第八章 第四节传热学讲稿
传热学(全套课件666P) ppt课件
§1-3 传热过程和传热系数
一、传热过程 1 、概念
热量由壁面一侧的流体通过壁面传到 另一侧流体中去的过程称传热过程。
2 、传热过程的组成 传热过程一般包括串联着的三个环节组成， 即：
① 热流体 → 壁面高温侧； ② 壁面高温侧 → 壁面低温侧； ③ 壁面低温侧 → 冷流体。 若是稳态过程则通过串联环节的热流量相同。
二、对流
1 、基本概念
1) 对流：是指由于流体的宏观运动，从而使 流体各部分之间发生相对位移，冷热流体 相互掺混所引起的热量传递过程。 对流仅发生在流体中，对流的同时必伴随 有导热现象。
2) 对流换热：流体流过一个物体表面时的 热量传递过程，称为对流换热。
2 、对流换热的分类
1）根据对流换热时是否发生相变分：有
第一章
绪
论
§1-0 概 述
一、基本概念
❖ 1 、传热学 ❖ 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； ❖ 2)物物体。
2 、热量传递过程 根据物体温度与时间的关系，热量传递过程 可分为两类：
t f1 tw1
Ah 1
tw1 tw2 A /
t w 2 t f 2 Ah 2
（d） （e） （f）
三式相加，整理可得:
A(t f 1 t f 2 )
1 1
h1 h2
也可以表示成:
（1-10）
A(tkf1tf2)A k t （1-11）
式中， k称为传热系数，单位为
。
W/ m2K
⑤热辐射现象仍是微观粒子性态的一种宏 观表象。
⑥ 物体的辐射能力与其温度性质有关。这 是热辐射区别于导热，对流的基本特点。
传热学
dA d
又称余弦定律 3) 黑体辐射法向方向最大，切线方向为零
27
《传热学》讲义 5 黑体定向辐射强度与辐射力之间的关系
d() I cos
dA d
Eb
d ( dA
)
Ib
cos
d
I b cos sin d d
2
2
I b 0
d 0
cos sin d
Ib
3. 物体表面的发射率取决于物质种类、表面温度和表面状况。 这说明发射率只与发射辐射的物体本身有关，而不涉及外 界条件。
45
《传热学》讲义
8-4 实际物体对辐射能的吸收与辐射的关系
• 为什么要研究实际物体吸收特性？ 通过热辐射交换热量 辐射与吸收之间的收支情况
• 吸收特性与辐射特性之间有什么关系？ 黑体 实际物体
37
《传热学》讲义
三 实际物体的定向辐射强度
实际物体
• IIb 同温度
• 与有关 1 定向发射率 （）
I Ib
• （）：0～1 • 一般与有关
• 漫射表面
38
《传热学》讲义 2 实际物体定向发射率 （）的变化规律
金属导体 • 0～30º，（）常数 • 然后随增大而增大 • 接近90º时急剧减小
黑体？
41
4 影响、、的因素
《传热学》讲义
• 仅仅取决于物体自身，与外界无关 物体的种类 物体表面温度 物体表面状况：氧化与否、光滑程度等
• 表8-2 注意温度范围
42
四 小结和说明
《传热学》讲义
对应于黑体的辐射力Eb，光谱辐射力Eb和定向辐射强度I， 分别引入了三个修正系数，即：发射率，光谱发射率( )和定
第八章——传热学课件PPT
（1）所研究的表面是漫射表面；
（2）所研究表面向外发射的辐射热流密度是均匀的。
• 在这两个假定下，当物体的表面温度及发射率的改变 时，只影响到该物体向外发射的辐射能的大小，而不 影响辐射能在空间的相对分布，因而不影响辐射能落 到其他表面的百分数，即不影响角系数的大小。这样， 角系数就是一个仅与辐射表面间相对位置有关，而与 表面特性无关的纯几何量，从而给计算带来极大的方 便。
• 考虑如图所示的表面1对表面2的角系数。由于 从表面1上发出的落到表面2的总能量，等于落 到表面2上各部分的能量之和，于是有
A1Eb1 X 1,2 A1Eb1 X 1,2a A1Eb1 X 1,2b
2a
2b
• 所以，有 X 1,2 X 1,2a X 1,2b
1
• 如果把表面2进一步分成
若干小块，则仍有
