第八章 热量传递的基本方式

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传热学知识点

传热学知识点

传热学主要知识点1.热量传递的三种基本方式。

热量传递的三种基本方式:导热(热传导)、对流(热对流)和热辐射。

2.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 在引力场下单纯的导热一般只发生在密实的固体中。

3.对流(热对流)(Convection)的概念。

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。

4对流换热的特点。

当流体流过一个物体表面时的热量传递过程,它与单纯的对流不同,具有如下特点:a 导热与热对流同时存在的复杂热传递过程b 必须有直接接触(流体与壁面)和宏观运动;也必须有温差c 壁面处会形成速度梯度很大的边界层 5.牛顿冷却公式的基本表达式及其中各物理量的定义。

[]W )(∞-=t t hA Φw []2m W )( f w t t h AΦq -==6. 热辐射的特点。

a 任何物体,只要温度高于0 K,就会不停地向周围空间发出热辐射;b 可以在真空中传播;c 伴随能量形式的转变;d 具有强烈的方向性;e 辐射能与温度和波长均有关;f 发射辐射取决于温度的4次方。

7.导热系数, 表面传热系数和传热系数之间的区别。

导热系数:表征材料导热能力的大小,是一种物性参数,与材料种类和温度关。

表面传热系数: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。

影响h因素:流速、流体物性、壁面形状大小等。

传热系数:是表征传热过程强烈程度的标尺,不是物性参数,与过程有关。

常温下部分物质导热系数:银:427;纯铜:398;纯铝:236;普通钢:30-50;水:0.599;空气:0.0259;保温材料:<0.14;水垢:1-3;烟垢:0.1-0.3。

8.实际热量传递过程:常常表现为三种基本方式的相互串联/并联作用。

9.复杂传热过程Upside surface: adiabaticDownside surface: adiabatic xair LL 2L A/4A/4A/2第一章导热理论基础1傅立叶定律的基本表达式及其中各物理量的意义。

传热学-第八章

传热学-第八章

2. 传热学与工程热力学的关系
(1) 热力学 + 传热学 = 热科学(Thermal Science)
关心的是热量传 递的过程,即热 量传递的速率。
铁块, M1 300oC
系统从一个平衡态到 另一个平衡态的过程 中传递热量的多少。
热力学: tm
Φ
传热学: t ( x, y, z , )
Φ f ( )
空间飞行器重返大气层冷却;超高音速飞行器 (Ma=10)冷却;核热火箭、电火箭;微型火箭(电 火箭、化学火箭);太阳能高空无人飞机
b c d
微电子: 电子芯片冷却 生物医学:肿瘤高温热疗;生物芯片;组织与器 官的冷冻保存 军 事:飞机、坦克;激光武器;弹药贮存
e
f

冷:跨临界二氧化碳汽车空调/热泵;高温
G.
B.
J.
Fourier , 1822 年)
F. B. Jaeger/ M.
Riemann/ H. S. Jakob
Carslaw/ J.

对流换热 (Convection heat transfer) 不可压缩流动方程 (M.Navier,1823年) 流体流动Navier-Stokes基本方程 (G.G.Stokes,1845年) 雷诺数(O.Reynolds,1880年) 自然对流的理论解(L.Lorentz, 1881年) 管内换热的理论解(L.Graetz, 1885年;W.Nusselt,1916 年) 凝结换热理论解 (W.Nusselt, 1916年) 强制对流与自然对流无量纲数的原则关系 (W.Nusselt,1909年/1915年) 流体边界层概念 (L.Prandtl, 1904年) 热边界层概念 (E.Pohlhausen, 1921年) 湍流计算模型 (L.Prandtl,1925年;Th.Von Karman, 1939年;R.C. Martinelli, 1947年)

热量传递的三种基本方式导热(热传导)、对流(热对流)和热辐射。

热量传递的三种基本方式导热(热传导)、对流(热对流)和热辐射。

一. 大空间自然对流换热的实验关联式 工程中广泛使用的是下面的关联式:
l / d 60
层流
湍流
二. 横掠管束换热实验关联式
• 外掠管束在换热器 中最为常见。 • 通常管子有叉排和 顺排两种排列方式。 顺叉排换热的比较: 叉排换热强、阻力 损失大并难于清洗。 影响管束换热的因 Pr 素除 Re 、 数外,还 有:叉排或顺排; 管间距;管束排数 等。
后排管受前排管尾流的扰动作用对平均表面传热系数的影 响直到10排以上的管子才能消失。 这种情况下,先给出不考虑排数影响的关联式,再采用管 束排数的因素作为修正系数。 气体横掠10排以上管束的实验关联式为
(5) 流体的热物理性质:
3 密度 [kg m ] 热导率 [ W (m C) ] 2 比热容 c [J (kg C) ] 动力粘度 [ N s m ] 运动粘度 [m 2 s] 体胀系数 [1 K ]

