《传热学基本知识》PPT课件
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
q (tb t1)
Q－单位时间的对流换热量。 q －对流换热热流强度。 F －墙壁的换热面积。 tb －墙面的温度。
t1 －流体的温度。
－对流换热系数，
其大小反映了对流换热的强弱。
• 变换公式的形式，可得：
q tb t1 tb t1
1
R
R －对流换热热阻，与对流换热系数成反比。
§2－4 辐射换热
• 一、热辐射的本质和特点
• 1、定义 • 2、特点：
▪ 不依靠物质的直接接触而进行能量传递。 ▪ 伴随能量形式两次转化：内能→电磁波能→内能。 ▪ 只要T＞OK，物体都会不断向周围发射热射线。 • 即使没有温差，也存在热辐射，只不过物体辐射和吸
收的能量相等，处于动态平衡。
• 二、辐射能的吸收、反射和透射
qw w (tΒιβλιοθήκη Baidu2 tw )
③
▪ 由于是稳定传热过程，外墙三个阶段的传热量应当相等， 即：
q qn q qw
④
▪ 联立①、②、③及④式，可得：
q
tn tw 1 d
1
Rd
tn tw R Rw
tn
tw R
K (tn
tw)
n w
式中：
K
1
1 d
• 3、传热的基本方式
▪ 导热 ▪ 热对流 ▪ 热辐射
• 4、稳定传热的基本概念
▪ 稳定传热 • 传热中温度差保持一恒定值，即不随时间有所变化。 ▪ 不稳定传热 • 传热中温度差随时间变化而变化。 ▪ 本章无特别说明的传热现象都是指稳定传热。
§2－2 稳定导热
• 一、定义
▪ 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部分的传热现象。
▪ 以一建筑物外墙为例，来分析建筑物围护结构的实际传 热过程。
假定墙两侧空气温度分 别为tn和tw，且tn＞tw， 室内热量通过墙体向外 传热的过程，要经历三 个阶段。
• 1、吸热阶段（对流换热和辐射换热）
•
qn n (tn tb1)
①
• 2、导热阶段
•
q
tb1
tb2 d
②
• 3、放热阶段（对流换热和辐射换热）
• 2、热量
▪ 定义：物体吸收或放出热能的多少。
▪ 热量的单位
• 国际单位制中：J，kJ • 工程单位制中：cal，kcal • 换算关系 ：1kcal=4.19kJ ▪ 热量与能量的区别： • 我们可以说一个物体含有多少能量，但我们不能说它
含有多少热量。热量是一个过程量，只有在物体通过热 传递交换热能才谈得上热量。我们可以说一个物体放出 多少热量，吸收多少热量。
• 根据能量守恒定律，有：
G G G G
两边同除以G ：
1
、、 －分别为吸收率、反射率、透射率。 ▪ 黑体：能吸收全部热射线的物体，即 1 。 ▪ 白体：能反射全部热射线的物体，即 1 。 ▪ 透明体：能透过全部热射线的物体，即 1。
▪ 在自然界中，绝对黑体、白体和透明体的是不存在的。
▪ Rλ与λ成反比关系。
§2－3 对流换热
• 一、对流换热的特征及影响因素
• 1、定义
▪ 依靠流体的运动，热量由一处传递到另一处的现象称之 为热对流。
• 2、特征
▪ 传热过程中流体质点发生了相对位移，而热传导中质点 并不发生相对位移。
• 3、热对流与对流换热的区别
▪ 热对流是基本传热方式的一种。 ▪ 对流换热不是基本传热方式，而是一种复杂的传热过程，
• 二、计算公式
• 单层墙壁
t1＞t2，温度恒定不变，热能 以导热方式由墙体内表面经墙 体传向墙的外表面。
➢ 单位时间的导热量
Q d (t1 t2 )F
Q－通过单层平壁的导热量。 F －墙壁的传热面积。 d －墙壁的厚度。 t1 －墙壁内表面的温度。 t2 －墙壁外表面的温度。
－墙体材料的导热系数。
• 1、温度
▪ 定义：用来表示物体冷热程度的物理量。 ▪ 测量温度的仪表：温度计，玻璃管温度计、热电偶温度
计、热电阻温度计等。 ▪ 衡量温度的数值标尺：温标。 ①绝对温标：国际单位制规定的热力学温标，符号T，单位
K(开尔文)，中文代号“开”。 ②摄氏温标：工程实际常用一种温标，符号t，单位摄氏度