• 实际工程问题虽然不一定满足这些假设，但由此造成 的偏差一般均在计算允许的范围之内，因此这种处理 问题的方法在工程中被广泛采用。本书为讨论方便， 在研Байду номын сангаас角系数时把物体作为黑体来处理。但所得到的 结果对于漫射的灰体表面也适用。
角系数的性质
• 角系数的相对性 • 角系数的完整性 • 角系数的可加性
角系数的相对性
第八章 辐射换热的计算
• 本章讨论物体间辐射换热的计算方法，重点是 固体表面间辐射换热的计算。
• 首先讨论辐射换热计算中的一个重要几何因 子——角系数的定义、性质及其计算方法；
• 然后介绍由两个表面及多个表面所组成系统的 辐射换热计算方法。
• 此基础上总结辐射换热的强化及削弱方法。
• 最后对位于容器及设备壳体内的烟气的辐射换 热特性及烟气与壳体间的辐射换热计算方法作 简要的讨论。
传热学基本知识PPT课件
Qt1t2t3 t1t4
R1R2R3
R
通过各层的导热量相同， 各层导热所遵循的规律相同
2021
29
传热学基本知识
热传导
4、导热计算 3）单层圆筒壁的稳定热传导
特点：单层圆筒壁的导热面积不是常量，随圆
筒半径而变、同时温度也只是随半径而变。
Q t1 t2 R
t
A均
A均=2πr均L
r均
r2 r1 ln r2
导热分为两类
稳定导热：温度不随时间而变化的导热 不稳定导热：温度随时间而变化的导热
知识回顾
2021
23
传热学基本知识
热传导
2、傅里叶导热定律
热传导的速率与垂直于热流方向的表面积成正比，与壁面两侧的温差成正比，与壁厚成反比。
QAt1t2
q
Q A
t
Q
t
t R
A
Q 导热量，传热速率 , W;
导热动力 导热阻力
自然对流
泡状沸腾或泡核沸腾（传热系数大）
膜状沸腾
2021
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蒸汽冷凝时的对流传热
蒸汽冷凝的对流传热
蒸汽是工业上最常用的热源，在锅炉内利用煤燃烧 时产生的热量将水加热汽化，使之产生蒸汽。蒸汽在饱 和温度下冷凝成同温度的冷凝水时，放出冷凝潜热，供 冷流体加热。
2021
37
蒸汽冷凝时的对流传热
(1) 蒸汽冷凝的方式
t t1t2 l n t1 t2 2021
当⊿t1/⊿t2＜2时
⊿t=(⊿t1+⊿t2)/2
15
（2）双侧变温时的平均温度差
并流
逆流
错流
折流
①并流时的(对数)平均温度差
传热学讲义
A
dx
W m 2
称Fourier（傅立叶）定律
t
dx
dt 0
Q
x
一维稳态平板内导热
：热流量，单位时间传递的热量[W]； q：热流密度，单位时间通过单位面积传递的热量； A：垂直于导热方向的截面积[㎡]；
：导热系数（热导率）[W/( m K)]
(5) 导热系数 表征材料导热能力的大小，是一种物性参数，与
(3) 辐射换热：物体间靠热辐射进行的热量传递，它 与单纯的热辐射不同，就像对流和对流换热一样。 (4) 辐射换热的特点
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
0
tw1
φ
A
x
tw2
导热热阻的图示
2 对流（热对流）(Convection)
⑴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。
(2) 对流换热：当流体流过一个物体表面时的热量传递过程， 他与单纯的对流不同，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
（7）黑体辐射的控制方程： Stefan-Boltzmann (斯特藩-波尔兹曼)定律
AT 4
q T 4
σ——黑体辐射常数，5.67×10-8 W/(㎡·K4)
传热学课件讲义
2020/12/15
二、基本概念
1、温度场（Temperature field） 指某一瞬时物体内各点的温度分布状态。温度是标量，温度场是时间
和空间的函数，也是标量场。 在直角坐标系中：； 在柱坐标系中：； 在球坐标系中：。
根据温度场表达式，可分析出导热过程是几维、稳态或非 稳态的现象，温度场是几维的、稳态的或非稳态的。
