01工程传热学

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工程传热学——第01章绪论-文档资料

第一节材料及材料的重要性
一. 什么是材料?其重要意义是什么？
世界是由物质构成的，材料就是人们用来制成各种机器、器件、结构等具有某种特性的物质实体。材料是人类
社会生活的物质基础，材料的发展导致时代的变迁，推
动人类的物质文明和社会进步。在人类即将进入知识经济的新时代，材料与能源和信息并列为现代科学技术的
课堂（6％），作业（10％），实验（4％），笔试（80％）
例子： 1、70－80年代电话－80年代后期的程控电话（进入家庭）－ 90年代的光纤通信（个人移动电话的普及） 2、90年代电脑内存28M－后期到56M－21世纪初的256M－现在的8G 3、磁记录：录像带－VCD－DVD 4、电视机：显像管－等离子－液晶
第一节材料及材料的重要性
一. 什么是材料?其重要意义是什么？
水平，如隐身飞机，大规模集成电路。
国防军事微型飞机
生物医疗血管潜艇
光电信息微型芯片
精密仪器微型马达
Poem of Tang Dynasty “Yellow Crane Tower” with the minimum line width of 5 µm
第一节材料及材料的重要性
热膨胀系数α
物理性能
熔点
物质由固态转变为液态的温度，反映固态下原子间结合力。单位是M，其倒数称为电导率单位℃-1 电子导电的特点是温度升高，电阻率上升；
电阻与电导电阻率为单位长度和单位截面积导体的电阻。
电阻温度系数温度上升1℃时，电阻率的变化系数，
离子导电是热激活过程，温度升高，电阻率下降。
断裂韧性
20世纪80年代初，某电站大型汽轮机转子轴断裂。
物理性能

工程传热学答案华中科大许国良版

《工程传热学》习题解析华中科大许国良版（1-4章）适用于以下版本教材（题号按中国电力出版社版，华中科大出版社版本题号需微调）1-4解:W K A R /103.14525.203.04-⨯=⨯⨯==λδKW tA15003.08010025.245=-⨯⨯⨯=∆=Φδλ 23/3025.210150m KW A q =⨯⨯=Φ= 1-7 解：22121/632015.0003.05.5152011m W h h t t q f f =++-=++-=λW q A Q 5.113=⨯= W K A R /103.35.05.12.1003.03-⨯=⨯⨯==λδ W K Ah /101.05.55.12.1111=⨯⨯=W K Ah /108.27205.12.11132-⨯=⨯⨯=1-17 解：若处于稳定工况，则)()(324241w w w w t t A t t A -=-=Φδλσε∴Kt t t t w w w w 5.2845.17)285300(1067.51.00.1285)(448424123=-⨯⨯⨯⨯-=--=-λεδσ 5.11= ℃1-19 解：221/1.2571016.14.0101001m W h t t q =+-=+-=λδ2－1 按题意q r r t≤+∆保墙则6786.03.102.01830301300=--=-∆≥墙保r q t r 则mm r 65.7407465.06786.011.0==⨯=⋅≥保保保λδ 2-4 根据稳态热平衡应有：222121111h t t h h t t f w B B A A f f -=+++-λδλδ 由此解得：m m A B 0793.0,0396.0==δδ 2-10m mr m m r m m r m mr 5.110405.90405.4540403214213121=+++==++==+==δδδδδδm W r r r r r rt t /77.31212.0)5.905.110ln(25.0)5.455.90ln(45)405.45ln()30250(14.32)ln()ln()ln()(233422311241=++-⨯⨯=++-=Φλλλπ2-17Ω⨯=⨯⨯==-=Φ=--∞227210908.9)0015.0(1107)(πρπA L R t t dL h R I w 故热平衡为)100)(103(300010908.9)180(322-⨯⨯⨯=⨯⨯--w t π由此解得5.213=w t ℃ 导线中心的温度为5.2131940015.0)0015.0(42222+⨯⨯⨯=+Φ=∙πλR I t r t w i94.226=℃3-1 解：（1）时间常数hAcVs ρτ=，已知094.2=AcVρ当)/(582K m W h ⋅=时，s s 1.3658/10094.231=⨯=τ 当)/(1162K m W h ⋅=时，s s 05.18116/10094.232=⨯=τ（2）过余温度s s e e ττττθθ//0300---=⋅=3-3解：根据能量守恒原理，有)(∞--=t t hA qA d dtcVτρ 对单位面积而言，其体积为301.0101m mm S A V =⨯=⋅= 代入其它参数，可得)20(7010001.01047.078003--=⨯⨯⨯t d dtτ)7/150(7036660--=⇒t d dtτ )7/150(36667--=⇒t d dt τ分离变量积分⎰⎰-=--ττ0300366677/150)7/150(d t t d tτ36667|)7/150ln(300-=-⇒t t 令975.218180=⇒=t τ 3-7解：首先判断能否用集总参数法求解m R l Rl R Rl l R A V 3221091.0)001.001.0(201.0002.0)5.0(22-⨯=+⨯⨯=+=+=πππ 05.0105.914.81091.085)/(33<⨯=⨯⨯==--λA V h Biv故可用集总参数法。

