热工基础第10章 传热学基本概念
热工基础课后答案第十章
第十章10-1水和空气都以速度1=∞u m/s 分别平行流过平板，边界层的平均温度都为50 ︒C ，试求距平板前沿100 mm 处流动边界层及热边界层的厚度。
解：对水：由C t m 050=查附录3水的物性表得到： Km W ⋅⨯=-2108.64λ，sm2610556.0-⨯=ν，54.3Pr =56108.110556.01.01Re ⨯=⨯⨯==-∞νxu()mm m x 179.1001179.01.0108.15Re 0.521521==⨯⨯⨯=⨯=--δ()mmm t 77.000077.054.300179.0Pr3131==⨯==--δδ对空气：由C t m 050=查附录2空气的物性表得到： Km W ⋅⨯=-21083.2λ，sm261095.17-⨯=ν，698.0Pr =561005571.01095.171.01Re ⨯=⨯⨯==-∞νxu()mm m x 699.6006699.01.01005571.05Re 0.521521==⨯⨯⨯=⨯=--δ()mmm t 552.7007552.0698.0006699.0Pr3131==⨯==--δδ10-2 试求水平行流过长度为0.4 m 的平板时沿程4.03.02.01.0、、、=x m 处的局部表面传热系数。
己知水的来流温度为=∞t 20 ︒C ，速度为1=∞u m/s ，平板的壁面温度60w =t ︒C 。
解：由C t t t fw m 040220602=+=+=查附录3水的物性表得到：Km W⋅⨯=-2105.63λ，sm2610659.0-⨯=ν，31.4Pr =610659.01Re -∞⨯⨯==x xu ν当x=0.4时，为旺盛湍流，不应再用那个公式。
2131216312163.42231.410659.01635.0332.0PrRe332.0--=⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯==x x x xx λα 当m x 1.0=时，()Cm Wx 0221447.13361.063.422⋅=⨯=-α当m x 2.0=时，()C m W x 0221032.9452.063.422⋅=⨯=-α 当m x 3.0=时，()C m W x 0221615.7713.063.422⋅=⨯=-α 当m x 4.0=时，()Cm Wx 0221239.6684.063.422⋅=⨯=-α10-3如果将上题中的水改为空气，其它参数保持不变，试计算整个平板的平均表面传热系数以及单位宽度平板的换热量，并对比这两种情况的计算结果。
热工基础知识
一、传热基本方式
① 导热的特点 A 必须有温差 B 物体直接接触 C 依靠分子、原子及自由电子等微观粒子热运动 而传递热量 D 不发生宏观的相对位移
一、传热基本方式
②导热机理 气体： 气体：导热是气体分子不规则热运动时相 互碰撞的结果，温度升高，动能增大， 互碰撞的结果，温度升高，动能增大，不 分子相互碰撞， 同能量水平的 分子相互碰撞，使热能从高 温传到低温处。 温传到低温处。
一、传热基本方式
对流换热特点 对流换热与热对流不同，既有热对流，也 有导热； 导热与热对流同时存在的复杂热传递过程 必须有直接接触（流体与壁面）和宏观运 动；也必须有温差
一、传热基本方式
4） 对流换热的基本规律 < 牛顿冷却公式 > ） 流体被加热时： 流体被加热时： 流体被冷却时： 流体被冷却时
Φ = t
1
δ
A
−
t
2
=
λ
∆ R
t
λ
一、传热基本方式
单位热流密度
q =
t1 − t 2
δ λ
∆ t = rλ
δ Rλ = Aλ
导热热阻
δ rλ = λ
单位导热热阻
Φ=
λ ∆tA δ
一、传热基本方式
λ— 比例系数，称为导热系数或热导率，其 意义是指单位厚度的物体具有单位温度差 时，在它的单位面积上每单位时间的导热 量，它的国际单位是 W／( m·K)。它表示材 料导热能力的大小。导热系数一般由实验 测定，例如，普通混凝土 W／(m·K), 纯铜 的将近400 W／(m·K) 。
作业题
2、一大平板，高3m，宽2m，厚0.2m, 导 热系数为45 W/(m·K), 两侧表面温度分别为 =150 ℃ 及=285 ℃, 试求该板的热阻、单位 面积热阻、热流密度及热流量
清华大学热工基础课件工程热力学加传热学第十章-对流换热、单相流体
对流换热愈强烈；