1 v 1 v T p T p
Nu c Re n Nu c Re n Pr m Nu c(Gr Pr)n
式中,c、n、m 等需由实验数据确定,通常由图解法和 最小二乘法确定
④常见准则数的定义、物理意义和表达式,及其各量的 物理意义
⑤模化试验应遵循的准则数方程 强制对流:
Nu f (Re, Pr); Nu x f ( x ' , Re, Pr)
导热热阻:平壁,圆筒壁
q
t w1 t w 2 t w1 t w 2

t r t R
t
t w1
dt
dx
Φ
A
Q
0
tw2
R A
r

热量传递的三种基本方式

热量传递的三种基本方式

热量传递的三种基本方式热量传递是在物质中传递热能的过程。

在自然界中,热量会通过不同的方式在物体之间传递,从而调节温度和能量分布。

本文将介绍热量传递的三种基本方式:传导、对流和辐射。

1. 传导传导是热量通过直接接触的方式从一个物体传递到另一个物体的过程。

在传导中,热量从高温区域传递到低温区域,直到两个物体的温度达到平衡。

这种传递是通过物质内部分子间的碰撞和能量传递实现的。

导热性能是一个物质传导热量的重要性能指标。

导热性能取决于物质的热传导系数、形状和温度梯度等因素。

例如,金属具有良好的导热性能,因此常被用于传导热量的材料。

相比之下,绝缘材料的导热性能较差,能够阻碍热量的传递。

2. 对流对流是热量通过流体介质传递的方式。

在对流中,热量通过流体流动的方式从一个区域传递到另一个区域。

流体可以是气体或液体,其流动可以通过自然对流或强迫对流两种方式进行。

自然对流是指由于温度差异引起的流体流动。

当一个区域的温度升高,流体会膨胀变得轻,然后上升;而在另一个区域,流体则会冷却并变得密,然后下沉。

这样的循环运动将热量从热源传递到周围环境。

强迫对流是通过外部的力或设备施加到流体上,使其流动来传递热量。

例如,在散热器中,通过电风扇引导空气流动,加速热量的传递。

这种对流的传热速度通常比自然对流更快。

3. 辐射辐射是通过电磁波的传播而传递热量的方式。

辐射无需介质,可以在真空中传播。

在辐射中,热量以电磁波的形式从高温物体传递到低温物体,不需要任何介质来传递能量。

光和红外线是最常见的热辐射形式。

热辐射的传热能力受到物体的表面特性和温度的影响。

黑体是一种理想化的物体,它对所有入射辐射都能完全吸收,并能以相同的速率发射出辐射。

斯蒂芬-波尔兹曼定律描述了黑体辐射能量与其温度的关系,即辐射功率与温度的四次方成正比。

根据这个定律,温度越高的物体辐射的能量越多。

总结热量传递的三种基本方式分别是传导、对流和辐射。

传导通过物质内部的分子碰撞传递热量,对流通过流体介质的流动传递热量,而辐射则是通过电磁波的传播来传递热量。

热工基础课件课件-热量传递的基本方式

热工基础课件课件-热量传递的基本方式

tw1
R
tw2
熱阻網路
4
8-2 熱 對流
熱對流 :由於流體的宏觀運動使不同溫度的流體
相對位移而產生的熱量傳遞現象。 熱對流只發生在流體之中,並伴隨有微觀粒子熱運 動而產生的導熱。
對流換熱:
流體與相互接觸的固體表面之間的熱量傳遞現象, 是導熱和熱對流兩種基本傳熱方式共同作用的結果。
牛頓冷卻公式:
= Ah(tw – tf)
第八章小結
重點掌握以下內容:
(1)熱傳導、熱對流、熱輻射三種熱量傳 遞基本方式的機理及特點;
(2)熱流量、熱流密度、導熱係數、對流 換熱、表面傳熱係數、傳熱係數、熱阻等基本 概念;
(3)靈活運用平壁的一維穩態導熱公式、 對流換熱的牛頓冷卻公式、通過平壁的一維傳 熱過程計算公式進行相關物理量的計算。
雙向的。
高溫
低溫 熱 輻 射 是 熱 量 傳 遞
物體
物體 的基本方式之一 。
12
輻射換熱:以熱輻射的方式進行的熱量交換。 輻射換熱的主要影響因素: (1)物體本身的溫度、表面輻射特性;
(2)物體的大小、幾何形狀及相對位置。
注意:
(1)熱傳導、熱對流和熱輻射三種熱量傳遞 基本方式往往不是單獨出現的;
將傳熱熱流量的計算公式寫成
Ak tf1 tf 2 Akt
式中 k
1
1
1
h1 h2
k 稱為傳熱係數,單位為 W/(m2·K),t為傳熱溫差。
通過單位面積平壁的熱流密度為
q k tf1 tf 2
tf1 tf 2
1 1
h1 h2
利用上述公式, 可以很容易求得通過平壁
的熱流量、熱流密度q及壁面溫度tw1、tw2。 17

