热工基础第10章 传热学基本概念
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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
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）
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)
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.
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。
稳态温度场
t f (Biblioteka Baidu, 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 同的点连接起来所构 成的线。
用一个平面与各 等温面相交，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
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。
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
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
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）
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，
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,)
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。
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
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
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）
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)
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.
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。
稳态温度场
t f (Biblioteka Baidu, 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 同的点连接起来所构 成的线。
用一个平面与各 等温面相交，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
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。
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
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
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）
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，
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,)
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。
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