传热学
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第一章 导热理论基础
绪论 §１ 基本概念和傅里叶定律 §２ 导热系数 §3 导热微分方程式 §４ 导热过程的单值性条件
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绪论
一、传热学的研究内容
热量传递的具体方式、传热速率大小及其影响因素。 ⑴传热的三种基本方式及各自的规律； ⑵工程中实际传热过程的规律； ⑶提出控制传热（强化传热和削弱传热）的基本方法。 工程热力学从理论上分析热力系统的状态、能量传递 和迁移的多少以及系统的变化方向与性能的好坏。但是， 能量是以何种方式传递和迁移？传递和迁移的速率如何？ 以及能量状态随时间和空间的分布如何？热力学都没有 给予回答。
二、传热学的研究方法
传热学的研究方法主要有：理论分析方法；实验研究方法；比拟(类比) 方法；数值计算方法
理论分析方法
将所研究问题的基本物理特征和具体规律用一个理想化的数学模型表述 出来，并选择适当的数学方法进行求解。常用的数学解析方法一般可分 为精确解法(即直接求解常微分方程或者偏微分方程)和积分方程近似解法 两大类。
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导热过程的单值性条件
一、单值性条件
导热问题的单值性条件通常包括如下四项：
几何条件：表征导热物体的几何形状和大小（属于三维，二维或 一维问题）；
物理条件：说明导热系统的物理特性（即物性量和内热源的特 点）；
传热学课件课件
案例分析：结合具体案例，分析传热学在工程实践中的应用
实验结果讨论：对实验结果进行讨论，提出改进意见和建议
建筑节能设计
传热学在建筑节能设计中的应用
建筑围护结构保温隔热技术
建筑围护结构隔热通风技术
建筑围护结构遮阳技术产中的传热问题
钢铁生产中的传热问题
石油化工生产中的传热问题
导热
导热方式：固体导热、液体导热、气体导热
导热应用：保温、传热、散热等
导热定义：物质内部热量传递的过程
导热原理：温度梯度、热流密度、热传导系数
对流
对流换热影响因素：对流换热与流体的物理性质、流速、流向、传热表面的形状和大小等因素有关。
定义：对流是指热量通过流体媒质的运动从一个地方传递到另一个地方的过程。
应用领域：传热学基本方程与计算方法在能源、化工、机械、航空航天等领域有着广泛的应用
数值模拟技术
数值模拟技术的基本原理
传热学基本方程的建立
数值模拟方法的选择与实现
数值模拟技术的应用与案例分析
实验设计思路与目的
实验目的：通过实验操作，加深对传热学原理的理解，掌握传热学实验技能
实验设计思路：针对传热学原理，设计合理的实验方案，包括实验装置、操作步骤、数据采集与分析等
原理：当流体受到外部热源加热时，其温度会升高，密度会减小，从而产生向上的浮力。同时，周围较冷的流体密度较大，会下沉。这种冷热流体的交替运动形成了对流。
对流换热应用：对流换热在能源、化工、建筑等领域有广泛应用，如锅炉、核反应堆、空调系统等。
辐射
内容1：定义
内容2：原理
内容3：影响因素
内容4：应用
复合传热
汇报人：
,a click to unlimited possibilities
传热学课件课件
传热学课件引言传热学是研究热量传递规律的学科，是工程热力学和流体力学的重要分支。
在实际工程应用中，传热问题无处不在，如能源转换、化工生产、建筑环境等领域。
因此，掌握传热学的基本原理和方法，对于工程技术人员来说具有重要意义。
本文将简要介绍传热学的基本概念、原理和方法，并探讨其在工程实际中的应用。
一、传热学基本概念1.热量传递方式热量传递方式主要包括三种：导热、对流和辐射。
（1）导热：热量通过固体、液体或气体的分子碰撞传递，其传递速率与物体的导热系数、温度差和物体厚度有关。
（2）对流：热量通过流体的宏观运动传递，其传递速率与流体的流速、密度、比热容和温度差有关。