热量的传导方式

热量的传导方式

热传递有热传导、热对流和热辐射三种基本方式。

热传导与热对流都需要一个中间介质,而热辐射则不需要。

热量从火焰传递到可燃物上,会导致可燃物热解、碳化或者起火。

热量传递的驱动力是能量差(温差),即热量总是从高温向低温物体传递。

一、热传导热传导属于接触传热,大量分子、原子或电子的互相撞击,使能量从物体温度较高部分传至温度较低部分的过程。

同时加热一段铜管(左)、钢管(右),7分钟后,左边的铜管温度上升至96℃,右边的钢管上升至30.6℃,这主要是因为这两种材料的导热系数不相同。

导热系数是物质导热能力的量度,又称热导率。

例如,铜的导热系数是387W/mK,钢的导热系数是45.8W/mK,而聚氨酯泡沫是0.034W/mK(常用于冷冻仓库)。

在这三者里面,铜是最佳的导热体,聚氨酯泡沫是导热性能最差的导热体,也是热的绝缘体。

二、传导热通量单位时间传递的热量可以用热通量表示,热通量也叫热流,表示热能传递的速率。

流经导热体的热通量(热能/单位面积)取决于以下要素:温差:温差越大,热传导速率越大(热流密度大)传导距离:热传导距离越短,热传导率/单位面积(热流密度)越高,距离越长,热传导率/单位面积(热流密度)越低。

材料的导热系数:导热系数越高,热传导率/单位面积越高(热流密度越大)。

在火场中,我们通常会通过门把手来预判屋内温度(建议用热成像仪),主要就是因为门把手通常都是铜制品,导热系数高。

三、热对流热对流是指在流体流动进程中发生的热量传递的现象。

它是室内火灾早期热传递的主要方式,热烟气(热对流)能向各个方向传递热量。

例如给水加热,首先底部附近的水被加热,被加热的流体上升,较冷的水下沉取代它。

火灾中产生的热气和它们流过的气体表面会发生对流传热,气体的流速越高,对流换热的速率越大。

对流换热主要有两种形式:自然对流和强迫对流。

在自然对流中,气体在材料上流动的速度是由于气体表面和气体之间的温差所产生的浮力引起热气流的流动。

上图为自然对流,我们可以看到烟气热对流对泡沫的影响。

热传递的三种方式

热传递的三种方式

tw1
R
tw2
22.06.2020
.
5
导热系数
导热系数物质导热能力的大小。单位:W/m.K。 绝大多数材料的导热系数值都可以通过实验测得。
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.
6
物质的导热系数在数值上具有下述特点:
(1) 对于同一种物质, 固态的导热系数值最大,气态的 导热系数值最小; (2)一般金属的导热系数大于非金属的热导率 ; (3)导电性能好的金属, 其导热性能也好 ; (4)纯金属的导热系数大于它的合金 。
理论上热辐射的波长范围从零到无穷大,但在日 常生活和工业上常见的温度范围内,热辐射的波长 主要在0.1m至100m之间,包括部分紫外线、可见 光和部分红外线三个波段 。
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15
热辐射的主要特点:
(1)所有温度大于0 K的物体都具有发射热辐 射的能力,温度愈高,发射热辐射的能力愈强。
特点:热对流只发生在流体之中,并伴随有微 观粒子热运动而产生的导热。
对流:换流热体与相互接触的固体表面之间的热量
传递现象,是导热和热对流两种基本传热方式共同 作用的结果。
牛顿冷却公式:
= Ah(tw – tf)
q = h(tw – tf)
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.
10
h 称为对流换热的表面传热系数(习惯称为 对流换热系数),单位为W/(m2K)。
发射热辐射时:内热能 辐射能
(2)所有实际物体都具有吸收热辐射的能力, 吸收热辐射时:辐射能 内热能 ;
(3)热辐射不依靠中间媒介,可以在真空中传 播;
(4)物体间以热辐射的方式进行的热量传递是
双向的。
高温 物体
低温 热 辐 射 是 热 量 传 递 物体 的基本方式之一 。

