(完整PPT)传热学
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因此，温度场内任一点的温度为该点位置和时 间的函数，即：
t f ( x, y, z, )
考虑时 间因素
考虑空 间因素
不稳定温度场
t 0 加热
t 0 冷却
稳定温度场 t 0
一维温度场 二维温度场 三维温度场
t f (x, ) t f (x, y, ) t f (x, y, z, )
– 另一种观点认为其导热机理类似于非导电固体， 即主要依靠原子、分子在其平衡位置附近的振 动，只是振动的平衡位置间歇地发生移动。
• 总的来说，关于导热过程的微观机理，目前 仍不很清楚。
• 本章只讨论导热现象的宏观规律。
【热对流(对流)】
（1）定义：由于流体质点发生相对位移而引起的
热量传递过程。 如炉墙外表面向大气散热；
背景问题:
（1）冬天，木凳与铁凳温度一样，但人们坐在铁凳 上比作在木凳上感到冷得多，这是问什么？
（2）一杯热牛奶，放在水里比摆在桌子上冷得快， 这又是为什么？
人体热量向凳子传递，由于铁比木头传热速 率快得多，使人体表面散热快，而体内向体
表补充热量又跟不上，所以感觉凉。 同是固体，材质不同则传热快慢不同。
（2）特点：
炉内高温气体与被加热物 料或炉墙内衬间的换热
✓热对流只发生在流体中。
✓流体各部分间产生相对位移
【热对流(对流)】
（3）产生对流的原因 ➢ 由于流体内部温度不同形成密度的差异，在浮力的
作用下产生流体质点的相对位移，使轻者上浮，重 者下沉，称为自然对流； ➢ 由于泵、风机或搅拌等外力作用而引起的质点强制 运动，称为强制对流。
• 传热的特点：传热发生在有温度差的地方，并 且总是自发地由高温处向低温处传递。
• 传热的三种基本方式 • 1. 导热
2. 对流 3. 辐射
研究传热目的：
运用传热基本理论及实践知识， 提出强化和消弱传热的途径和措施， 最大限度地提高窑炉等热工设备的热效率和 生产率。
达到高产、优质、低消耗的目的。
又不断地吸收来自其它物体的辐射能，并将其转化为 热能。物体之间相互辐射和吸收能量的总结果，称为 辐射传热。由于高温物体发射的能量比吸收的多，而 低温物体则相反，从而使净热量从高温物体传递向低 温物体。
【热辐射】
（2）特点： ✓可在真空中传播 ✓能量传递同时伴随有能量的转换
任何物体只要在绝对零度以上，都能发射辐 射能，但是只有在物体温度较高时，热辐射才 能成为主要的传热方式。
✓ 存在于固体、静止流体及滞流流体中。
（3）热传导的条件是有温度差存在，其结果是热量
从高温部分传向低温部分。
【热传导(导热)】
（4）从微观角度看，气体、液体、导电固体和非导电 固体的导热机理各不相同。
✓气体：是气体分子做不规则热运动时相互碰撞的结
果。气体分子的动能与其温度有关，高温区的分子 运动速度比低温区的大。热量水平较高的分子与热 量水平较低的分子相互碰撞的结果，热量就由高温 区传递到低温区。
【热传导(导热)】 ✓导电固体：有许多的自由电子在晶格之间运动，正如
这些自由电子能传导电能一样，它们也能将热量从高 温处传递到低温区。
✓非导电固体：导热是通过晶格结构的振动(即原子、
分子在其平衡位置附近的振动)来实现的。物体中温度 较高部分的分子，因振动而与相邻的分子相碰撞，并 将热能的一部分传递给后者。
（3）人站在火焰旁会感到热、太阳热量能传到 地球。
小结：
实际进行的传热过程，往往不是上述三 种基本方式单独出现，而是两种或三种传 热的组合，而又以其中一种或两种方式为 主。
第八章 导热 (conduction)
平壁导热 圆筒壁导热
§8-1 导热的基本概念及定义
(一) 温度场
温度场：某一瞬间，物体内部所有各点温度的分布 情况。
(二) 等温面、等温线、温度梯度
温度场中，同一时间具有相同温度的各点相连接得 到的面——等温面。等温面相互平行，不相交。
一平面与各等温面相交，则该平面上得到一组相应 的等温线。 温度差△t与法线方向等温线距离△ n的比值的极限， 为温度梯度。
可见，对流传热与流体流动状况密切相
关。