（3）辐射：热量以电磁波的形式传递，其传递速率与物体表面的温度、发射率和距离有关。
2.传热方程传热方程是描述热量传递规律的数学表达式，主要包括傅里叶定律、牛顿冷却公式和斯蒂芬-玻尔兹曼定律。
（1）傅里叶定律：描述导热过程中热量传递的规律，公式为Q=-kA(dT/dx)，其中Q表示热量传递速率，k表示导热系数，A表示传热面积，dT/dx表示温度梯度。
（2）牛顿冷却公式：描述对流过程中热量传递的规律，公式为Q=hA(TwTf)，其中Q表示热量传递速率，h表示对流换热系数，Tw 表示固体表面温度，Tf表示流体温度。
（3）斯蒂芬-玻尔兹曼定律：描述辐射过程中热量传递的规律，公式为Q=εσA(T^4T^4)，其中Q表示热量传递速率，ε表示发射率，σ表示斯蒂芬-玻尔兹曼常数，T表示物体表面温度。
二、传热学原理和方法1.传热问题的分类传热问题可分为稳态传热和非稳态传热两大类。
（1）稳态传热：系统内各部分温度不随时间变化，热量传递速率恒定。
（2）非稳态传热：系统内各部分温度随时间变化，热量传递速率随时间变化。
2.传热分析方法（1）解析法：通过对传热方程的求解，得到温度分布和热量传递速率。
适用于简单几何形状和边界条件的问题。
（2）数值法：采用数值离散化方法求解传热方程，适用于复杂几何形状和边界条件的问题。
传热学第八章
8. 凝结与沸腾换热8.1 知识结构1． 凝结换热（膜状凝结，珠状凝结，影响因素）；2． 沸腾换热（气泡生成条件，大容器及管内沸腾现象，影响因素）。
8.2 重点内容剖析 8.2.1 相变换热与非相变换热的对比换热形式： 单相 相变 交换热量： （显热mc Δt ） （潜热mr ）相对单位质量热容量： 1 ~100 ⇒ 介质流量 m ↓ 相对表面传热系数： 1 ~10 ⇒ 换热面积A ↓8.2.2 凝结换热现象蒸汽−→−<st t 液体——凝结蒸汽−−→−<swtt 壁面上凝结——凝结换热 膜状凝结——凝结液在壁面上铺展成膜 珠状凝结——凝结液在壁面上凝聚成液珠h 珠>>h 膜(表面改性技术)8.2.3 膜状凝结分析解及实验关联式 一. 努谢尔特假设：（1）纯净蒸汽层流液膜； （2）常物性；（3）蒸汽是静止的，气液界面上无对液膜的粘滞应力；（4）液膜的惯性可以忽略； （5）汽液界面上无温差；（6）膜内温度分布是线性的，即认为液膜内的热量转移只有导热而无对流作用； （7）液膜的过冷度可以忽略；（8）相对于液体密度，蒸汽密度可忽略不计； （9）液膜表面平整无波动。
二. 膜状凝结数学描述 简化后的微分方程：1. 动量方程(重力与粘性力平衡)：022=+g dyu d l lρη (8-1)2. 能量方程(膜层只有导热)022=dyt d (8-2)3. 边界条件：y=0 时，u=0，t=t w (8-3) y=δ 时，s t t dydu ==,0δ(8-4)三. 分析解1. 竖壁层流分析解（膜层Re<1600）（求解过程参见参考文献[1]附录4）()[]4/14123Pr 943.0943.0GaJa c t t c gl Nu w s =⎥⎦⎤⎢⎣⎡⋅-⋅=ληγν (8-5) 式中：Ga ——伽利略准则（重力/粘性力） Ja ——雅各布准则（潜热/显热） 2. 水平圆管的层流膜状凝结分析解：()[]4/14123Pr 729.0729.0GaJa c t t c gd Nu w s =⎥⎦⎤⎢⎣⎡⋅-⋅=ληγυ (8-6)3. 球表面的层流膜状凝结分析解：()[]4/14123Pr 826.0826.0GaJa c t t c gd Nu w s =⎥⎦⎤⎢⎣⎡⋅-⋅=ληγυ (8-7)定性温度：膜层平均温度()2/w s t t +特征尺度（伽里略）：竖壁：壁高l横管、球：外经d对比分析可见，当l/d=50时，横管的平均表面传热系数是竖管的两倍。
第8章热量传递方式
(3)流体与固体表面间的热量传递是导热和热对流两 种基本传热方式共同作用的结果。
机理：壁面处 流体的导热。
2020/6/11
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对流换热的分类