热量传递的三种基本方式

热量传递的三种基本方式

热传递的三种基本形式为:热传导、热辐射和热对流。

只要在物体内部或物体间有温度差存在,热能就必然以以上三种方式中的一种或多种从高温到低温处传递。

对于固体热源,当它同周围媒质温度差不很大时(约50°C以下),热源向周围媒质传递的热量可由牛顿冷却
热传递的三种基本形式为:热传导、热辐射和热对流。

只要在物体内部或物体间有温度差存在,热能就必然以以上三种方式中的一种或多种从高温到低温处传递。

对于固体热源,当它同周围媒质温度差不很大时(约50°C以下),热源向周围媒质传递的热量可由牛顿冷却定律来计算。

热传递的基本方式
热传递有三种方式:传导、对流和辐射.
传导热从物体温度较高的部分沿着物体传到温度较低的部分,叫做传导.
热传导是固体中热传递的主要方式.在气体或液体中,热传导过程往往和对流同时发生.各种物质都能够传导热,但是不同物质的传热本领不同.善于传热的物质叫做热的良导体,不善于传热的物质叫做热的不良导体.各种金属都是热的良导体,其中最善于传热的是银,其次是铜和铝.瓷、纸、木头、玻璃、皮革都是热的不良导体.最不善于传热的是羊毛、羽毛、毛皮、棉花、石棉、软木和其他松软的物质.液体中,除了水银以外,都不善于传热,气体比液体更不善于传热.
对流靠液体或气体的流动来传热的方式叫做对流.
对流是液体和气体中热传递的主要方式,气体的对流现象比液体更明显.
利用对流加热或降温时,必须同时满足两个条件:一是物质可以流动,二是加热方式必须能促使物质流动.
辐射热由物体沿直线向外射出,叫做辐射.
用辐射方式传递热,不需要任何介质,因此,辐射可以在真空中进行. 地球上得到太阳的热,就是太阳通过辐射的方式传来的.
一般情况下,热传递的三种方式往往是同时进行的.。

传热几传质学答案

传热几传质学答案

第八章 热量传递的基本概念2.当铸件在砂型中冷却凝固时,由于铸件收缩导致铸件表面与砂型间产生气隙,气隙中的空气是停滞的,试问通过气隙有哪几种基本的热量传递方式?答:热传导、辐射。

注:无对流换热3.在你所了解的导热现象中,试列举一维、多维温度场实例。

答:工程上许多的导热现象,可以归结为温度仅沿一个方向变化,而且与时间无关的一维稳态导热现象。

例,大平板、长圆筒和球壁。

此外还有半无限大物体,如铸造时砂型的受热升温(砂型外侧未被升温波及)多维温度场:有限长度的圆柱体、平行六面体等,如钢锭加热,焊接厚平板时热源传热过程。

4.假设在两小时内,通过152mm ×152mm ×13mm (厚度)实验板传导的热量为 837J ,实验板两个平面的温度分别为19℃和26℃,求实验板热导率。

解:由傅里叶定律可知两小时内通过面积为152×152mm 2的平面的热量为873=-36002101326191015210152333⨯⨯⨯-⨯⨯⨯⨯⨯---λ 得 C m W 03/1034.9*⨯=-λ 第九章 导 热1. 对正在凝固的铸件来说,其凝固成固体部分的两侧分别为砂型(无气隙)及固液分界面,试列出两侧的边界条件。

解:有砂型的一侧热流密度为常数,故为第二类边界条件,即τ>0时),,,(nt z y x q T =∂∂λ 固液界面处的边界温度为常数, 故为第一类边界条件,即τ>0时Τw =f(τ)注:实际铸件凝固时有气隙形成,边界条件复杂,常采用第三类边界条件3. 用一平底锅烧开水,锅底已有厚度为3mm 的水垢,其热导率λ为1W/(m · ℃)。

已知与水相接触的水垢层表面温度为111 ℃。

通过锅底的热流密度q 为42400W/m 2,试求金属锅底的最高温度。

解:热量从金属锅底通过水垢向水传导的过程可看成单层壁导热,由公式(9-11)知 =∆T -=-121t t t 111℃, 得 1t =238.2℃4. 有一厚度为20mm 的平面墙,其热导率λ为1.3W/(m·℃)。