，代号“℃”。 换算关系 ： T=t+273.16 一般工程计算中：T=t+273
• 三、热辐射的基本定律
▪ 在所有的物体中，黑体辐射能力最强，其他物体辐射能 力小于黑体，称灰体。
c( T )4 100
T －绝对温度。 c －灰体的辐射系数，表示物体的向外辐射的能力。
c c0
c0 －黑体的辐射系数。 －物体的黑度，表示物体与黑体的接近程度。
• 四、辐射换热的计算
▪ T＞OK的物体都能辐射热量，两物体通过辐射进行热交换， 高温物体辐射给低温物体的热量大于低温物体辐射给高 温物体的热量，最终两者差值决定换热量。
Q12
C12 [(1T010 )4
( T2 100
)4
]12
F1
Q21
C21[(1T020 )4
( T1 100
)4
]21F2
Q12 Q21
－平均角系数。
§2－5 传热
• 一、稳定传热的过程
▪ 建筑物围护结构和换热设备的传热过程，实际上是导热、 热对流和热辐射三种基本方式都存在的复杂的换热过程。
➢ 热流强度：单位时间内通过单位面积的热量。
q d (t 1t2 )
q
t1 t2 d
t1 t2 R
▪ 墙体材料的导热系数λ ，是材料导热性能的一个指标， 由材料本身决定。
▪ 材料导热系数大，导热性能好；反之，导热性能差 。
▪ Rλ称为热阻，是热流通过墙壁时遇到的阻力，或者说墙 壁抵抗热流通过的能力。
第2章 传热学基本知识
教学目标：
➢了解稳定传热的基本概念； ➢理解稳定导热、对流换热和辐射换热的基
本概念； ➢了解稳定传热的过程及传热的增强与削弱。
▪ 传热学是研究热量传递过程规律的一门学 科。
▪ 本章介绍传热的基本方式，分析导热、热 对流和辐射的基本特性及应用。
§2－1 稳定传热的基本概念
• 一、温度与热量
既有热对流作用，同时又有导热作用。
• 4、影响对流换热的因素
• （1）流动的起因
▪ 自然对流 ▪ 受迫对流
• （2）流体的流动状态
▪ 层流 ▪ 紊流
• （3）流体的物理性质
▪ 导热系数、热容、密度、动力粘度等。
• （4）换热表面的几何尺寸、形状与大小
• 二、对流换热计算
Q (tb t1)F
Q－单位时间的对流换热量。 q －对流换热热流强度。 F －墙壁的换热面积。 tb －墙面的温度。
t1 －流体的温度。
－对流换热系数，
其大小反映了对流换热的强弱。
• 变换公式的形式，可得：
q tb t1 tb t1
1
R
R －对流换热热阻，与对流换热系数成反比。
§2－4 辐射换热
• 一、热辐射的本质和特点
• 1、定义 • 2、特点：
▪ 不依靠物质的直接接触而进行能量传递。 ▪ 伴随能量形式两次转化：内能→电磁波能→内能。 ▪ 只要T＞OK，物体都会不断向周围发射热射线。 • 即使没有温差，也存在热辐射，只不过物体辐射和吸
收的能量相等，处于动态平衡。
• 二、辐射能的吸收、反射和透射
qw w (tΒιβλιοθήκη Baidu2 tw )
③
▪ 由于是稳定传热过程，外墙三个阶段的传热量应当相等， 即：
q qn q qw
④
▪ 联立①、②、③及④式，可得：
q
tn tw 1 d
1
Rd
tn tw R Rw
tn
tw R
K (tn
tw)
n w
式中：
K
1
1 d
• 3、传热的基本方式
▪ 导热 ▪ 热对流 ▪ 热辐射
• 4、稳定传热的基本概念
▪ 稳定传热 • 传热中温度差保持一恒定值，即不随时间有所变化。 ▪ 不稳定传热 • 传热中温度差随时间变化而变化。 ▪ 本章无特别说明的传热现象都是指稳定传热。
§2－2 稳定导热
• 一、定义
▪ 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部分的传热现象。
▪ 以一建筑物外墙为例，来分析建筑物围护结构的实际传 热过程。
假定墙两侧空气温度分 别为tn和tw，且tn＞tw， 室内热量通过墙体向外 传热的过程，要经历三 个阶段。
• 1、吸热阶段（对流换热和辐射换热）
•
qn n (tn tb1)
①
• 2、导热阶段
•
q
tb1
tb2 d
②
• 3、放热阶段（对流换热和辐射换热）