强迫对流换热
沸腾换热
自由对流换热
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凝结换热
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对流换热的Newton冷却定律
= Ah(tw – tf)； q = h(tw – tf)
正比；
与平壁厚度 成反比；
与平壁材料的导热性能有关。 热导率(thermal conductivity)，或称导热系数， W/(mK)：反映材料的导热能力, 热导率愈大， 材料导热能力愈强，是物性参数。
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11
热流密度q
单位时间通过单位面积的热量，或单位面积的 热流量，W/m2
q tw1 tw2
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。
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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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。
Fourier (1807) 在实验基础上，
加以理论概括；
tw1
一般称之为Fourier定律。
对如图所示的大平壁， Biot提出：
tw2
热流量
A
t w1
t w2
0
x
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10
Biot定律指出：
8传热学-第八章解析PPT课件
0, 1
1
镜体或白体：
1
透明体：
1
反射又分镜反射和漫反射两种
镜反射
2020年9月28日
漫反射
6
3. 黑体模型及其重要性
黑体：能吸收投入到其表面上的所有热辐射的物体，包 括所有方向和所有波长。即吸收比等于1的物体（绝对黑 体，简称黑体，black body） 重要性：研究黑体的意义在于，在黑体辐射的基础上， 把实际物体的辐射和黑体辐射相比较，从中找出其与黑 体辐射的偏离，然后确定必要的修正系数
从0到某个波长的波段的黑体辐射能
Eb(0) 0 Ebd
这份能量在黑体辐射力中所占的百分数为：
可查
F b (0 )0E T b 4 d0 c e 1 c ( 2/T T) 1 5 1d (T )f(T )表
f(T)称为黑体辐射函数，表示温度为T 的黑体所发射的辐射能 中在波段（0～）内的辐射能所占的百分数。
第八章 热辐射基本定律和辐射特性
2020年9月28日
能源工程系流的特点
其中，与热传导和热对流的主要区别是b和c
2020年9月28日
2
2. 从电磁波谱的角度描述热辐射的特性
2.1 传播速率与波长、频率间的关系 电磁波的传播速度： c = fλ= λ/T
式中：f — 频率，s-1; λ— 波长，μm
黑体是一种科学假想的物体，现 实生活中是不存在的。但却可以 人工制造出近似的人工黑体。
2020年9月28日
黑体模型（动画）
7
§8-2 黑体热辐射的基本定律
基本定律
Stefan-Boltzmann定律（辐射能与温度的关系） Planck定律（辐射能波长分布的规律） Lambert 定律（辐射能按空间方向的分布规律）
《传热学》第八章课件
漫射表面
灰体表面 漫射灰体表面或与黑体 处于热平衡
, , T , , T
T T
传热学 Heat Transfer
四、关于基尔霍夫定律和灰体的几点说明
1、根据基尔霍夫定律，物体的辐射能力越大，其 吸收能力也越大。换句话，善于辐射的物体必善于 吸收。
1、投射辐射 周围物体在单位时间内投 射到物体单位表面积上的辐射 能。用Q表示，单位W/m2 。 2、吸收比、反射比和透射比
被物体吸收、反射和透射的部分所占总投射辐 射的份额分别称为吸收比 、反射比 和透射比 。
Q Q
Q Q
