建筑设备工程培训教材.pptx
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• 自然界中的物体都在不停的向空间发出热辐射， 同时又不断的吸收其他物体发出的辐射热，不 仅高温物体向低温物体辐射热能，而且低温物 体向高温物体辐射热能。
（3）
流体被冷却时：
q h(t f t w )
（4）
式中，tw及 t f分别为壁面温度和流体温度，
℃。
❖如果把温差（亦称温压）记为 ，t 并约定永远取
正值，则牛顿冷却公式可表示为
q ht
（5）
Aht （6）
其中 h —比例系数（表面传热系数）
单位 W/ m2 K 。
表面传热系数（对流换热系数）
成的。
3) 根据流动状态分为：层流和湍流。
3、对流换热的特点 ❖ 必须有流体的宏观运动，必须有温差； ❖ 对流换热既有对流，也有导热；对流换热不是基
本的热量传递方式。 ❖ 流体与壁面必须直接接触； ❖ 没有热量形式之间的转化。
4 、对流换热的基本规律 < 牛顿冷却公式 >
流体被加热时：
q h(t w t f )
/m
1、热辐射定义
热辐射:由热运动产生的，以电磁波形式传递能量的现象
辐射换热：辐射与吸收过程的综合作用造成了以辐射方式进行
的物体间的热量传递称辐射换热。
2、特点
➢ 所有温度大于0K的物体都具有发射热辐射的能力，温度越高，
发射热辐射的能力就越强； ➢伴随着能量形式的转换
发射：内热能 吸收：辐射能
辐射能 内热能
4.1.3、热辐射（thermal radiation）
辐射：物体向外发射电磁波的过程
波长，μm
电磁波的数学描述：c =λ×ν
频率，s-1
电磁波传播速率，m/s，真空中：c=3×108m/s
0.1 μm 热辐射 100 μm
射线
紫外线
X射线
可 见
光
红外线
无线电波
0
10-5 10-4 10-3 10-2 10-1 1 10 102 103 104 105
q dt
A dx
（2）
• 4 ）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。
4.1.2、热对流（ thermal convection）
h Φ ( A(tw t )) W (m2 C)
—— 当流体与壁面温度相差1度时、每单位壁面 面积上、单位时间内所传递的热量
•h是表征对流换热过程强弱的物理量
表面传热系数h的影响因素
❖ 1、流体的物性（导热率、粘度、密度、比热容等） ❖ 2、流体流动的形态（层流、湍流） ❖ 3、流动的成因（自然对流、受迫对流） ❖ 4、物体表面的形状、尺寸 ❖ 5、换热时流体有无相变（凝结、沸腾）
2.辐射换热的特点 ➢不需要物体直接接触。可以在真空中传递，而且 在真空中辐射能的传递最有效。 ➢在辐射换热过程中，不仅有能量的转换，而且伴 随有能量形式的转化。 辐射时：辐射体内热能→辐射能； 吸收时，辐射能→受射体内热能。 ➢只要温度大于零就有能量辐射。 ➢物体的辐射能力与其温度性质有关。这是热辐射 区别于导热，对流的基本特点。
➢可以不借助中间媒介，可在真空中传播
高温
低温
➢ 物体间以热辐射进行热量传递是双向的 物体
物体
生活中的例子： a 当你靠近火的时候，会感到面向火的一面比背面热； b 冬天的夜晚，呆在有窗帘的屋子内会感到比没有窗帘时 要舒服； c 太阳能传递到地面； d 冬天，蔬菜大棚内的空气温度在0℃以上，但地面却可能 结冰。
1 、概念 定义：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导热。
如：固体与固体之间及固体内部的热量传递。
导热微观机理： （ 1 ）气体中：气体分子 不规则热运动时相互碰撞 的结果。 （ 2 ）导电固体中：自由电子的运动。 （ 3 ）非导电固体中：晶格结构振动。
1、定义
热对流:是指由于流体的宏观运动，从而使流体各部 分之间发生相对位移，冷热流体相互掺混所引起的 热量传递过程。 注意：对流仅发生在流体中，对流的同时必伴随 有导热现象。
对流换热：流体流过一个物体表面时的热量传递过程， 称为对流换热。
对流换热：流体流过一个物体表面时的热量传递 过程，称为对流换热。
2 、对流换热的分类
1）根据对流换热时是否发生相变分 ➢无相变的对流换热 ➢有相变的对流换热 沸腾换热：液体在热表面上沸腾的对流换热。 凝结换热：蒸汽在冷表面上凝结的对流换热。