热工基础 8 第八章 热量传递的基本方式

热工基础     8 第八章 热量传递的基本方式
4 4 辐射换热:12 12 A1 b (T1 T2 )
W
Fundamentals of thermal engineering




1858年在维也纳大学获得哲学博士学位,
斯忒藩 (Stefan ∙ Josef) (1835-1893) 奥地利物理学家
1863年,评为物理学教授,1866年成为物理 学研究所的所长。 他的研究涉猎了空气动力 学,流体力学,热辐射等等七个科学领域。 1879年,斯忒藩通过实验断定:黑体的辐射 能力正比于它的绝对温度的四次方,1884年, 这个结论在理论上经波尔茨曼验证,从而形 成了“斯忒藩-波尔兹曼定律”。



Fundamentals of thermal engineering




热量传递的三种基本方式 热量传递基本方式:热传导、热对流、热辐射
Fundamentals of thermal engineering




8-1 热传导 1 热传导(导热) 定义:温度不同的物体直接接触或同一物体内不同 温度的各部分之间,依靠物质分子、原子、自由电 子等微观粒子的热运动引起的能量传递。 热传导可以在固体、液体、气体中发生。
Φ Φ
A
tf2
3 Ah2 (tw2 t f 2 )
tw1
tw2
1 Ah2
tf2
Fundamentals of thermal engineering




8-4 传热过程 稳态传热,有 1 2 3
A(t f 1 t f 2 ) kA(t f 1 t f 2 ) kAt 1 1 h1 h2 W

热量传递的方式

热量传递的方式

热量传递的方式热量传递属于物理学科中的热力学范畴,热量传递,简称传热,是一种复杂的现象,物体内部或物体之间,只要有温差的存在,就有热量自发地由高温处向低温处传递。

热量传递的三种基本方式分别是:即热传导、热对流、热辐射。

1.热传导物体或系统内的温度差,是热传导的必要条件。

热导热是指依靠物质的分子、原子和电子的振动、位移和相互碰撞而产生热量传递的方式。

在气态、液态和固态物质中都可以发生,但热量传递的机理不同。

固体以两种方式传递热量:晶格振动和自由电子的迁移。

液体的结构介于气体和固体之间,分子可作幅度不大的位移,热量的传递既依靠分子的振动,又依靠分子间的相互碰撞。

2.热对流热对流指由于流体的宏观运动,冷热流体相互掺混而发生热量传递的方式。

这种热量传递方式仅发生在液体和气体中。

由于流体中的分子同时进行着不规则的热运动,因此对流必然伴随着导热。

根据流体与壁面传热过程中流体物态是否发生变化,可将对流传热分为无相变的对流传热和有相变的对流传热。

无相变的对流传热指流体在传热过程中不发生相的变化;而有相变的对流传热指流体在传热过程中发生相的变化,如气体在传热过程中冷凝成液体,或液体在传热过程中沸腾而转变为气体。

3.热辐射物体通过电磁波来传递能量的方式称为辐射。

辐射有多种类型,其中因热的原因而发出辐射能的现象称为热辐射。

自然界中各个物体都不停地向空间发出热辐射,同时又不断地吸收其他物体发出的热辐射。

拓展知识:与导热和对流换热相比,热辐射具有如下特点:A.辐射能可以通过真空自由地传播而无需任何中间介质;B.一切物体温度高于0K的物体均能够持续地发射出辐射能,同时也能持续地吸收来自其他物体的辐射能;C.热辐射不仅具有能量的传递,而且具有能量形式的转换。