工程传热学课后题答案word资料17页

第一章作业1-1对于附图所示的两种水平夹层，试分析冷、热表面间热量交换的方式有何不同？如果要通过实验来测定夹层中流体的导热系数，应采用哪一种布置？解：（a ）中热量交换的方式主要有热传导和热辐射。

（b ）热量交换的方式主要有热传导，自然对流和热辐射。

所以如果要通过实验来测定夹层中流体的导热系数，应采用（a ）布置。

1-7一炉子的炉墙厚13cm ，总面积为20m 2，平均导热系数为1.04w/m ·k ，内外壁温分别是520℃及50℃。

试计算通过炉墙的热损失。

如果所燃用的煤的发热量是2.09×104kJ/kg ，问每天因热损失要用掉多少千克煤？解：根据傅利叶公式每天用煤1-9在一次测定空气横向流过单根圆管的对流换热实验中，得到下列数据：管壁平均温度t w =69℃，空气温度t f =20℃，管子外径d=14mm ，加热段长80mm ，输入加热段的功率8.5w ，如果全部热量通过对流换热传给空气，试问此时的对流换热表面传热系数多大？解：根据牛顿冷却公式1-14宇宙空间可近似的看作0K 的真空空间。

一航天器在太空中飞行，其外表面平均温度为250K ，表面发射率为0.7，试计算航天器单位表面上的换热量？解：航天器单位表面上的换热量2484241/155)250(1067.57.0)(m w T T Q =⨯⨯⨯=-=-εσ 1-27附图所示的空腔由两个平行黑体表面组成，孔腔内抽成真空，且空腔的厚度远小于其高度与宽度。

其余已知条件如图。

表面2是厚δ=0.1m 的平板的一侧面，其另一侧表面3被高温流体加热，平板的平均导热系数λ=17.5w/m •K ，试问在稳态工况下表面3的t w3温度为多少？解：表面1到表面2的辐射换热量=表面2到表面3的导热量第二章作业 2-4一烘箱的炉门由两种保温材料A 和B 做成，且δA =2δB (见附图)。

已知λA =0.1 w/m •K ，λB =0.06 w/m •K 。

工程传热学知到章节答案智慧树2023年华中科技大学

工程传热学知到章节测试答案智慧树2023年最新华中科技大学第一章测试1.传热学是研究温差作用下热量传递规律的科学。

（）参考答案:对2.传热系数与导热系数的单位不同。

（）参考答案:对3.物体的导热系数越大，热扩散率就一定越大。

（）参考答案:错4.导热系数的物理意义是什么？（）参考答案:表明材料导热能力的强弱。

5.以下材料中，导热系数较大的是（）参考答案:纯铜6.物体不论（）高低，都在相互辐射能量，只是辐射能量的大小不同。

参考答案:温度7.工程中常遇到热量从固体壁面一侧的高温流体，通过固体壁面传递给另一侧低温流体的过程，称为（）。

参考答案:传热过程8.热量传递的三种基本方式为（）参考答案:热传导;热辐射;热对流9.下列哪几种传热方式不需要有物体的宏观运动？（）参考答案:热辐射;热传导10.下列各参数中，属于物性参数的是？（）参考答案:热扩散率;密度;热导率第二章测试1.下列哪些种传热过程是由于物体的宏观运动导致? ( )参考答案:对流;复合传热2.热流密度方向与等温线的法线方向总是处在同一条直线上。