Q Q
1
传热学 Heat Transfer
可见辐射 面积
dA
传热学 Heat Transfer
兰贝特定律是指定向辐射强度与方向无关的规 律，即：
I ( ) I 常量
dΦ( ) I cos dA d
服从兰贝特定律的表面称为漫射表面
黑体辐射在空间上的分布符合兰贝特定律，因 此，黑体辐射在半球空间上各个方向的定向辐射强 度相等，黑体表面必是漫射表面。 但是漫射表面不一定是黑体。
辐射换热： 通过相互辐射与吸收进行的热交换
辐射换热特点： 不需中间介质参与 伴有能量形式的变化 低温物体也向高温物体传热 计算所需变量： 辐射： 不同波长上辐射能量 全波段上辐射总能量 在不同方向辐射能量 投入能量 对某波长辐射的吸收 对全波段辐射的吸收
吸收：
传热学 Heat Transfer
吸收、反射和透射
4、黑体、白体和透明体
吸收比 = 1的物体称为黑体。
反射比 = 1的物体称为白体（或镜体）。
传热学基本知识ppt课件
传热学基本知识ppt课件目录•传热学概述•热传导基本知识•热对流基本知识•热辐射基本知识•传热过程与换热器设计•传热学实验方法与测量技术•传热学在工程领域应用案例01传热学概述传热学定义与研究对象传热学定义研究热量传递规律的科学，主要研究物体之间或物体内部热量传递的过程、机理和计算方法。
研究对象包括导热、对流换热和辐射换热三种基本传热方式，以及传热过程与热力学、流体力学、电磁学等学科的交叉问题。
01020304能源与动力工程建筑工程机械工程电子工程传热学应用领域涉及燃烧、锅炉、内燃机、汽轮机、航空发动机等领域的热量传递问题。
研究建筑物的保温、隔热、采暖、通风等热工性能，提高建筑能效。
解决电子设备散热问题，如计算机、手机、电子元器件等的冷却技术。
研究各种机械设备的热设计、热分析和热控制，如散热器、冷却系统、热交换器等。
理论分析实验研究数值模拟传热学研究方法通过建立数学模型和方程，对传热过程进行定量描述和预测。
通过实验手段测量传热过程中的各种物理量，验证理论分析和数值模拟的正确性。
利用计算机进行数值计算，模拟传热过程的详细情况，为优化设计和控制提供依据。
02热传导基本知识热传导定义及物理意义热传导定义物体内部或物体之间由于温度差异引起的热量传递现象。
物理意义热传导是热量传递的三种基本方式之一，对于研究物体的热行为和热设计具有重要意义。
热传导基本定律与公式热传导基本定律傅里叶定律，即单位时间内通过单位面积的热量与温度梯度成正比。
热传导公式Q = -kA(dT/dx)，其中Q为热量，k为热传导系数，A为传热面积，dT/dx为温度梯度。
热传导系数及其影响因素热传导系数定义表征材料导热性能的物理量，即单位时间、单位温度梯度下，通过单位面积的热流量。
影响因素材料的种类、温度、压力、湿度等都会对热传导系数产生影响。
例如，金属材料的热传导系数通常较高，而非金属材料的热传导系数较低。
03热对流基本知识热对流定义及物理意义热对流定义热对流是指热量通过流体的宏观运动而传递的过程。
传热学第四版第8章
Eb d
2
1
Eb d
1 1 2 E d E d Fb 02 Fb 01 b b 4 0 T 0
8-2黑体热辐射的基本定律
黑体辐射函数
1 Fb 0 4 T
T
0 5
0
Eb d
2
sin cosd I b
8-2黑体热辐射的基本定律
总结
黑体辐射力由斯忒藩-玻耳兹曼定律确定，正比于 热力学温度的四次方：Eb=σT4 黑体辐射能量按波长的分布服从普朗克定律 空间方向的分布服从兰贝特定律 维恩位移定律描述了黑体单色辐射力有个峰值， 与该峰值有对应的波长λm随温度升高λm向波长短 的方向移动
4
c1
5
4
系数， 5.67W / m 2 K 4
8-2黑体热辐射的基本定律
黑体在波长λ1至λ2区段所发射出的辐射能
黑体辐射力百分数
Fb 1
Eb Eb d Eb1 2
1 2
2
2
1
0
1 4 T Eb d
热辐射总能量 一部分吸收Qα，一部分反射Qρ， 一部分穿透Qτ 吸收比、反射比和穿透比的定义
Q Q Q 1 Q Q Q 1
吸收比 反射比 穿透比
