热辐射计算公式

传热学课程自学辅导资料

（热动专业）

二○○八年十月

传热学课程自学进度表

教材：《传热学》教材编者：杨世铭陶文铨出版社：高教出版时间：2006

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注：期中（第10周左右）将前半部分测验作业寄给班主任，期末面授时将后半部分测验作业直接交给任课教师。总成绩中，作业占15分。

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传热学课程自学指导书

第一章绪论

一、本章的核心、重点及前后联系

（一）本章的核心

1、导热、对流、辐射的基本概念。

2、传热过程传热量的计算。

（二）本章重点

1、导热、对流、辐射的基本概念。

2、传热过程传热量的计算。

（三）本章前后联系

简要介绍了热量传递的三种基本方式和传热过程

二、本章的基本概念、难点及学习方法指导

（一）本章的基本概念

1、热传导

导热（Heat Conduction）：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称为导热。

特点：从宏观的现象看，是因物体直接接触，能量从高温部分传递到低温部分，中间没有明显的物质迁移。

从微观角度分析物体的导热机理：

气体：气体分子不规则运动时相互碰撞的结果。

导电固体：自由电子不规则运动相互碰撞的结果，自由电子的运动对其导热起主导作用。

非导电固体：通过晶格结构振动所产生的弹性波来实现热量传递，即院子、分子在其平衡位置振动。

液体：第一种观点类似于气体，只是复杂些，因液体分子的间距较近，分子间的作用力对碰撞的影响比气体大；第二种观点类似于非导电固体，主要依靠弹性波（晶格的振动，原子、分子在其平衡位置附近的振动产生的）的作用。

热流量：单位时间传递的热量称为热流量，用Ф表示，单位为W。

3

热流密度：单位时间通过单位面积的热流量称为热流密度，用q表示，单位为W/m2。

2、热对流

热对流：是指由于流体的宏观运动使物体不同的流体相对位移而产生的热量传递现象。

特点：只能发生在流体中；必然伴随有微观粒子热运动产生的导热。

对流换热：流体与固体表面之间的热量传递。

3、热辐射

辐射：是指物体受到某种因素的激发而向外发射辐射能的现象。

热辐射：由于物体内部微观粒子的热运动（或者说由于物体自身的温度）而使物体向外发射辐射能的现象。

辐射换热：当物体之间存在温差时，以热辐射的方式进行能量交换的结果使高温物体失去热量，低温物体获得热量，这种热量传递称为辐射换热。

4、传热过程简介

传热过程：热量由壁面一侧的流体通过壁面传到另一侧流体中去的过程称传热过程。

（二）本章难点及学习方法指导

本章对热量传递的三种基本方式及传热过程的基础知识做了简单的介绍，相对来说无太大的难度。

三、典型例题分析

4

四、思考题、习题及习题解答

（一）思考题、习题

1－7,1-13,1-24,1-32,

（二）习题解答（只解答难题）

（略）

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第二章导热基本定律及稳态导热

一、本章的核心、重点及前后联系

（一）本章的核心

1、掌握导热的基本概念及导热基本定律；

2、了解导热系数的影响因素；

3、掌握平壁、圆筒壁稳态导热的求解方法。

4、了解等截面直肋稳态导热时，在端部绝热的边界条件下肋片内温度场及肋片散热量的推导；

5、掌握等截面直肋散热量的计算及矩形、三角形等非等截面肋片的求解方法；

（二）本章重点

1、导热的基本概念。

2、平壁、圆筒壁稳态导热的求解方法。

3、等截面直肋稳态导热的理论推导过程。

4、实际应用中肋片散热量的求解方法。

（三）本章前后联系

对第一章中导热问题进行了具体深入的分析

二、本章的基本概念、难点及学习方法指导

（一）本章的基本概念

1、温度场：温度场是指在各个时刻物体内各点温度分布的总称。

2、等温面与等温线：在同一时刻，温度场中温度相同的点所连成的线或面称为等温线或等温面。

3、温度梯度：在温度场中，温度沿某一方向的变化在数学上可以用该方向上的温度变化率（即偏导数）来表示。

4、导热基本定律：

5、热导率：热导率是物质的重要热物性参数，表示该物质导热能力的大小。

6、肋效率：肋片的实际散热量Φ与假设整个肋片都具有肋基温度时的理想散热量

Φ0之比

6

7

（二）本章难点及学习方法指导

1、理解和掌握导热的基本定律——傅立叶定律；

2、多层平壁、圆筒壁稳态导热的求解方法。

3、等截面直肋稳态导热的理论推导过程。

三、典型例题分析

例2－1 一锅炉墙采用密度为300kg/m 3的水泥珍珠岩制作，壁厚120m m δ=。已知内壁温度1500t =℃，外壁温度250t =℃，试求每平方米炉墙每小时的热损失。 解 为求平均导热系数λ，先算出材料的平均温度

50050

275

2

t +=

=℃

对密度为300 kg/m 3的水泥珍珠岩制品，从附录7查得

0.06510.000105W /m K

=0.0651+0.000105275=0.094W /m K

t λ=+⨯

代入公式12()q t t λδ

=

-得

120.094(50050)

()0.12

W q t t λδ

⨯-=

-=

2

＝352/m

讨论：对水泥珍珠岩这类在一定的温度范围内导热系数与温度成线性关系的材料，工厂提供的导热系数计算中t 都是指计算范围内的平均值，使用时要注意其最高的允许使用温度。

例2－2 为了减少热损失和保证安全工作条件，在外径为133mm 的蒸汽管道外覆盖保温层。蒸汽管外壁温度为400℃。按电厂安全操作规定，保温材料外侧温度不得超过50℃。如果采用水泥珍珠岩制品作保温材料，并把每米长管道的热损失/l Φ控制在465W/m 之下，问保温层厚度应为多少毫米？

解 为确定导热系数值，先算出保温材料的平均值

40050

2252

t +=

=℃