• 2、热量
▪ 定义：物体吸收或放出热能的多少。
▪ 热量的单位
• 国际单位制中：J，kJ • 工程单位制中：cal，kcal • 换算关系 ：1kcal=4.19kJ ▪ 热量与能量的区别： • 我们可以说一个物体含有多少能量，但我们不能说它
含有多少热量。热量是一个过程量，只有在物体通过热 传递交换热能才谈得上热量。我们可以说一个物体放出 多少热量，吸收多少热量。
• 根据能量守恒定律，有：
G G G G
两边同除以G ：
1
、、 －分别为吸收率、反射率、透射率。 ▪ 黑体：能吸收全部热射线的物体，即 1 。 ▪ 白体：能反射全部热射线的物体，即 1 。 ▪ 透明体：能透过全部热射线的物体，即 1。
▪ 在自然界中，绝对黑体、白体和透明体的是不存在的。
▪ Rλ与λ成反比关系。
§2－3 对流换热
• 一、对流换热的特征及影响因素
• 1、定义
▪ 依靠流体的运动，热量由一处传递到另一处的现象称之 为热对流。
• 2、特征
▪ 传热过程中流体质点发生了相对位移，而热传导中质点 并不发生相对位移。
• 3、热对流与对流换热的区别
▪ 热对流是基本传热方式的一种。 ▪ 对流换热不是基本传热方式，而是一种复杂的传热过程，
• 二、计算公式
• 单层墙壁
t1＞t2，温度恒定不变，热能 以导热方式由墙体内表面经墙 体传向墙的外表面。
➢ 单位时间的导热量
Q d (t1 t2 )F
Q－通过单层平壁的导热量。 F －墙壁的传热面积。 d －墙壁的厚度。 t1 －墙壁内表面的温度。 t2 －墙壁外表面的温度。
－墙体材料的导热系数。
• 1、温度
▪ 定义：用来表示物体冷热程度的物理量。 ▪ 测量温度的仪表：温度计，玻璃管温度计、热电偶温度
计、热电阻温度计等。 ▪ 衡量温度的数值标尺：温标。 ①绝对温标：国际单位制规定的热力学温标，符号T，单位
K(开尔文)，中文代号“开”。 ②摄氏温标：工程实际常用一种温标，符号t，单位摄氏度
，代号“℃”。 换算关系 ： T=t+273.16 一般工程计算中：T=t+273
• 三、热辐射的基本定律
▪ 在所有的物体中，黑体辐射能力最强，其他物体辐射能 力小于黑体，称灰体。
c( T )4 100
T －绝对温度。 c －灰体的辐射系数，表示物体的向外辐射的能力。
c c0
c0 －黑体的辐射系数。 －物体的黑度，表示物体与黑体的接近程度。
• 四、辐射换热的计算
▪ T＞OK的物体都能辐射热量，两物体通过辐射进行热交换， 高温物体辐射给低温物体的热量大于低温物体辐射给高 温物体的热量，最终两者差值决定换热量。
Q12
C12 [(1T010 )4
( T2 100
)4
]12
F1
Q21
C21[(1T020 )4
( T1 100
)4
]21F2
Q12 Q21
－平均角系数。
§2－5 传热
• 一、稳定传热的过程
▪ 建筑物围护结构和换热设备的传热过程，实际上是导热、 热对流和热辐射三种基本方式都存在的复杂的换热过程。
➢ 热流强度：单位时间内通过单位面积的热量。
q d (t 1t2 )
q
t1 t2 d
t1 t2 R
▪ 墙体材料的导热系数λ ，是材料导热性能的一个指标， 由材料本身决定。
▪ 材料导热系数大，导热性能好；反之，导热性能差 。
▪ Rλ称为热阻，是热流通过墙壁时遇到的阻力，或者说墙 壁抵抗热流通过的能力。
第2章 传热学基本知识
教学目标：
➢了解稳定传热的基本概念； ➢理解稳定导热、对流换热和辐射换热的基
本概念； ➢了解稳定传热的过程及传热的增强与削弱。
▪ 传热学是研究热量传递过程规律的一门学 科。
▪ 本章介绍传热的基本方式，分析导热、热 对流和辐射的基本特性及应用。
§2－1 稳定传热的基本概念
• 一、温度与热量
既有热对流作用，同时又有导热作用。
• 4、影响对流换热的因素
• （1）流动的起因
▪ 自然对流 ▪ 受迫对流
• （2）流体的流动状态
▪ 层流 ▪ 紊流
• （3）流体的物理性质
▪ 导热系数、热容、密度、动力粘度等。
• （4）换热表面的几何尺寸、形状与大小
• 二、对流换热计算
Q (tb t1)F