工程传热学课件-I

Fundamentals of heat transfer Part I
Teacher: Xie Rui (谢锐) School of Chemical Engineering, Sichuan University

Comparison of Heat transfer and Thermodynamics
传热学 (Heat transfer)
研究 热量传递规律 内容 联系
热力学 (Thermodynamics)
热能的性质、热能与机械能及其他形式能量之 间相互转换的规律
1. 都以热现象为研究对象，研究热能的传递与转换过程中的基本规律； 2. 热力学的基本定律，也是传热学的基础 1. 非平衡态：传热学引入时间的概 念，致力于研究高效的热量传递方 法，及特定设备在单位时间内传递较 多热量的方法。 2. 不可逆过程 3. 研究过程进行的不同时刻与不同 位置上温度变化情况 1. 平衡态：着重解决热力过程进行的条件、方 向和深度,研究能量数量和质量方面的情况。经 典热力学不考虑能量传递过程所需的时间。 2. 可逆过程(冷、热介质温差无限小的情况下) 3. 不仔细研究过程进行的不同时刻与不同位置 上温度变化情况
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区别
2009-10-12
XIE@SCU

热力学第一定律：
1st law of thermodynamics—— Energy conservation (Heat balance)
Qin
Heat flow-rate into CV by cond. & conv. 通过对流或热 传导进入控制 体的热流量
﹣
﹣
Qout
+
Qgen
=
dE/dt
Heat flow-rate out CV by + cond. & conv. 通过对流或热 传导流出控制 体的热流量
Heat generated The rate of from other change of = forms of energy thermal energy within CV within CV 控制体内的生成 热电能、化学反 控制体总热能随 应、核反应等的 时间的变化率 转换热
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热力学第二定律：
2st law of thermodynamics—— 热量可以自发地由高温热源传给低温 热源。可见，有温差就会有传热。
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Comparison of Heat transfer and Fluid Mechanics
„ 流体力学: 是力学的一个分支，研究流体的宏观运 动规律以及其他运动形态之间的相互作用的规律。 它与传热学在对流换热领域中有着密切的关系。
Tf Tw
Q 流体力学研究等温流 动，强调流动的阻力 传热学研究有温差的流 动，强调热量的交换
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学习方法要点
z 重视对基本概念和基本理论的理解； z 学会传热学分析和解决实际问题的思路和能力； z培养四方面的能力 ¾综合分析问题的能力 ¾工程分析能力 ¾灵活应用经验公式和计算图表的能力 ¾实验技能 z 理论与实践相结合 z 课外自学与课堂讲授相结合 z 及时复习和小结
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The basic purpose of heat transfer analysis
¾ 温度场 (Temperature field) ¾ 热通量 (Heat flux) ¾ 热流量 (The rate of heat transfer)
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Temperature scale
1. Thermodynamics scale (Kelvin scale or absolute temperature scale, 开尔文温标, K) 2. International scale (Celsius temperature scale, 摄氏温标, oC) 3. Fahrenheit temperature scale (华氏温标, oF) 4. Rankine temperature scale (朗肯温标, oR)
T o C = T (K ) − 273.15
( )
T oC =
( )
5 o T F − 32 9
[( )
]
T o R = T o F + 459.67
( ) ( )
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Chapter 1 Introduction

Mechanisms of heat transfer (热量传递的基本方式)
¾ 传导 (导热) (Conduction) ¾ 对流 (Convection) ¾ 热辐射 (Thermal radiation)
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1. Conduction 传导
Fourier‘s Law of heat conduction:
Rate of heat transfer: 热流量： Heat flux: 热通量： Thermal conductivity: 导热系数： Thermal resistance for conduction : 导热热阻：
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dx
dT Q = − kA dx
( Q = kA
ΔT
O
x
δ
)
W
dT q x = −k dx
Q ΔT (q = = k ) W/m2 A δ
W/(m·K)
Q q k= = A ⋅ ΔT δ ΔT δ
R k = δ (kA)
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K/W
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