传热学绪论2013 09汇总
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（1）热对流： 流体的各部分之间由于相对宏观位移而引起的热
量传递。
（2）对流换热 流体流过与之温度不同的固体壁面时引起的热
量传递。
（3）对流换热的分类
a：根据对流换热时是否发生相变分：有相变
的对流换热和无相变的对流换热。
沸腾换热及凝结换热：液体在热表面上沸腾及蒸 汽在冷表面上凝结的对流换热，称为沸腾换热及凝 结换热（相变对流沸腾）。
二、传热学的应用实例
4 石油工业中的应用:
输油管道（埋深、保温）
wenku.baidu.com
稠油开采（注蒸汽）
三、两种热传递过程
稳态过程：温度不随时间变化而变化
非稳态过程：温度随时间变化而变化
四、传热学解决两大类问题
五、研究方法
1.计算热量传递速率 a 加速热量传递 b 减慢热量传递
2. 传热物体的温度分布 注汽井井筒温度分布
传 热学
教材及参考书
教材：《传热学》杨世铭、陶文铨编著 《传热学》戴锅生 编 《传热学》黄善波等 编著
考核方法
闭卷考试 85~90% 平时成绩 10~15%
第一章 绪 论
第一节 概 述
•传 热：由于温差而引起的能量的转移。 •传热学：研究热量传递规律的一门学科。
一、传热学与热力学的区别： （1）研究工质不一样；（热：气体；传：固、液、 气） （2）热力学研究可逆过程，无温差传热；而传热学 则是温差传热，为不可逆过程。 （3）热力学研究热量和功之间的相互转换关系，而 传热学则是无做功过程。 （4）热力学研究热量在一段时间内总的交换量J）， 而传热学着重于单位时间的换热量（W）。
dt
Q
tw2
（3）导热量的计算
0
x
如上图所示的大平壁，若其两侧壁面各点温度保持不变，分 别保持为tw1及tw2，且，则热量将从tw1一侧传向tw2一侧。此 时通过大平壁的热流量φ可表示为：
w
式中：A--垂直于导热方向的截面积，m2 δ--平壁厚度，m λ--导热系数（热导率），w/（m 。с）
热流量（导热量）W
1. 理论分析法： a. 解析法 b. 数值解法 2. 实验研究方法： a. 测定有关热物体的性质
b. 模型试验
第二节 热量传递的三种基本方式
分析室内热量传给室外的热传递过程
（1）室内→内墙：对流换热，热辐射 （2）内墙→外墙：导热 （3）外墙→大气：对流换热，热辐射 h1，tf1
三种热量传递方式：导热、热对流和热辐射 φ
3. 热辐射(Thermal radiation)
(1) 定义
由热运动产生的，以电磁波形式传递能量的现象
q t (w / m2 )
A
q 单位面积的导热量，热流密度
导热系数 λ 表征材料导热性能优劣的 参数，是一种物性参数，单位： w/m·k 。
同材料的导热系数值不同，即使同一种材 料导热系数值与温度等因素有关。金属材料最 高，良导电体，也是良导热体，液体次之，气 体最小。
2. 热对流（convection heat transfer）
（5）牛顿冷却公式
hA(tw t )或 hA(t tw )(w) hAt
q ht A
h 表面传热系数（对流换热系数）， W m2 C
A 与流体接触的壁面面积
h的物理意义：单位温差作用下通过单位面积 的热流量。 表面传热系数的大小与传热过程中的许多因素 有关。它不仅取决于物体的物性、换热表面的 形状、大小相对位置，而且与流体的流速有关。
一般地，就介质而言：水的对流换热比空气强 烈； 就换热方式而言：有相变的强于无相变的；强 制对流强于自然对流。 对流换热研究的基本任务：用理论分析或实验 的方法推出各种场合下表面换热导数的关系式。
表面传热系数的数值范围
热阻的概念
公式 A tw1 tw2 A t 及
公式
hA（tw
t
）
f
可改写成公式
(1)航空航天：火箭推力室的再生冷却与发汗冷却；卫星与空间站 热控制；空间飞行器重返大气层冷却；超高音速飞行器（Ma=10） 冷却；核热火箭、电火箭；微型火箭（电火箭、化学火箭）；太阳 能高空无人飞机
二、传热学的应用实例