【热对流(对流)】
（5）虽然热对流是一种基本的传热方式， 但由于热对流总伴随热传导，要将二者分 开处理是困难的。因此一般不讨论单纯热 对流，而着重讨论具有实际意义的对流传 热。
【热辐射】
（1）定义：因热的原因而产生的电磁波在空间的传递。 自然界中一切物体都在不停地发射辐射能，同时
水的传热要比空气来的快。
【热传导(导热)】
（1）定义：热量从物质中温度较高的部分传递到温
度较低的部分，或者从高温物质传递到与之相邻的 低温物质的热量传递现象。如炉墙内表面温度高于外表
面，热量通过炉墙向外传递，炉墙内发生的传热即导热。
（2）特点：
自由电子、分子、原子等
✓ 由于物质微观粒子的热运动而引起的热量传递，在 传热方向上无物质的宏观位移，属于接触传热。
第二篇 传热学
● 传热原理介绍
【传热原理】
导热（热传导） (conduction)
理解并 熟练应
用
对流(convection) 辐射换热(radiation)
部分了解、部分自学
部分理解熟练应 用、部分了解
综合换热
理解、 应用
两类传热
加热物料 热损失
须增强传热 须减弱传热
三种传热方式
热传导（导热） (conduction) 对流(convection) 辐射传热(radiation)
流动的原因不同，热对流的规律也不同。 在强制对流的同时常常伴随有自然对流。
【热对流(对流)】
（4）工业生产中，常遇到的并非是单纯的热对 流方式，而是流体流过固体表面时发生的热对 流和热传导联合作用的传热过程，即热由流体 传递到固体表面(或反之)的过程，通常将它称 为对流传热(也称给热)。其特点是靠近固体壁 面附近的流体中依靠热传导方式传热，而在流 体主体中则主要依靠对流方式传热。
***一般，通过晶格振动传递的热量比依靠自由电子迁移 传递的热量少，这就是良好的导电体也是良好导热体 的原因。
所以，在英文里，绝缘材料、绝热材料是一个单词 insulant：
Hale Waihona Puke 【热传导(导热)】 ✓液体：
– 一种观点认为它定性地和气体类似，只是液体 分子间的距离比较近，分子间的作用力对碰撞 过程的影响比气体大得多，因而更复杂。
t f ( x, y, z, )
考虑时 间因素
考虑空 间因素
不稳定温度场
t 0 加热
t 0 冷却
稳定温度场 t 0
一维温度场 二维温度场 三维温度场
t f (x, ) t f (x, y, ) t f (x, y, z, )
– 另一种观点认为其导热机理类似于非导电固体， 即主要依靠原子、分子在其平衡位置附近的振 动，只是振动的平衡位置间歇地发生移动。
• 总的来说，关于导热过程的微观机理，目前 仍不很清楚。
• 本章只讨论导热现象的宏观规律。
【热对流(对流)】
（1）定义：由于流体质点发生相对位移而引起的
热量传递过程。 如炉墙外表面向大气散热；
背景问题:
（1）冬天，木凳与铁凳温度一样，但人们坐在铁凳 上比作在木凳上感到冷得多，这是问什么？
（2）一杯热牛奶，放在水里比摆在桌子上冷得快， 这又是为什么？
人体热量向凳子传递，由于铁比木头传热速 率快得多，使人体表面散热快，而体内向体
表补充热量又跟不上，所以感觉凉。 同是固体，材质不同则传热快慢不同。
（2）特点：
炉内高温气体与被加热物 料或炉墙内衬间的换热
✓热对流只发生在流体中。
✓流体各部分间产生相对位移
【热对流(对流)】
（3）产生对流的原因 ➢ 由于流体内部温度不同形成密度的差异，在浮力的
作用下产生流体质点的相对位移，使轻者上浮，重 者下沉，称为自然对流； ➢ 由于泵、风机或搅拌等外力作用而引起的质点强制 运动，称为强制对流。
• 传热的特点：传热发生在有温度差的地方，并 且总是自发地由高温处向低温处传递。
• 传热的三种基本方式 • 1. 导热
2. 对流 3. 辐射
研究传热目的：
运用传热基本理论及实践知识， 提出强化和消弱传热的途径和措施， 最大限度地提高窑炉等热工设备的热效率和 生产率。
达到高产、优质、低消耗的目的。