( )参考答案:对3.通过长圆筒壁导热时，圆筒壁内的温度呈分布规律。

( )参考答案:对数曲线4.在稳态导热中，已知三层平壁的内外表面温度差为60℃，三层热阻之比Rλ1 ：Rλ2 ：Rλ3=1：3：8，则各层的温度降为。

( )参考答案:5℃、15℃、40℃5.若已知某种气体的密度为0.617kg/m3，比热为1.122kJ/(kg K)，导热系数为0.0484W/(m K) ，则其导温系数是89.9 错10-6m2／s。

( )参考答案:错6.稳态温度场中温度处处均匀。

( )参考答案:错7.第一类，第二类和第三类边界条件分别可以用下列哪些数学表达式表达。

①②③( )参考答案:①②③8.已知平壁的两个壁面的温差是30℃，材料的导热系数是50W/(m K)，通过的热流密度是600W/m2，则该平壁的壁厚是多少? ( )参考答案:2.5m9.通过圆筒壁的一维稳态导热时，单位面积上的热流密度是处处相等的。

工程传热学

+ 对于瞬态非稳态导热，a的数值大（λ大或ρc小），意味着在热量传递过
程中，沿途用于使物体温度升高的热量少，而剩余有更多的热量向物体内部传递，致使物体内各点的温度能较快的升高。可以看出，a值的大小，说明物体在加热冷却时的各部分温度变化的快慢。
+ 对于瞬态非稳态导热，ａ越大，意味着不规则情况阶段和正常情况阶段
+ 依据从τ时刻开始，在ｄτ时间内的能量守恒式：
+ 引入过余温度，
积分得集总热容物体的温度场为：
+ 可见，集总热容温度随时间的变化关系是一条负自然指数曲线。因此
物体的温度随时间的推移逐步趋于环境温度.
+ 注意集总参数法适用条件为：
，这一判别式产生的依据是使整个导热体中温度的不均匀性在5％以内。其中定型尺寸 3、时间常数不难看出具有时间的量纲，称为集总热容的时间常数，记ts，也称弛豫时间。它反映了系统处于一定的环境中所表现出来的传热动态特征（即热惯性），与其几何形状、密度及比热有关，还与环境的换热情况相关。
情况阶段中q1逐渐减小，q2逐渐增大；建立新的稳态阶段后q1与q2保持不变并相等。
二、周期性非稳态导热的基本特性 + 周期性的非稳态导热过程，将在物体内部将形成温度波和热流波。 + 在工程中，经常会遇到周期性变化的导热现象，例如建筑外围护结构就处在室外空气温度周期变化及太阳辐射周期变化的影响下，气温日变化周期是24h。 + 现以在环境空气综合温度周期性变化作用下的屋顶结构温度场随温度的周期性变化为例，说明其基本特性。
+ 热扩散系数a 也是一个物性参数，表明了物质导热能力与其贮存热能
能力的对比关系，因而反映了物质导热的动态特征。ρc是单位体积的物体温度升高1℃所吸收的热量（单位体积物体的热容量）。

热工过程与设备-3.传热学01-传导.

Q
1
t t
F
1 1
1
2
t t R
1 t1
2
Q
2
t t
F
2 2
3
2
3
t t R
2 t2
3
电热（阻）网络图
Q
3
t t
F
3
3
4
t t R
3 t3
4
将上述三式移项分别可得：
t1 - t2 = Rt1 · Q1； t2 - t3 = Rt2 · Q2；
t3 - t4 = Rt3· Q3 ∵
已知粘土砖及红砖的导热系数分别为： λ粘土砖＝0.70＋0.55×10-3t （W/m.℃）; λ红砖＝0.46＋0.44×10-3t （W/m.℃）。
的直接接触，依靠物质的分子、原子、自由电子等微观粒子热运动而进行的热量传递现象——导热。
导热
1、1 导热基本定律—付里叶定律
表达式：（一维稳定）稳态非稳态
t q x t Q F x
t dq d x t dQ dF d x
（w /m c）or（KJ /m²hr c/m）
（2）
const
dt q dx t 0 1 t
q
t t
1
2
0 1 t av
tx