(2) 微电子： 电子芯片冷却 (3)生物医学：肿瘤高温热疗；生物芯片；组织与器官 的冷冻保存 (4)军事：飞机、坦克；激光武器；弹药贮存 (5)制冷：跨临界二氧化碳汽车空调/热泵；高温 水源热泵 (6)新能源：太阳能；燃料电池
b：根据引起流动的原因分：自然对流和强制对流。
自然对流：
由于流体冷热各部分的密度不同而引起流体的流 动。 如：暖气片表面附近受热空气的向上流动。
强制对流： 流体的流动是由于水泵、风机或其他压差作用所 造成的。
（4） 特征
有相对位移； 一定伴随着流体的导热； 没有能量形式之间的转换； 流体和固体壁面相互接触。
t
t 及 R
A
t 1
t R
hA
可以看出，其形式与直流电路中的欧姆定律 I U 相类似：t与电压相对应，称为温压：
R
、1 与电阻R相对应，分别称为导热热阻和对流热阻， A hA
记为R 及Rc。
热阻的常用单位为。c / w。
热阻是一个非常重要的概念，对以后的分析有非常重要 的作用，所以必须重视。
1. 导热（热传导）conduction heat transfer
tw1 tw2
（1）定义：
h2 tf2
物体各部分之间不发生相对位移时，依靠分子、原子及自由电子等
微观粒子的热运动而产生的热量传递。
（2）导热的特点：
t
dx
a.物体间无相对位移；
b.物体间必须相互接触； c.没有能量形式的转化。
tw1
二、传热学的应用实例
1 日常生活中的例子：
(1) 人体为恒温体。若房间里气体的温度在夏天和冬天 都保持20度，那么在冬天与夏天、人在房间里所穿的衣 服能否一样？为什么？ (2) 夏天人在同样温度（如：25度）的空气和水中的感 觉不一样。为什么？
(3) 北方寒冷地区，建筑房屋都是双层玻璃，以利于 保温。如何解释其道理？越厚越好？
为什么水壶的提把要包上橡胶？
不同材质的汤匙放入热水中，哪个黄油融解更快？
二、传热学的应用实例
2 特别是在下列技术领域大量存在传热问题
动力、化工、制冷、建筑、机械制造、新能源、微电子、核能、 航空航天、微机电系统（MEMS）、新材料、军事科学与技术、生 命科学与生物技术…
3 几个特殊领域中的具体应用
量传递。
（2）对流换热 流体流过与之温度不同的固体壁面时引起的热
量传递。
（3）对流换热的分类
a：根据对流换热时是否发生相变分：有相变
的对流换热和无相变的对流换热。
沸腾换热及凝结换热：液体在热表面上沸腾及蒸 汽在冷表面上凝结的对流换热，称为沸腾换热及凝 结换热（相变对流沸腾）。
二、传热学的应用实例
4 石油工业中的应用:
输油管道（埋深、保温）
wenku.baidu.com
稠油开采（注蒸汽）
三、两种热传递过程
稳态过程：温度不随时间变化而变化
非稳态过程：温度随时间变化而变化
四、传热学解决两大类问题
五、研究方法
1.计算热量传递速率 a 加速热量传递 b 减慢热量传递
2. 传热物体的温度分布 注汽井井筒温度分布
传 热学
教材及参考书
教材：《传热学》杨世铭、陶文铨编著 《传热学》戴锅生 编 《传热学》黄善波等 编著
考核方法
闭卷考试 85~90% 平时成绩 10~15%
第一章 绪 论
第一节 概 述
•传 热：由于温差而引起的能量的转移。 •传热学：研究热量传递规律的一门学科。
一、传热学与热力学的区别： （1）研究工质不一样；（热：气体；传：固、液、 气） （2）热力学研究可逆过程，无温差传热；而传热学 则是温差传热，为不可逆过程。 （3）热力学研究热量和功之间的相互转换关系，而 传热学则是无做功过程。 （4）热力学研究热量在一段时间内总的交换量J）， 而传热学着重于单位时间的换热量（W）。
dt
Q
tw2
（3）导热量的计算
0
x
如上图所示的大平壁，若其两侧壁面各点温度保持不变，分 别保持为tw1及tw2，且，则热量将从tw1一侧传向tw2一侧。此 时通过大平壁的热流量φ可表示为：
w
式中：A--垂直于导热方向的截面积，m2 δ--平壁厚度，m λ--导热系数（热导率），w/（m 。с）
热流量（导热量）W
1. 理论分析法： a. 解析法 b. 数值解法 2. 实验研究方法： a. 测定有关热物体的性质