发射时从热能转换为辐射能,而被吸收时又从辐射能转换为热能。

热量传递概述

热量传递概述

3.导热量的计算 导热量的计算 如图所示的大平壁,若其两侧壁面各点温度保持 不变,分别保持为tw1及tw2,且,则热量将从tw1一侧传 向tw2一侧.此时通过大平壁的热流量Q可表示为:
Q = λA t w1 t w 2ຫໍສະໝຸດ δ= λAt
δ
t1
(W )
Q 热流量(导热量)W t Q q = = λ (w / m2 ) A δ q 热流密度
δ1
Q = Aα 2
δ2
t Q= = δ1 δ2 1 1 1 + + + Aα1 Aλ1 Aλ2 Aα 2 Ak t f1 - t f2
表示成热阻的形式,有
t t Q= = R1 + R2 + R3 + R4 Rk
由 t Q= = 1 1 1 δ1 δ2 + + + Aα1 Aλ1 Aλ2 Aα 2 Ak 得 1 1 δ1 δ2 1 Rk = = + + + Ak Aα1 Aλ1 Aλ2 Aα 2 t f1 - t f2
t Φ= λA = δ δ (λA)
t
[W]
对流换热热阻
t t Φ= = 1 (hA) Rh t t q= = 1 h rh
Rh =1 (hA) [ C W]
rh =1 h [m C W]
2
Thermal resistance for convection
例题1-3一房屋的混凝土外墙的厚度为 δ 例题 一房屋的混凝土外墙的厚度为δ=150mm , 一房屋的混凝土外墙的厚度为 混凝土的热导率为λ 混凝土的热导率为λ=1.5W/(mK) ,冬季室外空气温 度为t 度为 f2=-10℃, 有风天和墙壁之间的表面传热系数为 ℃ h2=20W/(m2K),室内空气温度为 f1= 25℃,和墙壁之 ,室内空气温度为t ℃ 和墙壁之 间的表面传热系数为h 间的表面传热系数为 1=5 W/(m2K).假设墙壁及两 . 侧的空气温度及表面传热系数都不随时间而变化, 侧的空气温度及表面传热系数都不随时间而变化 , 求单位面积墙壁的散热损失及内外墙壁面的温度. 求单位面积墙壁的散热损失及内外墙壁面的温度. 解: 由给定条件可知,这是一个稳态传热过程. 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, 通过墙壁的热流密度,即单位面积墙壁的散 热损失为

热量传递主要有三种基本方式及导热对流和什么

热量传递主要有三种基本方式及导热对流和什么

热量传递主要有三种基本方式及导热对流和什么
热量传递的三种基本方式:热传导,热对流和热辐射。

1.热传导:通常也称为导热,是物体内部或相互接触的物体表面之间,由于分子、原子及电子等微观粒子的热运动而产生的热量传递现象。

导热依赖两个基本条件:一是必须有温差,二是必须直接接触(不同物体)或是物体内部传递。

2.热对流:是指由于流体的宏观运动,致使不同温度的流体相对位移而产生的热量传递现象,对流只能发生于流体中,且一定伴随着流体分子的不规则热运动产生的导热。

对流换热按流动的起因不同(流动的驱动力不同)分为自然对流和强迫对流两种。

自然对流是由于温差引起的流体不同部分的密度不同而自然产
生上下运动的对流换热。

因此,有温差不一定能发生自然对流,还应考虑表面的相对位置是否能形成因温度差导致的密度差引起的流体
运动。

当固体表面的温度高于环境的空气温度时,该表面上方的空气受热后密度变小,自由上升,从而发生自然对流换热。

在表面下方,紧挨表面的空气受热后密度变小,由于受到阻挡积聚在表面底下,难以产生空气的自由运动,从而没有自然对流换热的发生。

而表面的下方,空气受冷后自由下沉,则可以发生自然对流换热。

强迫对流则是流体在外力的推动作用下流动所引起的对流换热。

强迫对流换热程度比自然对流换热剧烈得多,当流体发生相变的时候,对流换热则分别称为沸腾换热和凝结换热。

3.热辐射,热辐射不需要任何中间介质而远距离传播,并且在传播过程中有热能-辐射能-热能的能量形式转换。

化工原理课件-热量传递的基本理论

化工原理课件-热量传递的基本理论

、 滞导•流滞流和动流和对,内湍流沿层流 传壁部 流:之 热面分 体流间 同法热 的体, 时向阻温呈热 起没很度滞传 作有小差流,极传小热。速度极快,
用质,点热的阻移较动小和混合温,度即
• 由上分析可知,
。 变没式化有仅缓对是慢流热传传热导,。传 因热 为方 液
• 在对流传热时,
体导热系数小,因此热
接触面上的温度。
解:由式(2-6)可得
W / m2
兰州石化职业技术学院
t
t1
t2
t3
t4
x
兰州石化职业技术学院
• 表2-1 各层温度降和热阻
• 可见,在多层平壁稳定热传导过程中,各层平壁的温度 差与其热阻成正比,哪层热阻大,哪层的温度差一定 大。
兰州石化职业技术学院
2.圆筒壁的稳定热传导
• 圆筒壁的导热与平壁导热的不同之处在于圆筒壁的传热 面积和热通量不再是定值,而是随半径而变化。
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化工保温材料
玻璃棉 导热率 0.03489 0.06978
W/m.K
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• 保温材料外 层还要有保 护层:
• 镀锌铁皮等
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聚苯乙烯泡沫板 导热率0.04185W/m.K
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离心玻璃棉
• 是将处于熔融状态的玻璃用离心喷吹法工艺进行 纤维化喷涂热固性树脂制成的丝状材料,再经过 热固化深加工处理,可制成具有多种用途的系列 产品。
1 ln 75 1 ln 125
1
1
25 51 75
ln 75 1 ln 125
=1.64
51 25 1 75
• λ较小的材料放内层热损失较小。
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热量传递的基本方式

