工程传热学第二讲热量传递的三种基本方式

（3）流动的成因（自然对流或强制对流）； （4）物体表面的形状、尺寸； （5）换热时流体有无相变（沸腾或凝结）。
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表1 一些表面传热系数的数值范围
对流换热类型 空气自然对流换热 水自然对流换热 空气强迫对流换热 水强迫对流换热
水沸腾 水蒸气凝结
表面传热系数 h (W /( m2K) ) 1～10
物性参数
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例：一维稳态无限大平板的导热
稳态过程：温度不随时间变化的热量传递过程
※ 非稳态过程：温度随时间变化的热量传递过程
※ 无限大平板：对于长度和宽度远远大于厚度的长方体。
q
tw1
tw2
t
/
A
tw1
tw2
t
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三、热阻分析法
1.自然界一切转移过程：
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过程的转移量
过程的动力 过程的阻力
2.电量转移过程： I U R
I
U1
R
U2
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I
3.热量转移过程：
I U
U1
R
U2
R
tw1
R
tw2
t R
R
A
导热热阻，单位为 K /W
q
tw1
RA
tw2
q
t RA
RA
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面积热阻，单位为 (m2 K) /W
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§2 对流
的流体流动
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三、牛顿冷却公式
q h t
※ t tw t f 0
※
称为表面传热系数
h 单位是W /(m2 K)
非物性参数
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四、表面传热系数的影响因素
h 的大小反映对流换热的强弱，与以下因素有关：
（1）流体的物性（导热系数、粘度、密度、比热 容等）；
（2）流体流动的形态（层流、紊流）；
200～1000 10～100
100～15000 2500～35000 5000～25000
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五、热阻分析法
Aht
tw tf 1
tw t f R
tw
Ah
tf
R
※ R 1
Ah
称为对流换热热阻，单位为 K /W
q
q ht
tw t f 1
tw t f RA
tw
h
一、定义
1.对流：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。
2.对流换热：当流体流过一个物体表面时的热量传递过程。
二、分类
无相变对流
1.有无相变：
凝结和沸腾对流
自然对流 ——由密度差引起的
2.成因：
强制对流 ——由泵、风机等压力设备引起
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tf
RA
※
RA
1 h
称为对流换热面积热阻，单位为 (m2 K) /W
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§3 辐射
一、定义
1.辐射：
以电磁波形式传递能量的现象。
2.热辐射：
由热运动产生的，以电磁波形式传递能量的现象。
二、黑体和实际物体发出辐射能
1.黑体：
能吸收投入到其表面上的所有热辐射的物体。
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2.四次方定律（黑体）：
AT 4
——斯忒藩—玻耳兹曼常数，又称为黑体辐射常数，
5.67×10-8 W/(m2K4)；
T ——绝对温度，K。
3.实际物体：
AT 4
——黑度（又称发射率）。
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三、辐射换热
1.定义: 物体间靠热辐射进行的热量传递。
高温物 体
低温物 体
第一章 热量传递的三种基本方式
§1 导热
一、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。
1.条件： 无相对位移（必须直接接触）
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2.微观机理
气体 ——分子的热运动 金属固体 ——自由电子的热运动 非金属固体 ——晶格的振动
2.特性：※可在真空中传播
※有能量转换
3.黑体间的辐射换热
以无限靠近的黑体平板为例： A (T14 T24 )
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4.实际物体的辐射换热
以无限靠近的实际平板为例： s A (T14 T24 ) s ——系统黑度
5.大空间小物体辐射换热
1A1 (T14 T24 )
下角标1——小物体
液体 ——介于气体和固体之间
二、傅利叶定律
（一维）
单位时间内通过的导热热量与温度变化率及 传热面积成正比。
A
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dt dx
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热流量
A dt
dx
热流密度 q dt
A dx
W
W / m2
※负号：热量传递方向与温度升高方向相反
称为导热系数 单位为W /(m K)
※ 表征材料导热性能优劣