热量传递的基本方式教育课件
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
— 波长, 常用m为单位, 1m = 10-6 m。
— 频率, 单位 s－1。
9
电磁波的波谱：
射线： < 5×10-5 m X射线： 5×10-7 m < < 5×10-2 m 紫外线： 4×10-3 m < < 0.38 m 可见光： 0.38 m < < 0.76 m 红外线： 0.76 m < < 103 m 无线电波： > 103 m
qtw1tw2
A
Atw1 tw2
tw1 t w 2
tw1 tw 2 R
A
R A
称为平壁的导热热阻，表示物体对 导热的阻力，单位为K/W 。
tw1
R
Baidu Nhomakorabea
tw2
热阻网络
4
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。 热对流只发生在流体之中，并伴随有微观粒子热运 动而产生的导热。
100～1 000 10～100
100～15 000 2500～35 000 5000～25 000
8
8－3 热辐射
辐射： 指物体受某种因素的激发而向外发射辐射能
的现象
解释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： c
c — 某介质中的光速, c c0 n
c0 3.0108 m/s 为真空中的光速; n 为介质的折射率。
t
（1）左侧的对流换热
tf1
Ah1tf1tw1
tf1 tw1 1
tf1 tw1
A h1
R h1
（2）平壁的导热
tw1
h1
h2 tw2
tf2
0 x
Atw1 tw2
tw1
tw 2
tw1 tw2 R
A
15
（3）右侧的对流换热
Ah2 tw2tf2
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:
= Ah(tw – tf)
q = h(tw – tf) 5
= Ah(tw – tf)
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/(m2K)。
对流换热热阻：
（1）热量从高温流体以对流换热（或对流换热
＋辐射换热）的方式传给壁面；
（2）热量从一侧壁面以导热的 高
方式传递到另一侧壁面；
温
固 体
低 温
（3）热量从低温流体侧壁面以 流
流
对流换热（或对流换热＋辐射 体 壁 体
换热）的方式传给低温流体。
14
通过平壁的稳态传热过程
假设：tf1、tf2、h1、h2不随时间变化；为常数。
= Ah(tw – tf)
tw tf 1
tw tf Rh
Ah
1 Rh Ah
称为对流换热热阻，单位为 W/K。
对流换热热阻网络： tw
Rh
tf
6
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、湍流）；
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；
t
4.热量只沿着垂直于壁面的
方向传递。
tw1
热流量：单位时间传导的热量,W
tw2
Atw1 tw2
: 材料的热导率（导热系数）： 0
表明材料的导热能力，W/(m·K)。
x
3
热流密度 q :单位时间通过单位面积的热流量
双向的。
高温
低温 热 辐 射 是 热 量 传 递
物体
物体 的基本方式之一 。
12
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。 注意：
（1）热传导、热对流和热辐射三种热量传递 基本方式往往不是单独出现的；
10
微波： 103 m < < 106 m
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。 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 。
热量传递的基 本方式
8－1 热传导
热传导（简称导热）
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。
导热现象发生在固体内部，也可发生在静 止的液体和气体之中。
本书不讨论导热的微观机理，只讨论热 量传递的宏观规律。
2
最简单的导热现象：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）分析传热问题时首先应该弄清楚有哪些 传热方式在起作用，然后再按照每一种传热 方式的规律进行计算。 （3）如果某一种传热方式与其他传热方式相 比作用非常小，往往可以忽略。
13
8－4 传热过程
传热过程： 指热量从固体壁面一侧的流体通过固体壁 面传递到另一侧流体的过程。
传热过程由三个相互串联的热量传递环节组成:
（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）。
7
表1-1 一些表面传热系数的数值范围
对流换热类型 空气自然对流换热 水自然对流换热 空气强迫对流换热 水强迫对流换热 水沸腾 水蒸气凝结
表面传热系数 h /[W /( m2K]) 1～10
11
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。
发射热辐射时：内热能 辐射能 ；
（2）所有实际物体都具有吸收热辐射的能力， 物体吸收热辐射时：辐射能 内热能 ；
（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
tw 2 tf2 1
tw 2 tf 2 Rh2
A h2
在稳态情况下，以上三式的热流量相同，可得
1
tf1 tf 2
1
Ah1 A Ah2