又不断地吸收来自其它物体的辐射能，并将其转化为 热能。物体之间相互辐射和吸收能量的总结果，称为 辐射传热。由于高温物体发射的能量比吸收的多，而 低温物体则相反，从而使净热量从高温物体传递向低 温物体。
【热辐射】
（2）特点： ✓可在真空中传播 ✓能量传递同时伴随有能量的转换
任何物体只要在绝对零度以上，都能发射辐 射能，但是只有在物体温度较高时，热辐射才 能成为主要的传热方式。
✓ 存在于固体、静止流体及滞流流体中。
（3）热传导的条件是有温度差存在，其结果是热量
从高温部分传向低温部分。
【热传导(导热)】
（4）从微观角度看，气体、液体、导电固体和非导电 固体的导热机理各不相同。
✓气体：是气体分子做不规则热运动时相互碰撞的结
果。气体分子的动能与其温度有关，高温区的分子 运动速度比低温区的大。热量水平较高的分子与热 量水平较低的分子相互碰撞的结果，热量就由高温 区传递到低温区。
【热传导(导热)】 ✓导电固体：有许多的自由电子在晶格之间运动，正如
这些自由电子能传导电能一样，它们也能将热量从高 温处传递到低温区。
✓非导电固体：导热是通过晶格结构的振动(即原子、
分子在其平衡位置附近的振动)来实现的。物体中温度 较高部分的分子，因振动而与相邻的分子相碰撞，并 将热能的一部分传递给后者。
（3）人站在火焰旁会感到热、太阳热量能传到 地球。
小结：
实际进行的传热过程，往往不是上述三 种基本方式单独出现，而是两种或三种传 热的组合，而又以其中一种或两种方式为 主。
第八章 导热 (conduction)
平壁导热 圆筒壁导热
§8-1 导热的基本概念及定义
(一) 温度场
温度场：某一瞬间，物体内部所有各点温度的分布 情况。
(二) 等温面、等温线、温度梯度
温度场中，同一时间具有相同温度的各点相连接得 到的面——等温面。等温面相互平行，不相交。
一平面与各等温面相交，则该平面上得到一组相应 的等温线。 温度差△t与法线方向等温线距离△ n的比值的极限， 为温度梯度。
可见，对流传热与流体流动状况密切相
关。
【热对流(对流)】
（5）虽然热对流是一种基本的传热方式， 但由于热对流总伴随热传导，要将二者分 开处理是困难的。因此一般不讨论单纯热 对流，而着重讨论具有实际意义的对流传 热。
【热辐射】
（1）定义：因热的原因而产生的电磁波在空间的传递。 自然界中一切物体都在不停地发射辐射能，同时
水的传热要比空气来的快。
【热传导(导热)】
（1）定义：热量从物质中温度较高的部分传递到温
度较低的部分，或者从高温物质传递到与之相邻的 低温物质的热量传递现象。如炉墙内表面温度高于外表
面，热量通过炉墙向外传递，炉墙内发生的传热即导热。
（2）特点：
自由电子、分子、原子等
✓ 由于物质微观粒子的热运动而引起的热量传递，在 传热方向上无物质的宏观位移，属于接触传热。
第二篇 传热学
● 传热原理介绍
【传热原理】
导热（热传导） (conduction)
理解并 熟练应
用
对流(convection) 辐射换热(radiation)
部分了解、部分自学
部分理解熟练应 用、部分了解
综合换热
理解、 应用
两类传热
加热物料 热损失
须增强传热 须减弱传热
三种传热方式
热传导（导热） (conduction) 对流(convection) 辐射传热(radiation)
流动的原因不同，热对流的规律也不同。 在强制对流的同时常常伴随有自然对流。
【热对流(对流)】
（4）工业生产中，常遇到的并非是单纯的热对 流方式，而是流体流过固体表面时发生的热对 流和热传导联合作用的传热过程，即热由流体 传递到固体表面(或反之)的过程，通常将它称 为对流传热(也称给热)。其特点是靠近固体壁 面附近的流体中依靠热传导方式传热，而在流 体主体中则主要依靠对流方式传热。
***一般，通过晶格振动传递的热量比依靠自由电子迁移 传递的热量少，这就是良好的导电体也是良好导热体 的原因。
所以，在英文里，绝缘材料、绝热材料是一个单词 insulant：
Hale Waihona Puke 【热传导(导热)】 ✓液体：
– 一种观点认为它定性地和气体类似，只是液体 分子间的距离比较近，分子间的作用力对碰撞 过程的影响比气体大得多，因而更复杂。