热量传递的基本方式
热量传递存在三种基本方式:热传导、热对流与热辐射。热传导是物体内部或相互接触物体间由于微观粒子热运动而产生的热量传递,其特点包括平壁两表面温度均匀恒定、温度只沿垂直于壁面方向变化等,基本计算式涉及热流量、材料的热导率及平壁的导热热阻。热对流则是由流体宏观运动引起的热量传递,仅发生在流体中,并伴随导热现象,对流换热的基本计算式采用牛顿冷微观粒子热运动而向外发射辐射能的现象,所有温度大于0 K的物体都能发射和吸收热辐射,其特点包括不依赖中间媒介、双向传递等,热辐射的波长范围广泛,但在常见温度范围内主要集中在紫外线、可见光和红外线三个波段。

传热学知识点

传热学知识点

传热学主要知识点1.热量传递的三种基本方式。

热量传递的三种基本方式:导热(热传导)、对流(热对流)和热辐射。

2.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 在引力场下单纯的导热一般只发生在密实的固体中。

3.对流(热对流)(Convection)的概念。

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。

4对流换热的特点。

当流体流过一个物体表面时的热量传递过程,它与单纯的对流不同,具有如下特点:a 导热与热对流同时存在的复杂热传递过程b 必须有直接接触(流体与壁面)和宏观运动;也必须有温差c 壁面处会形成速度梯度很大的边界层 5.牛顿冷却公式的基本表达式及其中各物理量的定义。

[]W )(∞-=t t hA Φw []2m W )( f w t t h AΦq -==6. 热辐射的特点。

a 任何物体,只要温度高于0 K,就会不停地向周围空间发出热辐射;b 可以在真空中传播;c 伴随能量形式的转变;d 具有强烈的方向性;e 辐射能与温度和波长均有关;f 发射辐射取决于温度的4次方。

7.导热系数, 表面传热系数和传热系数之间的区别。

导热系数:表征材料导热能力的大小,是一种物性参数,与材料种类和温度关。

表面传热系数: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。

影响h因素:流速、流体物性、壁面形状大小等。

传热系数:是表征传热过程强烈程度的标尺,不是物性参数,与过程有关。

常温下部分物质导热系数:银:427;纯铜:398;纯铝:236;普通钢:30-50;水:;空气:;保温材料:<;水垢:1-3;烟垢:。

8.实际热量传递过程:常常表现为三种基本方式的相互串联/并联作用。

9.复杂传热过程Upside surface: adiabaticDownside surface: adiabatic xai LL2L A/A/A/第一章导热理论基础1傅立叶定律的基本表达式及其中各物理量的意义。

工程热力学与传热学(英文) 第8章 热量传递的基本方式

工程热力学与传热学(英文) 第8章 热量传递的基本方式
Heat Transfer
--- Chapter 8 Basic Modes of
Heat Transfer ---
Chapter 8 Basic Modes of Heat Transfer
Contents


