅立叶定律（Fourier's Law）
4.2.1 傅立叶定律（Fourier's Law）
2.液体的导热系数 金属液体－导热系数λ较高
液体 非金属液体－导热系数λ较低
液态金属的导热系数比一般液体的高，其中熔融的纯钠具有较高的导热系 数。液体的导热系数基本上与压强无关。
a. 在非金属液体中，水的导热系数最大。
b. 金属液体: T↑，λ液↓
适用范围：一般气体介质之间，使用不多。
.
高温流体
低温流体 蓄热体 12
4.1.2 传热过程中冷、热流体的接触方式
➢ 间壁式换热
特点：冷热两种流体被一固体间壁所隔开，
在换热过程中，两种流体互不接触，热量
由热流体通过间壁传给冷流体。
热 流
优点：传热速度较快，适用范围广，热量
体
的综合利用和回收便利。
缺点：造价高，流动阻力大，动力消耗
热传导和热量传递
热传导和热量传递一、热传导：1.热传导的定义：热传导是指热量在物体内部由高温区向低温区传递的过程。
2.热传导的原理：热传导依靠物体内部微观粒子的振动和碰撞，使热量从高温区向低温区传递。
3.热传导的公式：热传导的速率与物体的导热系数、温度差以及物体的厚度有关。
公式为Q=k A(dT/dx)*t，其中Q表示热量，k表示导热系数，A表示传导面积，dT表示温度差，dx表示物体厚度，t表示时间。
4.影响热传导速率的因素：导热系数、温度差、物体厚度和时间。
5.热传导的分类：稳态热传导和非稳态热传导。
稳态热传导是指物体内部温度分布不随时间变化；非稳态热传导是指物体内部温度分布随时间变化。
二、热量传递：1.热量传递的定义：热量传递是指热量在物体之间或物体内部由高温区向低温区传递的过程。
2.热量传递的方式：热传导、热对流和热辐射。
3.热对流的定义：热对流是指流体（液体或气体）在受到温度差的作用下，产生流动，从而实现热量传递的过程。
4.热对流的分类：自然对流和强制对流。
自然对流是由于物体表面温度差引起的流体自发流动；强制对流是由于外部作用力（如风扇、泵等）引起的流体流动。
5.热辐射的定义：热辐射是指物体由于温度差异而发出的电磁波，能够在真空中传播，从而实现热量传递的过程。
6.热辐射的特点：不需要介质，能在真空中传播；辐射强度与物体温度有关，遵循斯特藩-玻尔兹曼定律。
7.热量传递的计算：根据不同传递方式，运用相应的公式和原理进行计算。
三、实际应用：1.热传导在生产生活中的应用：如金属加工、建筑材料、电子设备散热等。
2.热对流在生产生活中的应用：如空调、热水器、烹饪等。
3.热辐射在生产生活中的应用：如红外线加热、太阳能利用、夜视仪等。
四、注意事项：1.在实际应用中，要充分考虑热传导、热对流和热辐射的影响，合理设计产品和设备。
2.了解不同材料和物体的导热系数，以便正确计算热量传递速率。
3.在进行热量传递计算时，要注意单位转换和数值精度。
热传导热传导规律及其在实际中的应用
热传导热传导规律及其在实际中的应用热传导是指热量从高温区域向低温区域传递的过程。
在物质中，热量一般通过三种方式传导：热传导、对流传导和辐射传导。
本文重点介绍热传导的规律以及在实际应用中的相关情况。
一、热传导规律热传导的规律可以通过热传导定律来描述。
热传导定律表明，在热传导过程中，热流密度（单位时间内通过单位面积的热量）与温度梯度（单位长度内温度的变化率）成正比。
设热流密度为q，温度梯度为∇T，热传导定律可以表示为以下公式：q = -k∇T其中，k为热导率，表示物质导热性能的一个参数。
热导率越大，说明物质的导热性能越好。
二、热传导的影响因素热传导的强弱取决于多种因素，以下是一些常见的影响因素：1. 导热性能：物质的导热性能决定了其传导热量的能力。
金属等导热性能较好的物质会比绝缘体等导热性能较差的物质更容易传导热量。
2. 温度差：温度差指的是两个接触表面之间的温度差异。
温度差越大，热传导强度越大。
3. 距离：热量的传导是通过物质内部的分子或电子碰撞引起的，因此物体之间的距离会影响热传导。
