工程热力学复习2 传热学8 -11章..

第二篇 传热学

第八章 热量传递的基本方式

热量传递有三种基本方式:热传导，热对流，热辐射。

8－1 热传导

在物体内部或相互接触的物体表面之间，由于分子、原子及自由电子等微观粒子的热运动而产生的热量传递现象。

大平壁的一维稳态导热

特点：1.平壁两表面维持均匀恒定不变温度；2.平壁温度只沿垂直于壁面的方向发生变化；3.平壁温度不随时间改变；

4.热量只沿着垂直于壁面的方

向传递。

【热流量】：单位时间导过的热

量,W

δλ21w w t t A -=Φ λ: 材料的【热导率（导热系

数）】：表明材料的导热能力，W/(m·K)。

【热流密度】 q :单位时间通过单位面积的热流量

δλ21w w t t A q -=Φ=

λ

λδ

δλR t t A t t t t A w w w w w w 212

12

1-=-=-=Φ

λδλA R =称为平壁的【导热热阻】，表示物体对导热的阻力，单位为K/W 。 8－2 热对流

热对流:由于流体的宏观运动使不同温度的流体

相对位移而产生的热量传递现象。

【对流换热】:流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】:

Φ = Ah (t w – t f ) q = h (t w – t f )

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/(m 2⋅K)。

【对流换热热阻：】

h

f w f w f w R t t Ah t t t t Ah -=-=-=Φ1)(

Ah R h 1=称为对流换热热阻，单位为 W/K 。 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（热导率、粘度、密度、比热

容等）；

（2）流体流动的形态（层流、紊流）；

（3）流动的成因（自然对流或受迫对流）；

（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）。

8－3 热辐射

辐射现象的两种理论 电磁理论与量子理论 电磁波的数学描述：v c λ=

c — 某介质中的光速, n c c 0=

80103⨯=c m/s 为真空中的光速;

n 为介质的折射率。

λ — 波长, 常用μm 为单位, 1μm = 10-6 m 。 ν — 频率, 单位 1/s 。

电磁波的波谱：

γ 射线：λ < 5×10-5 μm

X 射线： 5×10-7 < λ < 5×10-2 μm

紫外线： 4×10-3 < λ < 0.38 μm

可见光： 0.38 < λ < 0.76 μm

红外线： 0.76 < λ < 103 μm

无线电波： λ > 103 μm

微波： 103<λ < 106 μm

微波炉就是利用微波加热食物，因微波可穿透塑料、玻璃和陶瓷制品，但会被食物中水分子吸收，产生内热源，使食品均匀加热。

【热辐射】由于物体内部微观粒子的热运动而使物体向外发射辐射能的现象。

日常生活热辐射的波长主要在0.1μm 至100μm 之间,包括部分紫外线、可见光和部分红外线三个波段。

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。

（2）所有实际物体都具有吸收热辐射的能力，

（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。

【辐射换热】：以热辐射的方式进行的热量交换。

辐射换热的主要影响因素：（1）物体本身的温度、表面辐射特性； （2）物体的大小、几何形状及相对位置。

8－4 传热过程

（1）左侧的对流换热

1

111

111111)(Rh t t Ah t t t t Ah f w f w f w -=-=-=Φ

（2）平壁的导热

λ

λδ

δλR t t A t t t t A w w w w w w 212

12

1-=-=-=Φ

（3）右侧的对流换热

2

222222211)(Rh t t Ah t t t t Ah f w f w f w -=-=-=Φ

在稳态情况下，以上三式的热流量相同，可得

k f f h h f f f f R t t R R R t t Ah A Ah t t 212121212111-=++-==+-=Φλλδ

式中21h h k R R R R ++=λ，R k

称为【传热热阻】。 【传热系数】 21111

h h k ++=λδ 单位为

W/(m 2·K)

通过单位面积平壁的【热流密度】为 21212111)(h h t t t t k q f f f f ++-=

-=λδ

第九章导热

9-1导热理论基础

1. 导热的基本概念

（1）【温度场】在 时刻，物体内所有各点的温度分布称为该物体在该时刻的温度场。一般温度场是空间坐标和时间的函数。

【非稳态温度场】：温度随时间变化的温度场，其中的导热称为非稳态导热。

【稳态温度场】：温度不随时间变化的温度场，其中的导热称为稳态导热。

t =f (x,y,z) 0

一维温度场t =f(x,τ) t =f (x)

二维温度场t =f(x,y,τ) t = f(x,y)

三维温度场t =f (x,y,z,) t =f(x,y,z)

（2）等温面与等温线

在同一时刻，温度场中温度相同的点连成的线或面称为等温线或等温面。等温面上任何一条线都是等温线。如果用一个平面和一组等温面相交, 就会得到一组等温线。温度场可以用一组等温面或等温线表示。

等温面与等温线的特征：

同一时刻，物体中温度不同的等温面或等温线不能相交；在连续介质的假设条件下，等温面（或