t t
1
2
av
1
β =0
t
1

1

2

2 qx
0

随温度变化时，可视为平均温度下的平均导热系数
平壁内温度呈曲线分布
利用公式

工程传热学

工程传热学
工程传热学是研究物理热学和工程的学科，该学科的目的在于研究传
热的过程，探讨传热现象出现的原因，并分析传热过程中发生的变化。

它
研究如何使用传热原理和方法设计和改进物理制度中能量传递的系统，以
及克服传热困难方面的工程技术。

工程传热学研究的内容主要是涉及传热
方面的参数，以及热流、热量、热效应和热交换机理。

它涉及到热传导、
热辐射和热流体力学，涉及到线性热传导、热辐射传导、热散射和热对流。

它不仅是可用来解决物理制度的热传导问题的理论基础，也是用于设计传
热设备的工程基础。

工程热力学与传热学水蒸气的热力性质

水蒸气在动力工程中广泛应用于蒸汽轮机，通过将水加热至沸腾状态产生水蒸气，推动蒸汽轮机转动，从而将热能转化为机械能。
蒸汽锅炉
蒸汽锅炉是产生水蒸气的关键设备，通过燃烧燃料将水加热至沸腾产生水蒸气，用于推动各种动力机械。
化工工程
化学反应
在化工工程中，水蒸气常作为反应物或催化剂参与各种化学反应，如合成氨、硫酸等。
工程热力学与传热学水蒸气的热力性质
目录
• 水蒸气的形成与性质 • 水蒸气的热力学性质 • 水蒸气的传热性质 • 水蒸气在工程中的应用
01 水蒸气的形成与性质
水蒸气的定义
总结词
水蒸气是水的气态形式，由液态水或固态冰经过蒸发或升华而来。
详细描述
水蒸气是大气中水分子以气态形式存在的一种状态，是水的一种基本相态。当液态水受到热能作用时，会蒸发成水蒸气；而当固态冰受到足够的热量时，也会升华成水蒸气。
过热蒸汽比容
超过饱和蒸汽比容的蒸汽比容，与饱和蒸汽比容和过热度有关。
比容变化对水蒸气的影响
水蒸气的比容变化会影响其压力和温度变化，进而影响热力学过程和传热过程。
水蒸气的焓
焓的定义
水蒸气的焓是指其具有的热量和压力势能的总和。
焓的计算公式
对于一定质量的水蒸气，焓的计算公式为 $H = h_v + P times V$，其中 $h_v$ 为水蒸气的比焓，$P$ 为压力，$V$ 为比容。
焓对水蒸气过程的影响
在热力学过程中，水蒸气的焓值变化会影响其吸热量和做功量，进而影响过程进行的方向和效率。
水蒸气的熵
01
熵的定义
水蒸气的熵是指其内部无序程度的度量。
02
熵的计算公式
对于一定质量的水蒸气，熵的计算公式为 $S = s_v + P times V$，其

(完整PPT)传热学

(完整PPT)传热学contents •传热学基本概念与原理•导热现象与规律•对流换热原理及应用•辐射换热基础与特性•传热过程数值计算方法•传热学实验技术与设备•传热学在工程领域应用案例目录01传热学基本概念与原理03热辐射通过电磁波传递热量的方式，不需要介质，可在真空中传播。