三、热传导的应用热传导在日常生活和工业生产中有广泛的应用，以下是一些常见的应用场景：1. 绝缘材料：根据热传导的规律，选择导热性能较差的绝缘材料可以在一定程度上减少热量的传导，起到隔热的作用。
这在建筑领域中用于保温材料的选择非常重要。
2. 传热设备：热传导在传热设备（如散热器、换热器等）中得到广泛应用。
通过设计合适的材料和结构，可以实现高效的传热，提高设备的散热或加热效果。
3. 热工加工：在一些加工过程中，需要控制材料的温度分布，以实现理想的加工效果。
通过掌握材料的热传导规律，可以有效控制热处理过程中的温度变化，提高产品质量。
4. 热障涂层：热障涂层是一种在工程结构表面喷涂的材料，能够减少热量的传导，提高结构的耐热性能。
这种涂层可以在航空航天、汽车等领域中发挥重要作用。
5. 散热设计：在电子设备等产品的设计中，合理的散热设计是非常重要的。
热传导方式
第一节概述传热在化工生产中的应用（1）传热（2）保温传热的基本方式（1）热传导：纯导热过程：物体各部分之间不发生相对位移。
（2）对流传热对流传热：是指流体各部分质点发生相对位移而引起的热量传递过程。
因而对流只能发生在流体中。
（3）辐射传热因热原因而发出辐射能的过程称为热辐射。
典型的间壁换热器间壁式换热器，就是冷热流体不混合，用固体壁面隔开只进行热量传递。
（1）套管式换热器（2）列管式换热器单程列管式换热器由壳体、管束、接管、封头、管板、挡板等组成双程列管式换热器：由于管程流体在管束内流经两次，故称为双程列管式换热器。
若流体在管束内来回流过多次，则称为多程（如四程、六程等）列管式换热器。
列管式换热器的传热面积：S=nπdl传热速率和热通量传热量：传热速率：指单位时间内通过传热面的热量,用Q表示,单位W热通量：指单位时间、单位传热面积传递的热量。
用q表示,单位w/m2传热速率表达式：传热速率=传热推动力（温度差）/传热阻力=△t/R定态传热和非定态传热第二节热传导一、热传导的基本概念和定律温度场和等温面物体（或空间）各点温度在时空中的分布，称为温度场。
稳定温度场温度相同的点组成的面称为等温面。
温度梯度两等温面的温度差△t与其间的垂直距离△n之比温度梯度傅立叶定律因热传导而产生的热流大小的定律Q:J/S,W; S:m2λ:导热系数，w/mk2.导热系数固体的导热系数金属、非金属：温度系数对大多数金属为负值，对大多数非金属为正值。
1/k液体的导热系数水的导热系数最大气体的导热系数气体的导热系数很小，不利于导热,却对保温有利。
其导热系数实际上与压力无关。
各种物质的导热系数大致范围金属：2.3--420 w/mk建材：0.25--3 w/mk绝缘材料：0.025—0.25 w/mk 液体：0.09—0.6 w/mk气体：0.006—0.4 w/mk三、平壁的稳定热传导单层平壁的稳定热传导：多层平壁的稳定热传导四、圆筒壁的稳定热传导单层圆筒壁：设圆筒壁,内壁半径为r1，温度为t1,外壁半径为r2,温度为t2,圆筒长为L。
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第二节 对流换热
流体有相变时的对流换热 1、沸腾换热：指工质通过气泡运动
带走热量，并使其冷却的一种传热方式
大容器饱和沸腾曲线 通过对水在一个大气压（1.013×105Pa） 下的大容器饱和沸腾换热过程的实验观 察，可以画出下图所示的曲线，称为饱 和沸腾曲线。曲线的横坐标为加热面的 过热度；纵坐标为热流密度。
第一节 导热
傅立叶定律及热导率
傅立叶定律以微分形式给出了导热体内热流量与温 度梯度的关系，即：
q dt
dx
式中 q——单位时间内通过导热体单位面积上的热量。
——比例系数，又称为热导率。
热导率的大小反映了物体导热能力 的大小，它的大小取决于物质的种类和 温度。
大平壁导热
导过平壁的热流量：ຫໍສະໝຸດ 第一节 导热 概念