Conduction heat transfer and Fourier’s law of onedimensional steady state heat-conduction Convection heat transfer and Newton’s law of cooling Radiation heat transfer and Stefan-Boltzmann Law Heat transfer processes
Heat transfer
• To tell how long it takes to reach this equilibrium condition
(需要多长时间达到平衡状态, 即热传播的速率)
• To predict the temperature of both the bar and the water as a function of time.(钢棒和水的温度随时间的变化规律)
8-3 Radiation(热辐射)
8-3-1 Some definitions(热辐射的有关概念)
1. 辐射:是指物体受某种因素的激发而向外发射 辐射能的现象。
受热,电子碰撞, 光照,化学反应等
According to electromagnetic theory(电磁理论) The propagation of thermal radiation takes place in the form of electromagnetic wave. (辐射能是由电磁波传输的能量)
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第八章 热量传递的基本方式英文习题1. Heating of a copper ballA 10-cm-diameter copper is to be heated from 100℃ to an average temperature of 150℃ in 30 minutes. Taking the average density and specific heat of copper in this temperature range to be ρ=8950 kg/m 3 and C p =0.395 kJ/kg.℃, respectively. Determine (a) the total amount of heat transfer to the copper ball; (b) the average rate of heat transfer to the ball; (c) the average heat flux.2. Heating of water in an electric teapotteapot1.2 kg of liquid water initially at 15℃ to be heated to 95℃ in aequipped with a 1200 W electric heating elementinside(Figure.8-2).The teapot is 0.5 kg and has an average specific heat of 0.7kJ/kg.℃. Taking the specific heat of water to be 4.18 kJ/kg.℃ and disregarding any heat loss from the teapot, determine how long itwill take for the water to be heated. 3. Heat loss from heating ducts in a basementA 5-m-long section of an air heating system of a house passes through an unheated space in the basement (Fig.8-2). The cross-section of the rectangular duct of the heating system is 20 cm×25 cm. Hot air enters the duct at 100 kPa and 60℃ at an average velocity of 5m/s. The temperature of the air in the duct drops to 54℃ as a result of heat loss to the cool space in the basement. Determine the rate of heat loss from the air in the duct to the basement understeady conditions. Also, determine the cost of this heat loss per hourif the house is heated by a natural gas furnace that has anefficiency of 80 percent, and the cost of the natural gas in thatarea is$0.60/therm (1therm=105.500 kJ). 4. The cost of heat loss through the roofThe roof of an electrically heated home is 6 m long, 8 m wide, and 0.25 m thick, and is made of a flat (Fig. 8-3). layer of concrete whose thermal conductivity is λ=0.8 W/m.℃On a certain winter night, the temperature of the inner andthe outer surfaces of the roof are measured to be about 15℃ and 4℃,respectively, for a period of 10 hours. Determine (a) the rateof heat loss through the roof that night and (b) the cost of that heatloss to the home owner if the cost of electricity is $0.08./kWh.5. Measuring the thermal conductivity of amaterialA common way of measuring the thermal conductivity of a material is to sandwich an electric thermofoil heater between two identical samples of the material, as shown in Fig. 8-4. The thickness of the resistance heater, including its cover, which is made of thin silicon rubber, is usually less than 0.5mm. A circulating fluid such as tap water keeps the exposed ends of the samples at constant temperature. The lateral surfaces of the samples are well insulated to ensure that heat transfer through the samples is one-dimensional. Two thermocouples are embedded into each sample some distance L apart, and a differential ther mometer reads the temperature drop ΔT across this distance along each sample. WhenFIGURE 8-1FIGURE 8-2FIGURE 8-3steady operating conditions are reached, the total rate of heat transfer through both samples becomes equal to the electric power drawn by the heater, which is determined by multiplying the electric current by the voltage.In a certain experiment, cylindrical samples of diameter 5cm and length 10cm are used. The two thermocouples in each sample are placed 3cm apart. After initial transients, the electric heater is observed to draw 0.4A at 110V, and both differential thermometers read a temperature difference of 15℃. Determine the thermal conductivity of the sample.6. Measuring convection heat transfer coefficientA 2-m-long, 0.3-cm-diameter electrical wire extends across a room at 15℃, as shown in Fig 9-5. Heat is generated in the wire as a result of resistance heating, and the surface temperature of the wire is voltage measured to be 152℃ in steady operation. Also, thedrop and electric current through the wire are measured tobe 60V and 1.5A, respectively. Disregarding any heat transfer byradiation, determine the convection heat transfer coefficient for heattransfer between the outer surface of the wire and the air in the room.7. Radiation effect on thermal comfortIt is a common experience to feel “chilly” in winter and “warm” in summer in our homes even whe n the thermostat setting is kept the same. This is due to the so called “radiation effect” resulting from radiation heat exchange between our bodies and the surrounding surfaces of the walls and the ceiling.all times. Consider a person standing in a room maintained at 22℃ atThe inner surfaces of the wall, floors, and the ceiling of the houseare observed to be at an average temperature of 10℃ in winter and25℃ in summer. Determine the rate of radiation heat transfer betweenthis person and the surrounding surfaces if the exposed surface areaand the average outer surface temperature of the person are 1.4m 2 and30℃, respectively (Fig.8-5).8. Heat transfer between two isothermal platesConsider steady heat transfer between two large parallel plates at constant temperatures of T 1=300K and T 2=200K that are L=1cm apart, as shown in Fig 8-5. Assuming the surfaces to be black (emissivity ε=1), determine the rate of heat transfer between theplates per unit surface area assuming the gap between the plates is(a)filled with atmospheric, (b) evacuated, (c) filled with urethaneinsulation, and (d) filled with superinsulation that has an apparentthermalconductivity of 0.00002 W/m.℃.工程热力学与传热学第八章 热量传递的基本方式 习题 习 题 FIGURE 8-4FIGURE 8-5FIGURE 8-61.试说明热传导,热对流和热辐射三种热量传递基本方式之间的联系与区别。

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