8-1热辐射现象的基本概念ຫໍສະໝຸດ 从电磁波的角度描述热辐射的特性
固体或液体情况下
对固体或液体，辐射能在极短的距离内就被吸收完了， 可认为τ=0。金属导体的这一距离为1μm的数量级，大多 数非导电材料，这一距离小于1μm n θ
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辐射换热量计算
• 没有遮热板时两平板间的辐射换热量
q1, 2 Eb1 − Eb 2 = 1 1 + −1
ε
ε
• 有遮热板时两平板间的辐射换热量
q
' 1, 2
Eb1 − Eb 2 = 1 1 1 1 + − 1 + + − 1 ε ε ε ε
遮热板的效果
• 通过上面的计算可以看出：在上述情况下，加 遮热板后的辐射换热量较没加时减少了一半。 • 为使削弱辐射换热的效果更加明显，应尽量增 为使削弱辐射换热的效果更加明显， 加隔热板表面的辐射热阻， 加隔热板表面的辐射热阻，即要选用表面黑度 较小的材料作隔热板， 较小的材料作隔热板，这时就可得到更明显的 隔热效果。 隔热效果。 • 如在两个表面的发射率均为0.8的平行表面间插 入一块黑度为0.05的隔热板，可使辐射换热量 较原来较少27倍。 • 另外，当插入一块隔热板达不到削弱辐射换热 的要求时，可以采用多层隔热板。
复合换热量的计算
• 先按本章介绍的关系计算出物体间的辐射换热 量； • 然后将该换热量表示成牛的冷却公式的形式；
Φ r = hr A∆t
• 计算表面的复合换热量。
Φ = Ahc ∆t + Ahr ∆t = Aht ∆t
• 复 辐射的强化和削弱
• 工程上，根据不同情况需要对辐射换热予以强 化或削弱。 • 所谓强化辐射换热，即在一定的条件下，提高 所谓强化辐射换热，即在一定的条件下， 物体间的辐射换热量；而削弱辐射换热则是指， 物体间的辐射换热量；而削弱辐射换热则是指， 在一定的条件下减少物体间的辐射换热量。 在一定的条件下减少物体间的辐射换热量。 • 本节利用本章以前讨论的内容对强化或消弱辐 射换热的方法作一归纳，并举出一些工程应用 的实例。本节最后给出辐射换热表面传热系数 的定义及计算方法。
辐射换热的削弱
• 削弱辐射换热的主要途径有三种 （1）降低物体表面的发射率； （2）改变辐射面的相对位置以降低角系数； （3）在辐射表面之间安插隔热板 隔热板。 隔热板 • 所谓隔热板，是指插入两个辐射换热表面之间 所谓隔热板， 以削弱辐射换热的薄板 。
隔热板的工作原理
• 有两个相互平行的平板，已知两个平板的温度 分别为 T1 ,T2 ，黑度分别为ε1 , ε 2 ，且ε1 = ε 2 = ε • 在两平板之间插入一块薄金属板， T1 T3 T2 设金属薄板的温度为 T3 ，黑度为ε 3 ε1 ε 3 ε 2 且ε 3 = ε 1 = ε 2 = ε • 计算物体间的辐射换热量
辐射换热的强化
在一定温差下要强化两表面间的辐射换热，可 以采用两种方法 （1）增加换热表面的发射率 增加换热表面的发射率。采用此方法时， 增加换热表面的发射率 应注意首先增加对换热影响最大的那一个表面 的发射率。如空腔与内包物体间的辐射换热， 此时增加内包物体的表面发射率比增加空腔物 体的表面发射率效果要明显。特别是当两个物 体面积相差很大时，其效果就更加明显。 （2）改变两表面的相对位置，提高角系数 改变两表面的相对位置， 改变两表面的相对位置 提高角系数。
隔热板的应用
• • • • 汽轮机中用于减少内外套管间辐射换热。 隔热板应用于储存液态气体的低温容器。 隔热板用于超级隔热油管。 隔热板用于提高温度测量的精度。
复合换热表面
• 在实际工程技术问题中对流与辐射往往是同时 存在的。这种对流与辐射同时存在的换热过程 称为复合换热过程 复合换热过程。 复合换热过程 • 对于复合换热过程，工程上为计算方便，常常 用把辐射换热量折合成对流换热量的处理方法 来处理。 • 注意：这里的对流是指流体与固体表面间的对 注意： 流，而辐射换热是指固体表面透过流体和其他 固体表面间的换热。 固体表面间的换热。