当物体内部或相互接触的物体间存在 温度差时，热量从高温处传到低温处的过 程称为导热或热传导。
第一节 导热
气体的导热：通过其处于杂乱无章运动中的分子间的 碰撞，进行能量的交换而实现导热。
固体的导热：主要是通过材料晶格的热振动波以及自 由电子的迁移来实现的。
液体的导热：在液体介电质中，热量的转移是依靠弹 性波的作用。
第四节 传热过程与换热器
2）．削弱传热 削弱传热一般用于减少热力设备及
热力管道对环境的散热，且通过敷设隔 热层的办法来实现
石棉、珍珠岩、矿渣棉等各类制品， 是电厂中广泛采用的隔热保温材料
谢谢观看
分类
强制对流换热 自然对流换热 与固体表面相接触流体的流动，如 果是在风机或泵等所提供的外力推动下 形成的，称为强制对流换热； 如果是由于流体内部各部分之间密 度不同所引起的，称自然对流换热。
第二节 对流换热
单相介质对流换热 相变对流换热
被壁面加热或冷却的流体未发生相 变，称为单相介质的对流换热；否则称 为有相变的对流换热，如蒸汽凝结或液 体沸腾等。
特点 辐射换热与导热、对流换热的主要
不同点就是换热是物体（或物质）之间 不接触。
第三节 辐射换热
现在研究外界热辐射的能量投射到某一物
体表面的情况。
单位时间内射到物体单位面积上
Ee
n
的总能量，称为投射辐射Ee。其
Er 中一部分被吸收，称为吸收辐射
Ea；一部分被物体反射出去，称
为反射辐射Er；其余部分则穿透
第一节 导热
导热量
t Q
R
热阻→热流量
在导热分析计算中，热阻的概念 是很重要的。掌握了不同物体的导热 热阻，也就能计算这些物体的热流量。
第二节 对流换热
概念 当温度不同的各部分流体之间产生
宏观的相对运动时，各部分流体因相互 掺混所引起的热量传递过程，称为热对 流。流动着的流体与其相接触的固体壁 面之间的热量传递过程称为对流换热。
过物体，称为透射辐射Ed。按能
量守恒定律得：
Ea
Ea Er Ed Ee
Ed
第三节 辐射换热
以总能量Ee通除全式，并分别由A、R、D表 示各项比值，则得 A+R+D=1
A:物体的吸收率; R:物体的反射率; D:物体的投射率;
第三节 辐射换热
R=1的物体称为白体；
D =1的物体称为透热体；
一般情况下传热过程均是这几种方式的综合结果。
什么是导热？
当物体内部或相互接触的物体间存在温度差时，热量从高温 处传到低温处的过程称为导热或热传导。
什么是对流换热？
流动着的流体与其相接触的固体壁面之间的热量传递过程称 为对流换热。
什么是辐射换热？
物体在向外发射热辐射的同时，又要接收周围物体投射到它 表面上的热辐射能，并将其转变为热能而吸收。通过热辐射方式 交换热量的过程称辐射换热。
第四节 传热过程与换热器
2、换热器内冷热流体的相对流向
流体在换热器内的沿程温度变化
（a）逆流
（b）顺流
第四节 传热过程与换热器
3、传热的强化和削弱 1）．强化传热
强化传热即为根据传热学的基本原 理设法增强传热过程的传热效果，其目 的在于使一定的换热设备获得较大的传 热量，或在一定的传热量要求下使所需 的传热面积最小，设备成本最低
r
r 单位面积上导热热阻 m2 C W
大平壁导热
多层平壁
Q
aS (tw
tf
)
tw
tf 1
aS
Q
1
tw1 tw4
2
3
1S 2S 3S
Q=温差除以热阻之和
q
Q S
tw1 tw4
1 2 3
1 2 3
第三章
热传递的基本原理
摘要
传热学是研究热能传递规律的学科。温差的存 在，必然会引起热量从高温物体向低温物体进 行传递。
火电厂的生产过程和传热过程联系密切。 热量传递的基本方式有导热、对流换热和辐射
换热。一般情况下传热过程均是这几种方式的 综合结果。
热量传递的基本方式
导热
对流换热
辐射换热
h相变 h单相
第二节 对流换热
对流换热量的计算 牛顿冷却公式：
Q
aS
(tw
t
f
)
tw
1
t
f
aS
第二节 对流换热