2）密度，kg/m3 3）比热容c，J/(kgK)。 c反映单位体积流体热容量
的大小，其数值愈大，通过对流所转移的热量愈多，对 流换热愈强烈；
4）动力粘度，Pas；运动粘度＝/，m2/s。流体
的粘度影响速度分布与流态，因此影响对流换热；
u v 0
dy
x y
2）动量微分方程（动量守恒）
微元体
惯性力
压力差 0
dx
x
x方向: u u u xv u y F x x p x 2 u 2 y 2 u 2
D duFxxp2u 体积力
20
局部表面传热系数的变化趋势：
流动边界层厚度 与热边界层厚度t的比较 ：
两种边界层厚度的相对大小取决于流体运动粘度 与
热扩散率a的相对大小。令
对于层流边界层:Pr≥1 t ；Pr≤1 t
Pr a
对于湍流边界层: t
普朗特数
一般液体:Pr=0.6~4000；气体：Pr=0.6~0.8。 21
cp
t
uxt vyt
2t x2
2t y2
4个微分方程含有4个未知量(u、v、p、t)，方程 组封闭。原则上，方程组对于满足上述假定条件的对 流换热（强迫、自然、层流、湍流换热）都适用。15
（2）对流换热的单值性条件
1) 几何条件
1
10-1 概述
1. 牛顿冷却公式
= A h( tw－tf ) q = h( tw－tf )
h—整个固体表面的平均 表面传热系数;
tw—固体表面的平均温度; tf —流体温度，对于外部绕流，tf 取远离壁面的流体 主流温度；对于内部流动，tf 取流体的平均温度。
传热学基本知识.ppt
(3)湿度
• 保温隔热性的多孔材料很容易吸收水分，吸水后，由于孔隙中充 满了水，水导热系数大于空气导热系数，加之在温度梯度的推动 下引起水分迁移而传递热量。
• 结论：物质湿度越大，它的导热系数较大；反之，导热系数较小 。 所以，在寒冷地区保温隔热时要特别注意防潮。
• 传热的基本方式：
①传热存在的条件：有温度差存在。（热量的转移总是由高 温物体向低温物体传送。
2.1.2 等温面与等温线 • 等温面是同一时刻在温度场中所有温度相同的点连
接构成的面。 • 不同的等温面与同一平面相交所得到的一簇曲线为
等温线。 • 同时刻两个不同等温线不会彼此相交。同时刻两个
不同等温线不会彼此相交。
• 2.1.3 温度梯度
• 热传递的基本条件：在温差的作用下，才有热量传递，而 在等温面（线）上不可能有热量传递，所以热量传递只能
பைடு நூலகம்
②热量传递的三种方式：导热、热对流、热辐射。
a.导热：温度不同的物体直接接触，温度较高的物体把热能 传给温度较低的物体，或在同一物体内部，热能从温度较 高的部分传给温度较低的部分的传热现象。
• 导热的特点：在传热过程中没有物质的迁移。
• 导热存在条件：单纯导热只发生在密实的固体中。
• 导热的计算:
q
• 两者关系：1℃=1K 且 T=t+273.16≈t+273 K
2.1.1 温度场
• 导热与物体内的温度场密切相关。温度场是某一时 刻空间中各点温度分布的总称。一般来说，温度场 是空间坐标和时间的函数，即
t f x, y, z,
• 上式表示物体内部温度在x、y、z三个方向和在时 间上均发生变化的三维非稳态温度场。如果温度场 不随时间变化，则上式变为
传热学知识点概念总结
传热学知识点概念总结传热学是研究热量传递的科学，主要涉及热传导、热辐射和对流传热三个方面。
下面将对传热学中的一些重要知识点进行概念总结。
1.热传导：热传导是指物质内部由于分子或原子之间的相互作用而引起的热量传递。
热传导的速率与传热介质的导热性质有关，如导热系数、传热介质的温度梯度和传热介质的厚度。
2.热辐射：热辐射是指由于物体表面温度而产生的电磁辐射，无需经过介质媒质进行传热。
热辐射的能量传递与物体的温度和表面特性有关，如表面发射率和吸收率。
3.对流传热：对流传热是指通过流体的流动使热量传递的过程。
对流传热受到流体流动速度、温度差和流体介质的热传导性质的影响。
对流传热可以分为自然对流和强制对流两种形式。
4.导热系数：导热系数是描述材料导热性质的物理量，定义为单位厚度和单位温度梯度时的热流密度。
导热系数是描述热传导能力大小的重要参数，与物质的组成、结构和温度有关。
5.温度梯度：温度梯度是指在物体内部或空间中温度随着距离的变化率。
温度梯度越大，热传导的速率越快。
6.热阻：热阻是指单位时间内单位温差时热传导的阻力。
热阻与传热介质的导热系数和厚度有关。
可通过热阻来描述传热介质对热传导的阻碍程度。
