ch5.热量传输概论解析

t 0
不稳定传热 不定态传热
t f ( x, y, z, ) t 0
00:10:40 第5章 热量传输概论 6
5.1 热量传输的基本概念
等温面：温度场中，同一 时刻温度相同的点所构成的 面。
等温线：一平面与等温面 的交线。
图5-1 高炉炉底温度分布
1—炉底空气冷却；2—氧化铝砖； 3—碳砖；4—炉缸冷却器；5—外壳
第5章 热量传输概论
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5.1 热量传输的基本概念
2、传热方式
传导传热 （导热）
传热方式
对流传热 （对流） 辐射传热 （辐射）
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第5章 热量传输概论
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5.1 热量传输的基本概念
导热
定义：在一连续介质内若有温度差存在，或者两温度不同的物体直接接
触时，在物体内没有可见的宏观物体运动时所发生的传热现象。
1 K
m 2· ℃/W
单位传热面积上的热阻。
第5章 热量传输概论 17
5.1 热量传输的基本概念
Q A t δ
t t δ A R t t Q 1 A Ra Q
Q tw t f A tA
℃ W
t t q δ r
t t q 1 ra
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I
U R
m 2 ℃ W
第5章 热量传输概论
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5.2 Fourier导热定律
1、稳定温度场的建立
y δ t t0 tx t0
tx
t0
tx
一无限宽大，厚为

的平板初温为t0
0

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平板下表面温度跃升到tx并保持不变 相邻各层逐次吸热升温，热量沿板厚方向传递 不稳定温度场 温度分布不变，稳定温度场已经建立
5.1 热量传输的基本概念
热阻：阻碍热量传递的阻力。
Φ K t A
Q K t A q K t
1 KA
J J/s (W) W/m2
t t Q 1 R KA
q t t 1 r K
R
℃/W
总传热面积上的热阻。
r
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第5章 热量传输概论
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第5章 热量传输概论
主 要 内 容
热量传输的基本概念 Fourier导热定律 Fourier-Kirchhoff方程
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第5章 热量传输概论
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5.1 热量传输的基本概念
1、温度场、温度梯度
温度场 在某一瞬间物体内部各点的温度分布
t f x, y, z,
T1
T2
Q 0 T14 T2百度文库 A


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第5章 热量传输概论
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5.1 热量传输的基本概念
热量传输方式？
00:10:40 第5章 热量传输概论 14
5.1 热量传输的基本概念
热量传输方式？
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第5章 热量传输概论
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5.1 热量传输的基本概念
3、传热方程
传热方程：实践证明，各种传热过程的传热量都和温度差 t 、传热 面积A、传热时间 成正比。
第二篇 热 量 传 输
Part Ⅱ Heat transfer
冶金工程学院
第二篇 热量传输
热量传输简称传热，传热学是研究热量传递规律及其应用 的一门学科。 研究对象：研究不同物体间或同一物体不同部位间存在温
度差时，其间的热量传递规律。
传热推动力：温度差或温度梯度。 研究目的：一定条件下热量传递的速率。
Q Tw Tf F TF q Tw Tf T
对流换热系数， W m2 ℃
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5.1 热量传输的基本概念
热辐射
物体由于自身温度引起的发射辐射能的现象 特点：热辐射依靠热射线传递热量 辐射力：单位时间内，物体的单位表面积向 外辐射的热量 W 2 E
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第5章 热量传输概论
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5.1 热量传输的基本概念
温度梯度 定义：等温面法线方向单位距 离上的温度变化量（最大温度变 率）。
gradt lim t t n n
t t t gradt i j k x y z
向量：低温→高温方向为正。
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φ K t A
Q K t A q K t
J J/s (W) W/m2
热流量Q：单位时间传递的热量。 热通量（热流密度）q：单位时间通过单位面积传递的热量。 传热系数K：单位时间、单位面积、温度差为1℃时传递的热量，即单 位传热量。
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连续介质：
t t t t dt d dx dy dz x y z
t 0
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t 0
第5章 热量传输概论 5
5.1 热量传输的基本概念
稳定传热
温 度 场
稳定温度场： 按时间
无热量蓄积 定态传热
t f ( x, y, z )
不稳定温度场： 有热量蓄积
m
对于黑体：
4 斯忒藩－玻尔兹曼定律 Eb 0T
0 5.67108 W m2 K 4
斯忒藩常数，
00:10:40 第5章 热量传输概论 12
5.1 热量传输的基本概念
实际物体：
E 0T 4
物体的发射率/黑度：0～1
通过物体间相互辐射和吸 收进行的热量传输过程称 为辐射换热
条件：温度差。取决于物体本身的物性。
t Q A δ
物体的导热系数
00:10:40 第5章 热量传输概论 10
5.1 热量传输的基本概念
对流
流体各部分之间发生相对位移而引起的热量传输现象。 特点：对流与流动有关
流体内部纯对流： Q mcp T1 T2 对流换热－－牛顿冷却公式
第5章 热量传输概论 19
5.2 Fourier导热定律
2、傅里叶导热定律
稳定温度场
提高传热速率： 提高生产率 降低传热速率： 提高热效率， 减少热损失， 节能
00:10:40 第5章 热量传输概论 2
第二篇 热量传输
Chapter 5 热量传输概论
主 要 内 容
Chapter 6 传导传热 Chapter 7 对流换热 Chapter 8 辐射换热 Chapter 9 冶金中的综合传热