华电传热复习

第一章 1、热传导

（1）可发生在固体、液体、气体中。

（2）傅里叶定律：单位时间内通过单位截面积所传导的热量，正比于当地垂直于截面方向上的温度变化率。Φ=−λA dt

dx

（3）导热系数：λ是表征材料导热性能优劣的参数，是一种物性参数。是导热过程静态特征量，稳态过程。 2、热对流

（1）仅能发生在流体中，且热对流必然伴随有热传导现象。

（2）牛顿冷却定律：对流换热时，单位时间内物体单位表面积与流体交换的热量，同物体表面温度与流体温度之差成正比。 Φ=hA ∆t 流体被加热：q =h t w −t f 流体被冷却：q =h(t f −t w ) t w 、t f 分别为壁面温度和流体温度。

（3）表面传热系数：取决于流体的物性，以及换热表面的形状、大小与布置，而且还与流速有密切的关系。 3、热辐射

（1）物体通过电磁波来传递能量的方式为辐射，因为热的原因发出辐射能的现象为热辐射。

（2）可在真空中传递。

（3）黑体：能吸收投入到其表面上的所有热辐射能量的物体。

（4）斯忒藩-玻尔兹曼定律：Φ=A ςT 4 斯忒藩-玻尔兹曼常量ς=5.67×10−8W (m 2⋅K) 修正式：Φ=εA ςT 4 ε——物体的发射率（黑度） 4、实际传热

（1）暖气片 热水对流传热和辐射传热 管子内壁导热 管子外壁对流传热及辐射传热

室内环境 （2）省煤器 烟气辐射传热及对流传热 管子外壁导热 管子内壁对流传热

水 （3）冷凝器 蒸气凝结传热 管子内壁导热 管子外壁对流传热及辐射传热

室内环境

5、以上三定律对稳态和非稳态都适用。

6、传热学研究：强化传热、削弱传热、温度控制

7、热阻

（1）通过大平壁传热过程三个环节：从热流体到壁面高温侧的热量传递；从壁面高温侧到壁面低温侧的固体壁的导热；从壁面低温侧到冷流体的热量传递。

（2）Φ=A(t f1−t f2)

1h 1+δλ+1

h 2

Φ=Ak(t f1−t f2) k ——传热系数，表征传热过程强烈程度的标

尺。

（3）传热热阻（1Ak ）：1Ak =1h 1

+δA λ+1

h 2

（4）强化传热时，解决热阻大的。 第二章 1、温度场

（1）稳态温度场（定常温度场）：稳态工作条件下的温度场，物体中各点的温度不随时间而变。

（2）非稳态温度场（非定常温度场、瞬态温度场）：工作条件变动时的温度场，温度分布随时间而变。 2、傅里叶导热

（1）矢量式：q =−λgradt =−λ

∂t ∂x

n

gradt ——空间某点的温度梯度 n ——通过该店的等温线上的法向单位矢量，指向温度升高的方向。

（2）导热系数的定义式：λ=

|q

||∂t ∂x

n |（计算式）

3、导热微分方程

（1）能量守恒式子：导入微元体的总热流量+微元体内热源的生成热=导出微元体的总热流量+微元体热力学能的增量

（2）ρc ∂t ∂τ=∂∂x λ∂t ∂x +∂∂y λ∂t ∂y +∂∂z λ∂t

∂z +Φ

（3）导热系数为常数：

∂t

∂τ

=

λρc

（

∂2t ∂x

+

∂2t ∂y +

∂2t ∂z

）+

Φ

ρc （4）导热系数为常数、无内热源：∂t

∂τ=λ

ρc （∂2t

∂x 2+∂2t

∂y 2+∂2t

∂z 2）（常物性、无内热源的三维非稳态导热微分方程）

（5）常物性、稳态：∂2t ∂x

+

∂2t ∂y

+

∂2t ∂z

+

Φλ

=0（泊松方程，常物性、稳态、三维有内热

源的温度场控制方程）

（6）常物性、无内热源、稳态：∂2t

∂x +∂2t

∂y +∂2t

∂z =0 （7）常物性、无内热源的一维稳态导热：d 2t

dx =0

（8）傅里叶导热定律及导热威风方程不适用：①当导热物体的温度接近0K 时（温度效

应）；②过程的作用时间极短，与材料本身固有的时间尺度相接近（时间效应）；③过程发生的空间尺度极小，与微观粒子的平均自由行程相接近时（尺度效应）。 4、边界条件

（1）边界温度（第一类边界条件）：t w =常量 τ＞0时，t w =f 1(τ) （2）热流密度（第二类边界条件）：q w =常量 τ＞0时，−λ（

∂t ∂n

）w =f 2(τ)

（3）传热系数和流体温度（第三类边界条件）：−λ（∂t

∂n ）w =h(t w −t f )

（4）辐射边界条件：−λ(∂T

∂n )w =ες(T w 4−T e 4)

（5）界面连续条件：t Ⅰ=t Ⅱ （ λ∂t ∂n ）Ⅰ=（λ∂t

∂n ）Ⅱ

5、热扩散系数、热扩散率：α=λ

ρc 是导热过程静态特征量，非稳态过程。

物理意义：表示物体内部温度扯平能力。从温度角度来看，是材料传播温度变化能力大小的指标。

6、一维稳态导热

（1）单层平壁：表面积为A、两侧表面各自维持均匀温度的平板：Φ=Aλ

δ

∆t

稳态法测定导热系数主要依据：λ=qδ

∆t

过程中的转移量=过程的动力

过程的阻力Φ=∆tδ

Aλ

=∆t

R

（2）多层平壁：q=t1−t n+1

δi

λi

n

i=1

t2=t1−qδ1

λ1

（3）单层圆筒壁：边界条件d

dr r dt

dr

=0 r=r1 t=t1 r=r2 t=t2

Φ=2πrlq=2πλl(t1−t2)

ln⁡(r2r1)热阻R=

∆t

Φ

=ln⁡(d2d1)

2πλl

（4）多层圆筒壁：Φ=

2πl(t1−t4)

ln(d2d1)λ1+ln(d3d2)λ2+ln(d4d3)λ3

（5）球壳：温度分布：t=t2+(t1−t2)1r−1r2 1r1−1r2

热流量：Φ=4πλ（t1−t2）1r1−1r2

热阻：R=

1

4πλ

(1

r1

−1

r2

)

7、肋片：强化传热：①增加温差②增加表面传热系数③增加换热面积

（1）特点：在肋片伸展的方向上有表面的对流传热及辐射传热，因而肋片中沿导热热流传递的方向上热流量是不断变化的。

（2）肋效率：ηf=实际散热量

假设整个肋表面处于肋基温度下散热量

（3）等截面直肋：ηf=hP

m

θ0th(mH)

hPHθ0

=th(mH)

mH

mH=hP

λA c

H=2h

λδ

H

（4）环肋：mH=

2h

λδH

H32=2h

λA L

H32

（5）肋面总效率：η0=A r+ηf A f A r+A f

（6）接触热阻：两个名义上互相接触的固体表面，实际上接触仅发生在一些离散的面积元上，在未接触的界面之间的间隙中充满空气，热量将以导热的方式穿过这种气隙层，与两固体表面真正完全接触想必，增加了附加的传递阻力。影响因素：两种材料的性质、表面粗糙程度、界面上所受的正压力等。

（7）强化传热和削弱传热例题

第三章

1、非稳态：

（1）正规状况阶段：温度分布主要受初始温度分布的控制。

（2）非正规状况阶段：当过程进行到一定深度时，物体初始温度分布的影响逐渐消失，