tf1 tf 2 Rh1 R Rh2
tf1 tf 2 Rk
式中 RkRh1RRh2 ，Rk称为传热热阻。
— 频率, 单位 s－1。
9
电磁波的波谱：
射线： < 5×10-5 m X射线： 5×10-7 m < < 5×10-2 m 紫外线： 4×10-3 m < < 0.38 m 可见光： 0.38 m < < 0.76 m 红外线： 0.76 m < < 103 m 无线电波： > 103 m
qtw1tw2
A
Atw1 tw2
tw1 t w 2
tw1 tw 2 R
A
R A
称为平壁的导热热阻，表示物体对 导热的阻力，单位为K/W 。
tw1
R
Baidu Nhomakorabea
tw2
热阻网络
4
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。 热对流只发生在流体之中，并伴随有微观粒子热运 动而产生的导热。
100～1 000 10～100
100～15 000 2500～35 000 5000～25 000
8
8－3 热辐射
辐射： 指物体受某种因素的激发而向外发射辐射能
的现象
解释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： c
c — 某介质中的光速, c c0 n
c0 3.0108 m/s 为真空中的光速; n 为介质的折射率。
t
（1）左侧的对流换热
tf1
Ah1tf1tw1
tf1 tw1 1
tf1 tw1
A h1
R h1
（2）平壁的导热
tw1
h1
h2 tw2
tf2
0 x
Atw1 tw2
tw1
tw 2
tw1 tw2 R
A
15
（3）右侧的对流换热
Ah2 tw2tf2
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:
= Ah(tw – tf)
q = h(tw – tf) 5
= Ah(tw – tf)
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/(m2K)。
对流换热热阻：
（1）热量从高温流体以对流换热（或对流换热
＋辐射换热）的方式传给壁面；
（2）热量从一侧壁面以导热的 高
方式传递到另一侧壁面；
温
固 体
低 温
（3）热量从低温流体侧壁面以 流
流
对流换热（或对流换热＋辐射 体 壁 体
换热）的方式传给低温流体。
14
通过平壁的稳态传热过程
假设：tf1、tf2、h1、h2不随时间变化；为常数。
= Ah(tw – tf)
tw tf 1
tw tf Rh
Ah
1 Rh Ah
称为对流换热热阻，单位为 W/K。
对流换热热阻网络： tw
Rh
tf
6
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、湍流）；
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；
t
4.热量只沿着垂直于壁面的
方向传递。
tw1
热流量：单位时间传导的热量,W
tw2
Atw1 tw2
: 材料的热导率（导热系数）： 0
表明材料的导热能力，W/(m·K)。
x
3
热流密度 q :单位时间通过单位面积的热流量
双向的。
高温
低温 热 辐 射 是 热 量 传 递
物体
物体 的基本方式之一 。
12
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。 注意：
（1）热传导、热对流和热辐射三种热量传递 基本方式往往不是单独出现的；
10
微波： 103 m < < 106 m
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。 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 。
热量传递的基 本方式
8－1 热传导
热传导（简称导热）
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。
导热现象发生在固体内部，也可发生在静 止的液体和气体之中。
本书不讨论导热的微观机理，只讨论热 量传递的宏观规律。
2
最简单的导热现象：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）分析传热问题时首先应该弄清楚有哪些 传热方式在起作用，然后再按照每一种传热 方式的规律进行计算。 （3）如果某一种传热方式与其他传热方式相 比作用非常小，往往可以忽略。
13
8－4 传热过程
传热过程： 指热量从固体壁面一侧的流体通过固体壁 面传递到另一侧流体的过程。
传热过程由三个相互串联的热量传递环节组成:
（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）。
7
表1-1 一些表面传热系数的数值范围
对流换热类型 空气自然对流换热 水自然对流换热 空气强迫对流换热 水强迫对流换热 水沸腾 水蒸气凝结
表面传热系数 h /[W /( m2K]) 1～10
11
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。
发射热辐射时：内热能 辐射能 ；
（2）所有实际物体都具有吸收热辐射的能力， 物体吸收热辐射时：辐射能 内热能 ；
（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
tw 2 tf2 1
tw 2 tf 2 Rh2
A h2
在稳态情况下，以上三式的热流量相同，可得
1
tf1 tf 2
1
Ah1 A Ah2
tf1 tf 2 Rh1 R Rh2
tf1 tf 2 Rk
式中 RkRh1RRh2 ，Rk称为传热热阻。