01热传导物体内部或两个直接接触物体之间的热量传递，由温度梯度驱动。

02热对流流体中由于温度差异引起的热量传递，包括自然对流和强制对流。

热量传递方式传热过程及机理稳态传热系统内的温度分布不随时间变化，热量传递速率保持恒定。

非稳态传热系统内的温度分布随时间变化，热量传递速率也随时间变化。

传热机理包括导热、对流和辐射三种基本传热方式的单独作用或相互耦合作用。

生物医学工程研究生物体内的热量传递和温度调节机制，为医学诊断和治疗提供理论支持。

解决高速飞行时的高温问题，保证航空航天器的安全运行。

机械工程用于优化机械设备的散热设计，提高设备运行效率和可靠性。

能源工程用于提高能源利用效率和开发新能源技术，如太阳能、地热能等。

建筑工程在建筑设计中考虑保温、隔热和通风等因素，提高建筑能效。

传热学应用领域02导热现象与规律导热基本概念及定律导热定义物体内部或物体之间由于温度差异引起的热量传递现象。

热流密度单位时间内通过单位面积的热流量，表示热量传递的强度和方向。

热传导定律描述导热过程中热流密度与温度梯度之间关系的定律，即傅里叶定律。

导热系数影响因素材料性质不同材料的导热系数差异较大，如金属通常具有较高的导热系数，而绝缘材料则具有较低的导热系数。

温度温度对导热系数的影响因材料而异，一般情况下，随着温度的升高，导热系数会增加。

压力对于某些材料，如气体，压力的变化会对导热系数产生显著影响。

稳态与非稳态导热过程稳态导热物体内部各点温度不随时间变化而变化的导热过程。

在稳态导热过程中，热流密度和温度分布保持恒定。

非稳态导热物体内部各点温度随时间变化而变化的导热过程。

工程传热学—复习资料

ql,r d (T14 T24 )
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

热工过程与设备-3.传热学01-传导

各层平均温度: t1-2 = ( 1000 + 855 ) / 2 = 927.5℃ t2-3 = 762.5℃, t3-4 = 360℃；各种材料的导热系数根据附录查得： λ1 = 0.698 + 0.64×10-3 t 1-2 = 1.2916 W/(m· ℃)； λ2 = 0.2791； λ3 = 0.6486
A: 窑炉中的窑墙、窑顶，虽然各点温度不同，
但不随时间而改变，属稳定传热. B: 在加热或冷却过程中，窑炉同一部位的温度都随时间改变，属不稳定传热.
等温面等温线温度梯度： Gradt 图2-1温度梯度和热流
基本概念
稳定温度场
1、温度场
不稳定温度场
t lim n
t 0 t 0
已知粘土砖及红砖的导热系数分别为： λ粘土砖＝0.70＋0.55×10-3t （W/m.℃）; λ红砖＝0.46＋0.44×10-3t （W/m.℃）。
导热多层平壁导热Q计算通式：
t1 tn 1 Q qF F const n i i1 av.i
交界面温度计算（稳态导热）
先假设，后校核（中间层温度未知，用误差法求解（<5%））
例题 : 某隧道烧成带的砌筑材料, 如下表窑墙：内表面温度t1 = 1400℃，外表面温度t5 = 80℃，求: 热流密度q和各层温度分布?
一维稳定导热
1、2 平壁导热

导热
单层平壁导热
（1）
const
dt 根据付里叶定律： q dx
将此式分离变量并积分：
q
t1 t 2
t
x
t t
2

，

1
xt

工程传热学_01

q
t1 t 2

t r
Φ
t1 t 2
A
t R
这里有必要引入热阻的概念。热量传递是自然界中的一种转移过程。各种转移过程有一个共同规律，就是：
过程的动力过程中的转移量过程的阻力
温压热流量热阻
R A
导热热阻
r
单位导热热阻
A — 与流体接触的壁面面积 m 2
C — 流体温度 t
37
h Φ ( A (t w t ))
W (m
2
K)

—— 当流体与壁面温度相差1度时、每单位壁面面积上、单位时间内所传递的热量
h是表征对流换热过程强弱的物理量
影响h因素：流体的物性（导热系数、粘度、密度、比热容等）、流动的形态（层流、紊流）、流动的成因（自然对流或强制对流）、物体表面的形状、尺寸，换热时有无相变（沸腾或凝结）等。
41
思考题
2. 夏季在维持 22℃ 的室内工作，穿单衣感到舒适，而冬季在保持 22℃ 的室内工作时，却必须毛衣才觉得舒服。试从传热的观点分析原因。
42
思考题
3.在深秋晴朗无风的夜晚，气温高于0 ℃，但清晨却看见草地披上一层白霜，但如果阴天或有风，在同样的气温下草地却不会出现白霜，试解释这种现象。
金属非金属固体液体气体
纯铜 398 W ( m C ) ; 水 0 .6 W ( m C ) ;
空气 0 . 026 W ( m C ) （20 C ）
27
思考题
1. 冬天，经过在白天太阳底下晒过的棉被，晚上盖起来感到很暖和，并且经过拍打以后，效果更加明显。试解释原因。

【传热学001传热学B第一讲(1)

传热学B
（Heat Transfer）
汽车工程学院热能工程系
2020/2/29
1
概述
1. 传热学
(1) 研究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
(2) 热量传递过程的推动力：温差
热力学第二定律：热量可以自发地由高温热源传给低温热源

有温差就会有传热

温差是热量传递的推动力
物性参数
2020/2/29
8
例：一维稳态无限大平板的导热
稳态过程：温度不随时间变化的热量传递过程
※ 非稳态过程：温度随时间变化的热量传递过程
※ 无限大平板：对于长度和宽度远远大于厚度的长方体。
q

tw1

tw2

t
/

A
tw1
tw2

t

A
2020/2/29
返回 12
协和客机（concorde）
英法航天科技 2倍音速（2160km/h）
3个小时横越大西洋目前唯一的超音速客机
成功
接近10000美元的单程机票无法忍受的噪音昂贵的维修费用污染物的大量排放
失败
2020/2/29
13
哥伦比亚号解体（Shuttle Columbia）
2020/2/29
3
4. 传热学的应用举例
(1) 生活实例
※为什么水壶的把手要包上橡胶？
※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？为什么？
2020/2/29
4
技术领域：
（1）航空航天：超高音速飞行器（Ma=10）冷却