7.热容量：热容量是指单位质量物质温度升高单位温度所需的热量。
热容量与物质的物理性质有关，如比热容和密度。
8.辐射强度：辐射强度是指单位时间内单位面积上辐射通过的能量。
辐射强度与物体的表面发射率和温度有关。
9.辐射传热：辐射传热是指由于物体表面发射和吸收辐射而进行的传热。
辐射传热受到物体表面发射率、吸收率、温度差和介质的辐射传递能力的影响。
10.热傅里叶定律：热傅里叶定律是描述物体内部热传导的定律，其表达式为热流密度与传热介质的导热系数、温度梯度和传热介质的横截面积成正比。
以上是传热学中一些重要的知识点的概念总结。
传热学的研究对于理解和应用热量传递过程具有重要意义，可广泛应用于工程领域的热处理、热能转化和热工学等方面。
(完整word版)传热学基本概念知识点,推荐文档.docx
传热学基本概念知识点1傅里叶定律：单位时间内通过单位截面积所传递的热量，正比例于当地垂直于截面方向上的温度变化率2集总参数法：忽略物体内部导热热阻的简化分析方法3临界热通量：又称为临界热流密度，是大容器饱和沸腾中的热流密度的峰值5效能：表示换热器的实际换热效果与最大可能的换热效果之比6对流换热是怎样的过程，热量如何传递的？对流：指流体各部分之间发生相对位移，冷热流体相互掺混所引起的热量传递方式。
对流仅能发生在流体中，而且必然伴随有导热现象。
对流两大类：自然对流与强制对流。
影响换热系数因素：流体的物性，换热表面的形状与布置，流速7何谓膜状凝结过程，不凝结气体是如何影响凝结换热过程的？蒸汽与低于饱和温度的壁面接触时，如果凝结液体能很好的润湿壁面，它就在壁面上铺展成膜，这种凝结形式称为膜状凝结。
不凝结气体对凝结换热过程的影响：在靠近液膜表面的蒸气侧，随着蒸气的凝结，蒸气分压力减小而不凝结气体的分压力增大。
蒸气在抵达液膜表面进行凝结前，必须以扩散方式穿过聚集在界面附近的不凝结气体层。
因此，不凝结气体层的存在增加了传递过程的阻力。
8试以导热系数为定值，原来处于室温的无限大平壁因其一表面温度突然升高为某一定值而发生非稳态导热过程为例，说明过程中平壁内部温度变化的情况，着重指出几个典型阶段。
首先是平壁中紧挨高温表面部分的温度很快上升，而其余部分则仍保持原来的温度，随着时间的推移，温度上升所波及的范围不断扩大，经历了一段时间后，平壁的其他部分的温度也缓慢上升。
主要分为两个阶段：非正规状况阶段和正规状况阶段9 灰体有什么主要特征？灰体的吸收率与哪些因素有关？灰体的主要特征是光谱吸收比与波长无关。
灰体的吸收率恒等于同温度下的发射率，影响因素有：物体种类、表面温度和表面状况。
10气体与一般固体比较其辐射特性有什么主要差别？气体辐射的主要特点是：（ 1）气体辐射对波长有选择性（ 2）气体辐射和吸收是在整个容积中进行的11说明平均传热温压得意义，在纯逆流或顺流时计算方法上有什么差别？平均传热温压就是在利用传热传热方程式来计算整个传热面上的热流量时，需要用到的整个传热面积上的平均温差。
传热学基本知识总结
传热学基本知识总结传热学是研究热能在物质中传递的科学，是物体内部的热平衡和热不平衡的原因和规律的研究。
传热学的基本知识涵盖了传热的基本概念、传热方式、传热导率与传热过程的数学描述等内容。
以下是对传热学基本知识的总结。
一、传热的基本概念1.温度：物体内部分子运动的程度的度量。
温度高低决定了热能的传递方向。
2.热量：物体之间由于温度差异而传递的能量。
热量沿温度梯度从高温区向低温区传递。
3.热平衡：物体内部各点的温度相等，不存在热量传递的状态。
4.热不平衡：物体内部存在温度差异，热量从高温区传递到低温区。
二、传热方式1.热传导：固体内部的分子传递热量的方式，通过分子的碰撞传递热量。
2.对流传热：液体或气体中，由于温度差异而产生的流动传递热量的方式。
3.辐射传热：热能通过电磁波的传播传递热量的方式，无需介质参与。
三、热导率热导率是物体传导热量的能力，用导热系数λ来衡量。
热导率取决于物质本身的性质，与物质的材料、温度有关。
热导率越大，物体传热能力越强。
四、传热数学描述1.热量传递方程：描述物体内部传热过程的数学方程，根据物体内部各点之间的温度差和传热方式的不同可以分为热传导方程、热对流方程和热辐射方程。
2.热导率公式：用来计算物体传热量的数学公式，通常与热导率、温度差、传热面积等物理量相关。
五、传热实例1.热传导：例如铁棒的两端被加热，热量通过铁棒内部分子的传递向另一端传递。
2.对流传热：例如空气中的对流传热，空气受热后变热上升，形成了对流传热。