对流换热量按牛顿冷却定律计算，但式 中的表面传热系数难以确定，要考虑到 诸多因素影响。表面传热系数的计算步 骤是，首先选择试验关联式；确定Nu准 则；根据Nu定义式，求解表面传热系数ą。
在金属内部则依靠自由电子的运动，而对于非金 属则主要通过晶格的热振动波进行热量的传递。
第一节 导热
温度场（Temperature field） 某时刻空间所有各点温度分布的总称 温度场是时间和空间的函数，即：
t f (x, y, z, )
第一节 导热
如果物体内各点的温度在温度不随时间 而变，称为稳态温度场。
第二节 对流换热
t tw ts
第二节 对流换热
2、 凝结换热 当蒸汽与低于其相应压力下的饱
和温度的壁面接触时，将发生凝结过程。 凝结时蒸汽释放出汽化潜热并传递给固 体壁称凝结换热过程。
分为膜状凝结、珠状凝结 液膜的导热热阻成为膜状凝结换热的主要阻力 不凝结气体——附加热阻（凝汽器设有抽气系统） 排除凝结液、减小液膜厚度——强化膜状凝结换热
A=1表明落到物体表面上的辐射能被物体 全部吸收，这种物体称为黑体；黑体不 仅吸收能力最大，且与同温度的物体相 比，其辐射能力也最大。
第三节 辐射换热
热辐射的基本定律 1.斯尔潘-波尔兹曼定律:黑体的辐射力与
热力学温度的四次方成正比。（解决了 黑体辐射力的计算。） ２.基尔霍夫定律:在热平衡的条件下实际 物体的吸收率在数值上等于该物体的黑 度。（解决了实际物体吸收率的计算）
3.流体的物理性质
h (流体内部和流体与壁面 间导热热阻小 )
、c h (单位体积流体能携带更 多能量) h (有碍流体流动、不利于 热对流)
第二节 对流换热
⒋几何因素的影响
壁面几何形状、大小，流体与固体 热接触的相对位置等对对流换热的影响。
⒌流体有无相变
第三节 辐射换热
概念
辐射是指物体通过发射电磁波向外 传递能量的现象。一般，若电磁波的波 长在0.1～1000／μ m之间，则称为热辐 射。
物体在向外发射热辐射的同时，又 要接收周围物体投射到它表面上的热辐 射能，并将其转变为热能而吸收。通过 热辐射方式交换热量的过程称辐射换热。
第三节 辐射换热
第二节 对流换热
第二节 对流换热
▲对流换热的主要影响因素
1.流动的起因
h强制 h自然
2.流体的流态
h紊流 h层流
Re wd wd
当Re<2320时为稳定层流；
Re>10000时为旺盛紊流 ；
2320<Re<10000时则为流 态不 确定的过渡阶段。
第二节 对流换热
第四节 传热过程与换热器
换热器 1、类型。 换热器是实现冷热流体热量交换的设
备。 按其工作原理，火电厂中的换热器一
般可分为混合式、表面式和再生式三类。
第四节 传热过程与换热器
第四节 传热过程与换热器
第四节 传热过程与换热器
2、换热器内冷热流体的相对流向
流体在换热器内的相对流向 （a）顺流；（b）逆流；（c）平行混合流；（d）一次交叉流； （e）顺流交叉流；（f）逆流交叉流；（g）、（h）混合流交叉流
Q S dt S tw1 tw2 tw1 tw2 tw1 tw2 W
dx
S
R
R (A) 导热面积为A时导热热阻 C W
q Q tw1 tw2 tw1 tw2 tw1 tw2 W m2
A
若物体内的温度分布随时间变化，则为 非稳态温度场。
第一节 导热
在有温差存在的物体内，若将其温度 相同的点连接起来，则会形成一个等 温面。等温面可以是曲线、平面或封 闭的圆环面。等温面上各点的温度均 相等，只有穿过等温面时才会有温度 改变。将等温面法线方向上的温度变
dt
化率称为温度梯度，用 dx 表示。
第二节 对流换热
对流换热时，流体内部各部分流体 之间存在热对流，并同时伴随有热传导， 这是因为微观粒子的热运动总是存在的； 在靠近固体壁面处，因流体的黏性力作 用，紧贴壁面薄层流体的流速为零，该 薄层流体与壁面之间只能通过导热方式 进行热量交换。因此，对流换热是热对 流和热传导综合作用的结果。
第二节 对流换热