1传热学-第一章课件讲解

金属 > 非金属固体 > 液体 > 气体
纯铜 = 398 W ( m o C ) ;
水 = 0.6 W ( m oC ) ;
空气 = 0.026 W ( m oC ) （20 o C ）
例题
有三块分别由纯铜（ 热导率λ1=398W/(m· K)、黄铜（热 导率λ2=109W/(m· K)）和碳钢（热导率λ3=40W/ (m· K)） 制成的大平板，厚度都为10mm ，两 侧表面的温差都维持 为tw1–tw2= 50℃不变，试求通过每块平板 的导热热流密 度。 这是通过大 平壁的一 维稳态导热问题
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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
一、热传导（导热）
1 、定义和特征 定义：指温 度不同的物体 各部分或温度不同 的两 物体间直接接触时，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 。
导热是物质的属性：只要存在温差，可以在固
体、液体、 气体中发生
2 、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
四、传热问题的分类和主要计算量


稳态传热过程: 传Baidu Nhomakorabea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
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二、热对流
1、 定义和 特征 定 义：流 体各部分 之间发生相对位移时， 冷热 流 体相互 掺混所引起的热量传递过程。 特征：流 体中有温差 — 热对流必 然 同时 伴 随 着 热传导，自然界 不存在 单一的热 对流
对 流 换 热 ： 流 体与 温 度 不同的固体壁间接触时 的热量交换过程
热工理论基础 传热学部分
尹水娥
专业：热能工程 E-mail: yinshuie@163.com Office ：7522641
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
3 、导热机理
气体：气体分子不规则热 运动时 相互碰撞的结果。
导 电固体：自由电 子运动和晶格结构的震 动。 非 导电固 体：晶格结构的 振动。 液 体：很 复杂。
4 、热量传递方程
Φ=A
t

[ W]
T1 l T2
Φ tW q= = A m 2
：热流量，单位时 间传递的热量[W] q ：热流密度， 单位时 间通过 单位面积传递的热量 : 平壁的厚度[m]； A ： 垂直于导热方向的 截面积 [m 2]
研究系统从一个平衡态到 另 一个平衡态过程中 热量传递的多少
Q = mc p (t1 t2 )
单位：J
b. 传热学：热量 Φ 传递过程的规律，时间是重要 参数 。关心的是温度随 时间的 变化和单位 时间所传 递的热量—热流量。
dQ Φ= d 单位：W
传热学与工程热力学研究的问题不同
铁块, M1 300oC
解于纯铜板 对：
q1 = 1
对于黄铜板
tw1 tw 2

tw1 tw 2
= 398× 50 / 0.01 = 1.99 ×10 W
6 6 = 109 × 50 / 0.01 = 0.545 × 10 W
q2 = 2
对于碳钢板

tw1 tw 2
q2 = 3

= 40 × 50 / 0.01 = 0.2 ×10 W
o
W (m o C) : 热导率（导热系数）

热导率 （ 导热系数 ）
Φ=A
t

[W]
Φ = A t
定义：具有单位温度 差（1K）的单位厚度的物体(1m)， 在它的单位面积上 (1m 2)、每 单位时间(1s)的导热量(J)
热导率表示材料导热 能力大小； 物性参数；实验确定
二、传热学的普遍性
自然界与生产过程到处存在温差—传热很普遍
日常生活中的例子
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冬天，经过在白天太阳底下晒过的棉被，晚上盖起来为什么 感到很暖和？并且经过拍打以后，为什么效果更加明显？ 夏天人在同样温度（如：25度）的空气和水中的感觉不一 样。为什么？ 人体为恒温体。若房间里气体的温度在夏天和冬天都保持20 度，那么在冬天与夏天、人在房间里所穿的衣服能否一样？
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。
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
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
一、传热与传热学
传热：是物质在温差作用下所发生的热量传递。 传热学：研究由温差引起的热量传递规律的科学。 有温差的物体，热量自发地 由高温物体传给低温物体 没有温差的地方没有热量 传递