3.辐射传热：太阳的辐射热量通过空间传递到地球表面，为地球提供能量。
在工程中，传热学常常运用于热工系统的设计和优化。
工程师可以通过对传热方式的研究和对材料热导率的了解，提高传热效率，减少能量损耗。
例如，在电子设备的设计中，通过优化散热结构和选择高热导率的材料，可以有效降低设备的温度，提高设备的工作效率和寿命。
传热学也广泛应用于暖通空调系统、汽车引擎、核反应堆等领域。
热工基础知识培训
U 2 D ⋅ (bg + b f + b p ) = U g ⋅ bg + U f ⋅ b f + U p ⋅ b p
Uf =
U 2 D ⋅ (bg + b f + b p ) − U g ⋅ bg − U p ⋅ b p bf
这里计算的框传热系数不但包括框本身的传热，还包括了面 材与框接缝处的附加传热
Es =E0 × 10
a ⋅t b +t
E0 =6.11 hPa
t——室内温度，℃
a=7.5
b=237.3
一定湿度下的空气水蒸气压：
e= f ⋅ Es
空气露点温度（℃）：
f——室内相对湿度
Td =
b a −1 e lg 6.11
2、冷桥模拟
1）所有的幕墙冷桥部位都应进行结露验算模拟。
四.整窗及幕墙的传热系数计算 整窗及幕墙的传热系数计算
沈阳远大研究所
1、计算原则
1）门窗幕墙整体传热系数计算应采用各部件的性 能按分配面积加权平均的计算方法进行。 能按分配面积加权平均的计算方法进行。
建筑要满足的是一个整体的节能要求，并不是某一点的 保温能力，所以我们要计算的也是幕墙的平均传热系数。
普通的热阻串联问题计算比较简单，可以通过手算进行，但幕墙 的横竖框结构属于复杂的二维模型，故必须采用专业的计算软件进行 计算。
8、热流密度：
单位时间内通过单位面积的热量，W/m2。 在已知热阻的情况下，热流密度等于温差与热阻之比。
∆t q= R
热阻串联结构中，热流密度处处相等。
q = q1 = q2 = q3 = …… = qn
热阻并联结构中，总热流密度各部分热流密度之和。
热工基础热工基础 (107)
《热工基础》第10章辐射换热第10章辐射换热一、基本内容：1、热辐射的基本概念及黑体辐射三大定律；2、实际物体的辐射及吸收特性；3、辐射换热的基耳霍夫定律。
二、重点及难点：1、黑体辐射三大定律；2、实际物体的吸收特性及基耳霍夫定律。
三、基本要求：1、了解热辐射基本概念；2、掌握黑体辐射三大定律；3、熟悉实际物体的发射、吸收特性及基耳霍夫定律。
§10-1 热辐射的基本概念一、热辐射的定义：由微观粒子热运动产生的，以电磁波形式传递的能量。
二、辐射换热：由于微观粒子的热运动发射或吸收电磁波所引起的热量从高温物体向低温物体的传递。
三、热辐射的基本特点：1、只要物体有温度（温度高于0K）,物体就有辐射本领；2、无需任何介质，在真空中传播的效果更好；3、具有强烈的方向性，且与温度和波长均有关；4、发射辐射取决于物体表面温度的4次方。
§10-1 热辐射的基本概念四、与对流传热和导热的不同点：1、与对流传热和导热不同，辐射换热无需任何介质；2、热辐射的辐射能与温度和波长均有关；3、在辐射换热中，不仅存在能量的转移，还存在能量形式的转换；4、物体的发射、吸收特性不仅与自身温度及表面状况有关，还随着波长和方向而变。
因此比对流及导热更复杂。
当热辐射能投射到物体表面上时，一般会发生三种现象，即吸收、反射和穿透，如图所示。
1=++++=Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q τρατραQ p Q τQ αQ 1=++τρα根据能量守恒定律：1 定义：吸收比α：外界投射到物体表面的总能量Q中被物体吸收的部分Qα与Q 的比值。
当α＝1时称绝对黑体。
反射比ρ：外界投射到物体表面的总能量φ中被物体反射的部分Qρ与Q的比值。
当ρ＝1时称绝对白体。
穿透比τ：外界投射到物体表面的总能量φ中被物体穿透的部分Qτ与Q的比值。
当τ＝1时称绝对透明体。
由能量守恒定律：α＋ρ＋τ＝1黑体、镜体(或白体)和透明体都是假定的理想物体。
《传热学》名词解释总结
《传热学》名词解释总结《传热学》是一门研究热量传递规律的学科，在这门学科中有许多重要的名词需要我们去理解。
首先是热传导。
热传导是指由于物质的分子、原子或电子等微观粒子的热运动，而在物体内部产生的热量传递现象。
就像是一根金属棒，一端被加热，另一端过一会儿也会变热，这就是热传导在起作用。