传热学基本知识

导热
导热定义导热是指热量在物质内部由高温区域向低温区域传递的过程。
导热方式主要包括热传导、热对流和热辐射。
导热基本定律傅里叶导热定律，表示在单位时间内通过某一截面的热量与垂直于该截面的温度变化率及该截面的面积成正比。
导热系数描述物质导热性能的参数，其值越大，物质的导热性能越好。
谢谢您的聆听
THANKS
04
对流换热
对流换热的基本概念
总结词
对流换热是指流体与固体表面之间的热量传递过程，是传热学中的一种基本形式。
详细描述
对流换热涉及到流体和固体之间的温度差异，当流体流过固体表面时，由于温差的作用，流体会从固体表面吸收热量或向其释放热量，从而导致热量传递。
对流换热的分类
总结词
根据流体流动的性质和状态，对流换热可以分为强制对流、自然对流和混合对流三种类型。
01
辐射定律
02 斯蒂芬-玻尔兹曼定律、普朗克定律和维恩位移定律等。
辐射系数
描述物质发射和吸收辐射能力的
参数，其值越大，物质发射和吸
03
收辐射的能力越强。
辐射方式
04
包括物体表面之间的辐射、太阳
辐射和红外辐射等。
热传导、对流和辐射的比较
热量传递方式
热传导、对流和辐射是三种不同的热量传递方式，它们在热量传递过程中有
三维热传导是指热量在三维空间中传递的过程。
详细描述
三维热传导是最常见的传热现象，发生在固体、液体和气体中。在三维热传导中，热量在三个方向上传播和扩散，即长度、宽度和高度。三维热传导的数学模型通常采用三维偏微分方程来描述，需要考虑热量在各个方向上的扩散和传递。三维热传导在工程和自

传热学基本知识ppt课件

传热学基本知识ppt课件目录•传热学概述•热传导基本知识•热对流基本知识•热辐射基本知识•传热过程与换热器设计•传热学实验方法与测量技术•传热学在工程领域应用案例01传热学概述传热学定义与研究对象传热学定义研究热量传递规律的科学，主要研究物体之间或物体内部热量传递的过程、机理和计算方法。

研究对象包括导热、对流换热和辐射换热三种基本传热方式，以及传热过程与热力学、流体力学、电磁学等学科的交叉问题。

01020304能源与动力工程建筑工程机械工程电子工程传热学应用领域涉及燃烧、锅炉、内燃机、汽轮机、航空发动机等领域的热量传递问题。

研究建筑物的保温、隔热、采暖、通风等热工性能，提高建筑能效。

解决电子设备散热问题，如计算机、手机、电子元器件等的冷却技术。

研究各种机械设备的热设计、热分析和热控制，如散热器、冷却系统、热交换器等。

理论分析实验研究数值模拟传热学研究方法通过建立数学模型和方程，对传热过程进行定量描述和预测。

通过实验手段测量传热过程中的各种物理量，验证理论分析和数值模拟的正确性。

利用计算机进行数值计算，模拟传热过程的详细情况，为优化设计和控制提供依据。

02热传导基本知识热传导定义及物理意义热传导定义物体内部或物体之间由于温度差异引起的热量传递现象。

物理意义热传导是热量传递的三种基本方式之一，对于研究物体的热行为和热设计具有重要意义。

热传导基本定律与公式热传导基本定律傅里叶定律，即单位时间内通过单位面积的热量与温度梯度成正比。

热传导公式Q = -kA(dT/dx)，其中Q为热量，k为热传导系数，A为传热面积，dT/dx为温度梯度。

热传导系数及其影响因素热传导系数定义表征材料导热性能的物理量，即单位时间、单位温度梯度下，通过单位面积的热流量。

影响因素材料的种类、温度、压力、湿度等都会对热传导系数产生影响。

例如，金属材料的热传导系数通常较高，而非金属材料的热传导系数较低。

03热对流基本知识热对流定义及物理意义热对流定义热对流是指热量通过流体的宏观运动而传递的过程。

工程传热学课后答案

1. 准静态过程是指系统经历一系列平衡状态，即过程中系统在每次状态变化时仅无限小地偏离平衡状态且随时恢复平衡状态的过程。

实现准静态过程的条件是：系统的状态变化无限小，过程进行无限慢。

2. ①静止封闭系统的热力学第一定律；②静止封闭系统且无摩擦耗散的准静态过程的热力学第一定律； ③静止封闭系统等压过程的热力学第一定律； ④静止封闭系统的等压过程的能量方程式； ⑤无轴功的稳定流动开口系统的能量方程式。