b. 模型试验
第二节 热量传递的三种基本方式
分析室内热量传给室外的热传递过程
（1）室内→内墙：对流换热，热辐射 （2）内墙→外墙：导热 （3）外墙→大气：对流换热，热辐射 h1，tf1
三种热量传递方式：导热、热对流和热辐射 φ
3. 热辐射(Thermal radiation)
(1) 定义
由热运动产生的，以电磁波形式传递能量的现象
q t (w / m2 )
A
q 单位面积的导热量，热流密度
导热系数 λ 表征材料导热性能优劣的 参数，是一种物性参数，单位： w/m·k 。
同材料的导热系数值不同，即使同一种材 料导热系数值与温度等因素有关。金属材料最 高，良导电体，也是良导热体，液体次之，气 体最小。
2. 热对流（convection heat transfer）
（5）牛顿冷却公式
hA(tw t )或 hA(t tw )(w) hAt
q ht A
h 表面传热系数（对流换热系数）， W m2 C
A 与流体接触的壁面面积
h的物理意义：单位温差作用下通过单位面积 的热流量。 表面传热系数的大小与传热过程中的许多因素 有关。它不仅取决于物体的物性、换热表面的 形状、大小相对位置，而且与流体的流速有关。
一般地，就介质而言：水的对流换热比空气强 烈； 就换热方式而言：有相变的强于无相变的；强 制对流强于自然对流。 对流换热研究的基本任务：用理论分析或实验 的方法推出各种场合下表面换热导数的关系式。
表面传热系数的数值范围
热阻的概念
公式 A tw1 tw2 A t 及
公式
hA（tw
t
）
f
可改写成公式
(1)航空航天：火箭推力室的再生冷却与发汗冷却；卫星与空间站 热控制；空间飞行器重返大气层冷却；超高音速飞行器（Ma=10） 冷却；核热火箭、电火箭；微型火箭（电火箭、化学火箭）；太阳 能高空无人飞机
二、传热学的应用实例
(2) 微电子： 电子芯片冷却 (3)生物医学：肿瘤高温热疗；生物芯片；组织与器官 的冷冻保存 (4)军事：飞机、坦克；激光武器；弹药贮存 (5)制冷：跨临界二氧化碳汽车空调/热泵；高温 水源热泵 (6)新能源：太阳能；燃料电池
b：根据引起流动的原因分：自然对流和强制对流。
自然对流：
由于流体冷热各部分的密度不同而引起流体的流 动。 如：暖气片表面附近受热空气的向上流动。
强制对流： 流体的流动是由于水泵、风机或其他压差作用所 造成的。
（4） 特征
有相对位移； 一定伴随着流体的导热； 没有能量形式之间的转换； 流体和固体壁面相互接触。
t
t 及 R
A
t 1
t R
hA
可以看出，其形式与直流电路中的欧姆定律 I U 相类似：t与电压相对应，称为温压：
R
、1 与电阻R相对应，分别称为导热热阻和对流热阻， A hA
记为R 及Rc。
热阻的常用单位为。c / w。
热阻是一个非常重要的概念，对以后的分析有非常重要 的作用，所以必须重视。
1. 导热（热传导）conduction heat transfer
tw1 tw2
（1）定义：
h2 tf2
物体各部分之间不发生相对位移时，依靠分子、原子及自由电子等
微观粒子的热运动而产生的热量传递。
（2）导热的特点：
t
dx
a.物体间无相对位移；
b.物体间必须相互接触； c.没有能量形式的转化。
tw1
二、传热学的应用实例
1 日常生活中的例子：
(1) 人体为恒温体。若房间里气体的温度在夏天和冬天 都保持20度，那么在冬天与夏天、人在房间里所穿的衣 服能否一样？为什么？ (2) 夏天人在同样温度（如：25度）的空气和水中的感 觉不一样。为什么？
(3) 北方寒冷地区，建筑房屋都是双层玻璃，以利于 保温。如何解释其道理？越厚越好？
为什么水壶的提把要包上橡胶？
不同材质的汤匙放入热水中，哪个黄油融解更快？
二、传热学的应用实例
2 特别是在下列技术领域大量存在传热问题
动力、化工、制冷、建筑、机械制造、新能源、微电子、核能、 航空航天、微机电系统（MEMS）、新材料、军事科学与技术、生 命科学与生物技术…
3 几个特殊领域中的具体应用