热传导的速率与物体的导热系数有关，导热系数大的物质，热传导就快。
例如，金属的导热系数通常比非金属大很多，铜和铝就是导热性能非常好的材料，所以它们常常被用于制作散热器，因为它们能够快速地将热量传导出去。
热对流也很关键。
热对流是指流体各部分之间发生相对位移而引起的热量传递过程。
它只能发生在流体中，无论是气体还是液体。
比如烧开水的时候，壶底的水受热后密度变小会上升，周围较冷的水会流过来补充，这样就形成了热对流。
热对流的强度与流体的流速、流体的物理性质等因素密切相关。
在实际应用中，像汽车发动机的冷却系统就是利用热对流的原理，冷却液在发动机和散热器之间循环流动，将发动机产生的热量带走。
热辐射是一种特殊的传热方式。
它是通过电磁波来传递热量的，不需要任何介质，可以在真空中进行。
太阳向地球传递热量就是通过热辐射。
热辐射的能量大小与物体的温度、表面性质等有关。
例如，黑色的物体表面比白色的物体表面吸收和发射热辐射的能力更强。
这就是为什么在夏天，穿黑色衣服会感觉比穿白色衣服更热，因为黑色衣服吸收了更多的太阳热辐射。
导热系数这个名词也不容忽视。
它是衡量物质导热能力的一个物理量，单位是瓦每米开尔文。
不同物质的导热系数差异很大，除了前面提到的金属导热系数大之外，像空气的导热系数就很小。
这就是为什么我们会使用双层玻璃来保温，中间的空气层起到了阻碍热量传导的作用，因为空气导热系数小，热量不容易通过空气层传导。
对流传热系数同样重要。
它反映了流体与固体表面之间对流传热的强弱程度。
对流传热系数的大小受到流体的种类、流速、温度以及固体表面的形状等多种因素的影响。
传热学概念整理
传热学第一章、绪论1.导热：物体的各个部分之间不发生相对位移时，依靠分子，原子及自由电子等微观粒子的热运动而产生的热能传递称为热传导，简称导热。
2.热流量：单位时间内通过某一给定面积的热量称为热流量。
3.热流密度：通过单位面积的热流量称为热流密度。
4.热对流：由于流体的宏观运动而引起的流体各部分之间发生相对位移、冷热流体相互掺混所导致的热量传递过程。
5.对流传热：流体流过一个物体表面时流体与物体表面间的热量传递过程。
6.热辐射：因热的原因而发出的辐射的想象称为热辐射。
7.传热系数：传热系数树枝上等于冷热流体见温差℃1=∆t ，传热面积21m A =时的热流量值，是表征传热过程强度的标尺。
8.传热过程：我们将热量由壁面一侧流体通过壁面传递到另一侧流体的过程。
第二章、导热基本定律及稳态导热1.温度场：各个时刻物体中各点温度所组成的集合，又称为温度分布。
2.等温面：温度场中同一瞬间温度相同的各点连成的面。
3.傅里叶定律的文字表达：在导热过程中，单位时间内通过给定截面积的导热量，正比于垂直该界面方向上的温度变化率和截面面积，而热量的传递方向则与温度升高的方向相反。
4.热流线：热流线是一组与等温面处处垂直的的曲线，通过平面上人一点的热流线与改点热流密度矢量相切。
5.内热源：内热源值表示在单位时间内单位体积中产生或消耗的热量。
6.第一类边界条件：规定了边界点上的温度值。
第二类边界条件：规定了边界上的热流密度值。
.第三类边界条件：规定了边界上物体与周围流体间的表面传热系数h 及周围流体的温度ft 7.热扩散率a ：ca ρλ=，a 越大，表示物体内部温度扯平的能力越大；a 越大，表示材料中温度变化传播的越迅速。
8.肋片：肋片是依附于基础表面上的扩展表面。
第三章、非稳态导热1.非稳态导热：物体的温度随时间的变化而变化的导热过程称为非稳态导热。
2.非正规状况阶段：温度分布主要受出事温度分布的控制，称为非稳态导热。
中国石油大学热工基础典型问题第十章_对流换热
工程热力学与传热学第十章对流换热典型问题分析典型问题一.基本概念分析1在流体温度边界层中，何处温度梯度的绝对值最大？为什么？2对流换热边界层微分方程组是否适用于粘度很大的油和Pr数很小的液态金属。
3对管内强迫对流换热，为何采用短管和弯管可以强化流体换热？4其他条件相同时，同一根管子横向冲刷与纵向冲刷相比，哪个的表面传热系数大？为什么？二.计算题分析120℃的空气在常压下以10m/s的速度流过平板，板表面温度tw=60℃，求距平板前缘200mm处的速度边界层厚度和温度边界层厚度δ，δt. 以及表面换热系数h, hx和单位宽度的换热量。
2一换热设备的工作条件是：壁温tw=120℃，加热80 ℃的空气，空气流速0.5m/s。
采用一个全盘缩小成原设备1/5的模型来研究它的换热情况。
在模型中亦对空气加热，空气温度tw ‘=10℃，壁面温度30℃。