3. 答：利用气体的状态方程式T MR pV g =,充气前储气罐质量： ()()()kg T R Vp p T R V p M g b e g 01267.31000300287.06.110132516.01111=⨯⨯⨯⨯+=+==充气后储气罐质量：()kg T R V p M g 62984.111000340287.06.11013257222=⨯⨯⨯⨯==则储气罐充入气体质量为：()kg M M 61717.801267.362984.1112=-=-而每分钟进入储气罐的质量为：()kg T R V P M b g b 60870.01000290287.05.010*******=⨯⨯⨯⨯==所以所需时间为：s M M M t 40069.849min 15668.1460870.061717.8012===-=4.（P37 思考题5）何谓导热问题的单值性条件？它包含哪些内容？答：在完整地描述某个具体的导热过程时，除了导热微分方程之外，还必须说明导热过程的具体特点，该说明指的就是导热问题的单值性条件，也叫定解条件。

它包含有：①几何条件：规定了导热物体的几何形状和尺寸；②物理条件：说明了导热物体的物理特性，如物体的热物性参数的大小及其随其他参数（如温度）的变化规律，是否有内热源，其大小和分布情况；③初始条件：也即时间条件，给出了过程开始时刻物体内的分布状况；④边界条件：规定了物体在边界上与外界环境之间在换热上的联系或相互作用。

传热学试题01

第二章稳态导热本章重点：具备利用导热微分方程式建立不同边界条件下稳态导热问题的数学模型的能力第一节通过平壁的导热1-1 第一类边界条件研究的问题：（1）几何条件：设有一单层平壁，厚度为δ，其宽度、高度远大于其厚度（宽度、高度是厚度的10倍以上）。

这时可认为沿高度与宽度两个方向的温度变化率很小，温度只沿厚度方向发生变化。

（属一维导热问题）（2）物理条件：无内热源，材料的导热系数λ为常数。

（3）边界条件：假设平壁两侧表面分别保持均匀稳定的温度1w t 和2w t ，21w w t t >。

（为第一类边界条件，同时说明过程是稳态的）求：平壁的温度分布及通过平壁的热流密度值。

方法1 导热微分方程：采用直角坐标系，这是一个常物性、无内热源、一维稳态导热问题（温度只在 x 方向变化）。

导热微分方程式为：022=dxtd （2-1）边界条件为：10w x t t == ， 2w x t t ==δ （2-2）对式（2-1）连续积分两次，得其通解： 21c x c t += （2-3）这里1c 、2c 为常数，由边界条件确定，解得：⎪⎩⎪⎨⎧=-=11221ww w t c t t c δ （2-4）最后得单层平壁内的温度分布为： x t t t t w w w δ211--= （2-5）由于δ 、1w t 、2w t 均为定值。

所以温度分布成线性关系，即温度分布曲线的斜率是常数（温度梯度），const t t dx dt w w =-=δ12 （2-6）热流密度为：)(21w w t t dx dt q -=-=δλλ2/m W （2-7）若表面积为 A, 在此条件下 , 通过平壁的导热热流量则为 :t A qA ∆==Φδλ W （2-8）考虑导热系数随温度变化的情况：对于导热系数随温度线形变化，即)1(0bt +=λλ，此时导热微分方程为：0=⎪⎭⎫⎝⎛dx dt dx d λ 解这个方程，最后得：⎥⎦⎤⎢⎣⎡++-+⎪⎭⎫ ⎝⎛+=+)(211212121121122w w w w w w t t b x t t bt t bt t δ 或 x tt t t b b t b t w w w w w δ12211)(21122-⎥⎦⎤⎢⎣⎡+++⎪⎭⎫ ⎝⎛+=⎪⎭⎫ ⎝⎛+说明：壁内温度不再是直线规律，而是按曲线变化。

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