试问模型中流速u’应多大才能保证与原设备中的换热现象相似。
320℃，14kPa的空气，以150ｍ/s的速度流过长为1ｍ的平板，平板温度保持150℃。
试问平板单位面积的平均热流量是多少？4流量为0.8kg的水在直径为2.5cｍ的管内从35℃加热到40℃，管壁温度为90℃。
试问需要多长的管子才能完成这样的加热？5温度为50℃，压力为1.013×105Pa的空气，平行掠过一块表面温度为100 ℃的平板上表面，平板下表面绝热。
平板沿流动方向长度为0.2ｍ，宽度为0.1ｍ，按平板长度计算的雷诺数为4×104。
试确定：（1）平板表面与空气间的表面传热系数和传热量；（2）如果空气流速增加一倍，压力增加10.13×105Pa，计算表面传热系数和传热量。
6计算一个40Ｗ的白炽灯灯泡在27 ℃的静止空气中的散热，灯泡温度为127℃。
设灯泡可近似为直径50ｍｍ的圆球。
确定自然对流换热在白炽灯功率中所占的百分比。
分析解答一.基本概念分析解答1.答：固体表面处温度梯度最大，在物体表面处温度变化最快。
传热学基本知识PPT课件
充满漩涡，混合很好， 对流为主，热阻小,温差 小。
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传热学基本知识
4、对流换热方程
热对流
对流传热计算公式—牛顿冷却定律
Q At
Q A
t 1
t R
一侧对流传热推动力 一侧对流传热热阻
t (t1 t2 )
一般为传热壁面的温度与流体主体的平均温度之差。
度 再
差 乘
⊿以t温均度是t 差先修按正逆系流数计
算
对数平均 ，即
温
度
t均 t t逆
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③错流和折流时的平均温度差
各种流动情况下的温度差修正系数，可以根据
两个参数查图
R T1 T2 热流体的温降 t2 t1 冷流体的温升
P t2 t1 T1 t1
冷流体的温升 两流体的最初温差
3）流体的物理性质对给热系数的影响 导热系数、比热容c、密度越大，动力粘度越小，对流传 热系数越大
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传热学基本知识
热对流
2）流体有相变发生时
蒸汽的冷凝 液体的沸腾
膜状冷凝 滴状冷凝(传热系数大)
自然对流
泡状沸腾或泡核沸腾（传热系数大）
膜状沸腾
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蒸汽冷凝时的对流传热
现2场．测采得用流经体的验流数量据，由流体在换热器进出口的状态变化而求得。
表5-2列出了常见的列管式换热器的传热系数经验值的大致范围。
3．计算法
传热系数的计算公式可利用串联热阻叠加原则导出。对于间壁式换热 器，传热过程的总阻力应等于两个对流传热阻力与一个导热阻力之和。 传热总阻力的倒数就是传热系数。
传热学基本概念
热工基础10
Re的物理意义：
Re
ul
u
2
惯性力(量纲分析)
摩擦阻力
u l
②
流态区分
Re＜Rec1 Re＞Rec2
层流 紊流 两种流态交替出现 过渡流 —— 或兼而有之。
Rec1＜Re＜Rec2
不同对流换热情况下, Rec 的值不同。
3.流体的物性
①
②
不同的流体，物性不同；
设： y＝处， u x 0 . 99
u
u∞ (uf) 为来流速度
则 0～ 的薄层称为速度边界层。
在边界层内,
很大，故τ也较大。
τ—切向粘性力(维持层流 , 阻碍流体沿 y 向流动) 主流区：边界层以外，流速维持u∞ (u f)基本不变 的区域。在主流区中， 。 （2） 掠过平板时边界层的形成和发展 设：流体以 uf 流进平板前缘
③ 热边界层形态与速度边界层层流段相似。边界层
内温度分布呈抛物线型, 壁面处温度梯度最大，边界层 外可近似看作等温流动。
对流换热热量传递机理： 对流——流体质点不断运动和混合产生宏
包含 观热对流（主要在紊流区）。 导热——流体与壁面、流体分子之间的微 观导热作用（主要在层流区）。
10－2 对流换热的基本方程组
设：
,则
为热边界层。
即：可近似认为是从壁面至 t = 0.99 tf 处的距离。
⑵ 温度分布
层流 层流
（3）热边界层的几个特点： ① 热边界层与物体的几何尺寸相比很小, 形成一般比
速度边界层晚，因传热需要时间；
② 一般δ≠δt，只有当a =ν时，二者相等. δt 反映 流体的热量扩散能力, 与 a 有关 ,δ反映流体的动量扩 散能力, 与ν有关 。因此 Pr 数反映了动量和热量在 流体中扩散的相对能力；
硅酸盐工业热工基础国传热基本概念PPT课件
4.1传热基本概念
酸
盐
工
传热 热量传递的过程
业
热 工
基本条件 物体间存在温度差
基 础
q k t Rt
低温端
高温端
1
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硅
酸 盐
（1） 传导传热：依靠物体微观粒子的热运动而传递热量。
工 业
特点：
热
物体各部位不发生宏观相对位移
工
基
础 热量从铁丝的高
温端传递到低温端，
但铁丝外观未变化。
1
定义：温度场中，两等温面间温度差与其法线方向
两等温面间距离比值的极限。
1
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硅
数学表达式：
酸
t-Δt t t+Δt
盐 工
gradt t n
(℃/m)
业
热
工
单向稳定温度场：
基
础
gradt dt (℃/m)
dx
注意：温度梯度方向
指向温度升高方向，
与热流方向相反
1
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硅
酸 盐
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（2）对流传热：依靠流体质点的宏观位移而传热。
硅
酸
单纯对流传热 发生于流体内、流体之间
盐
工
对流换热
流体与固体表面之间的传热
业
热
工
基 础
火焰通过周围气体 的运动对流能将热
量从周围向其它地
方传递
1
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（3）辐射传热：不借助于媒介物，热量以热射线形式从
硅 酸
高温物体传向低温物体
盐
工
业
热
工
基
础
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3.辐射换热
(1)定义：当物体间存在温差时靠热辐射进行的热量 传递。 （2）特点：
a 不需要冷热物体的直接接触；即：不需要介质的存在，在 真空中就可以传递能量
b 在辐射换热过程中伴随着能量形式的转换 物体热力学能 电磁波能 物体热力学能
c 无论温度高低，物体都在不停地相互发射电磁 波能、相 互辐射能量；高温物体辐射给低温物体的能量大于低温物 体辐射给高温物体的能量；总的结果是热由高温传到低温
电磁波波谱
2
热射线
在日常生活和工业上常见的温度范围内，热辐射的 波长主要在0.1~100m之间，包括紫外线、可见光和 红外线三个波段。可见光的波长在0.38~0.76 m。
对流和辐射换热的简化
热水
对流
管壁内 表面
导热
管壁外 表面
对流 辐射
对流和辐射同时存在时，
简化成对流换热形式计算。
周围 环境
第十章 传热学基本概念
热量传递的基本方式 热量传递的基本概念
第一节 热量传递的基本方式
热 量 传 递 的 基 本 方 式 ： 热 传 导 （ 导 热）、 热对流、热辐射
热对流
热辐射
热传导
一、热传导（导热）
1.定义和特点
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。
自然界不存在单一的热对流
2.对流换热
1）定义：流体与温度不同的固体壁面间接触 时的热量交换过程
2）对流换热的特点
对流换热与热对流不同，既有热对流，也 有导热；不是基本传热方式
导热与热对流同时存在的复杂热传递过程 必须有直接接触（流体与壁面）和宏观运
动；也必须有温差 由于流体的粘性和受壁面摩擦力的影响，
研究对象和任务
研究对象：热量传递的规律，主要研究热 量传递的机理、规律、计算和测试方法
热量从高温物体传向低温物体的数量 和速率等；
控制和优化传热过程 增强或减少传热。
应用广泛
传统工业（能源动力、石油化工、制冷 空调） 高新技术（航空航天、电子器械、医药 领域） 环境（天气环境、建筑环境） 日常生活
等温面与等温线的特点：
(1) 温度不同的等温面或等温线彼此不能相交。
(2) 在连续的温度场中， 等温面或等温线不会中断， 它们或者是物体中完全封 闭的曲面（曲线） 或者就 终止于物体的边界上。
(3)沿等温线(面)无热量传 递
(4)等温线的疏密可直观反 映不同区域温度梯度(热流 密度)的相对大小.
紧贴壁面处会形成速度梯度很大的边界层
3）对流换热分类
对流换热按照不同的原因可分为多种类型
是否相变，分为：有相变的对流换热和无 相变的对流换热 流动原因，分为：强迫对流换热和自然对 流换热。
流动状态，分为：层流和紊流。
减小和加强热对流的实例
避免冬季冷风的进入 ——对于寒冷及多风 气候的设计策略
电扇：夏天使用可加 强人体与周围空气的 换热
物质的属性：可以在固体、液体、气体中 发生
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(单纯的导热只存 在固体或静止的流体中)
2.导热机理（不作深入研究） 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。 非导电固体：晶格结构的振动。 液体：很复杂。
应用实例
手握烧红的铁棒会感到烫手 房屋的外墙散热（大平壁） 暖气片管散热（圆筒壁）
二、热对流
1. 定义与特点 定义：流体中（气体或液体）温度不同 的各部分之间，由于发生相对的宏观运 动而把热量由一处传递到另一处的现象。 特点：a 必须有温度差 b 有相对的宏观运动（位移） c 对流必然伴随着导热（因为流 体中也存在微观粒子的热运动）
三、温度梯度
等温面上没有温差，不会有热传递 不同的等温面之间，有温差，有导热 梯度:指向变化最剧烈的方向(向量)
t t n s
三、温度梯度
温度变化率：标量 温度梯度：沿等温面法向上的温度变化率。矢量， 指向温度增加的方向。
gradt n lim t n t n0 n n
第三篇 传热学
第十章 第十一章 第十二章 第十三章 第十四章
传热学基本概念 导热 对流换热 辐射换热 传热过程与换热器
基本概念
传热学是研究热量传递规律的学科。
1)物体内只要存在温差，就有热量从物 体的高温部分传向低温部分；(动力)
2)物体之间存在温差时，热量就会自发 的从高温物体传向低温物体。(热二律)
热
水
F
空气
第二节 热量传递的基本概念
一、传热过程：热量从温度较
高的流体经过固体壁面传递给 另一侧温度较低的流体的过程。 （通常由导热、对流、热辐射 组合形成。）
包括：
热
水
F
•热水和内表面之间的对流换热
•壁面的导热
•外表面和空气之间的对流换热
空气
二、温度场：某一时刻物体内各点温度的分布。
t f (x, y, z,)
稳态温度场
t f (x, y, z)
一维稳态温度场
t f (x)
1.等温面：同一时刻、温度场中所有温度相同的点连 接起来所构成的面。
2.等温线：同一时刻、 温度场中所有温度相温面相交，在这个 平面上得到一个等温 线簇。
物体的温度场通常用等温面或等温线表示
应用实例
锅炉省煤器 汽轮机凝汽器 室内散热器 其它换热器
三、 热辐射
1.定义：有热运动产生的，以电磁波形式传 递能量的现象。
2.特点：a 所有温度高于0 K的物体都具有发出热
辐射的能力，并且温度越高，发射热辐射的能力越 强；b 可以在真空中传播；c 总是伴随热能和辐射 能这两种能量形式的转变（热一律的体现）；d 物 体间以热辐射的方式进行的热量传递是双向的（辐 射换热）
能源与动力是传热学最主要的应用领域 发电厂的冷却塔
航空航天
火箭升天
电子器械
温室效应
二氧化碳含量增加,近地表大气 层起着温室玻璃的作用,太阳光(短波)可 以射到温室，但地球热量(长波)很难发射 出去,这样使得地球的温度升高
建筑环境
空心砖
日常生活
传热的分类
稳态传热：物体中各点温度 不随时间改变的热量传递过 程。 非稳态传热：物体中各点温 度随时间改变的热量传递过 程。