2）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
建筑设备工程
目录
项目一、流体力学基础及室内给排水 项目二、传热基础知识及供暖及燃气供应 项目三、建筑通风，防火排烟及空气调节 项目四、配电设备及室内照明 项目五、火灾自动报警系统
项目六、安全用电及建筑防雷 项目七、常见弱电系统
4.1 传热基础知识
热能传递的基本方式：
导热（热传导）、对流、热辐射
4.1.1、导热（热传导）
根据傅里叶定律，单位时间内通过该层的导热热量 与当地的温度变化率及平板面积A成正比，即
A dt （1）
dx
式中 是比例系数，称为
热导率，又称导热系数，
负号表示热量传递的方向 与温度升高的方向相反。
A dt
2 ）热流量
dx
单位时间内通过某一给定面积的热量称为热流量，
记为 ，单位 w。
3 ）热流密度（面积热流量） 单位时间内通过单位面积的热量称为热流密度， 记为 q ，单位 w/ ㎡。 当物体的温度仅在 x 方向发生变化时，按傅立叶 定律，热流密度的表达式为:
（ 4 ）液体中：兼有气体和固体导热的机理。
2、导热的特点
❖ 必须有温差 ❖ 物体直接接触 ❖ 依靠分子、原子及自由电子等微观粒子热运动
而传递热量；不发生宏观的相对位移 ❖ 没有能量形式之间的转化
3、导热的基本规律
❖1 ）傅立叶定律 ❖ 1822 年，法国物理学家
如图 1-1 所示的两个表面分 别维持均匀恒定温度的平板， 是个一维导热问题。 考察x方向上任意一个厚度为 dx的微元层
• 自然界中的物体都在不停的向空间发出热辐射， 同时又不断的吸收其他物体发出的辐射热，不 仅高温物体向低温物体辐射热能，而且低温物 体向高温物体辐射热能。
（3）
流体被冷却时：
q h(t f t w )
（4）
式中，tw及 t f分别为壁面温度和流体温度，
℃。
❖如果把温差（亦称温压）记为 ，t 并约定永远取
正值，则牛顿冷却公式可表示为
q ht
（5）
Aht （6）
其中 h —比例系数（表面传热系数）
单位 W/ m2 K 。
表面传热系数（对流换热系数）
成的。
3) 根据流动状态分为：层流和湍流。
3、对流换热的特点 ❖ 必须有流体的宏观运动，必须有温差； ❖ 对流换热既有对流，也有导热；对流换热不是基
本的热量传递方式。 ❖ 流体与壁面必须直接接触； ❖ 没有热量形式之间的转化。
4 、对流换热的基本规律 < 牛顿冷却公式 >
流体被加热时：
q h(t w t f )
/m
1、热辐射定义
热辐射:由热运动产生的，以电磁波形式传递能量的现象
辐射换热：辐射与吸收过程的综合作用造成了以辐射方式进行
的物体间的热量传递称辐射换热。
2、特点
➢ 所有温度大于0K的物体都具有发射热辐射的能力，温度越高，
发射热辐射的能力就越强； ➢伴随着能量形式的转换
发射：内热能 吸收：辐射能
辐射能 内热能
4.1.3、热辐射（thermal radiation）
辐射：物体向外发射电磁波的过程
波长，μm
电磁波的数学描述：c =λ×ν
频率，s-1
电磁波传播速率，m/s，真空中：c=3×108m/s
0.1 μm 热辐射 100 μm
射线
紫外线
X射线
可 见
光
红外线
无线电波
0
10-5 10-4 10-3 10-2 10-1 1 10 102 103 104 105
q dt
A dx
（2）
• 4 ）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。
4.1.2、热对流（ thermal convection）
h Φ ( A(tw t )) W (m2 C)
—— 当流体与壁面温度相差1度时、每单位壁面 面积上、单位时间内所传递的热量
•h是表征对流换热过程强弱的物理量
表面传热系数h的影响因素
❖ 1、流体的物性（导热率、粘度、密度、比热容等） ❖ 2、流体流动的形态（层流、湍流） ❖ 3、流动的成因（自然对流、受迫对流） ❖ 4、物体表面的形状、尺寸 ❖ 5、换热时流体有无相变（凝结、沸腾）
2.辐射换热的特点 ➢不需要物体直接接触。可以在真空中传递，而且 在真空中辐射能的传递最有效。 ➢在辐射换热过程中，不仅有能量的转换，而且伴 随有能量形式的转化。 辐射时：辐射体内热能→辐射能； 吸收时，辐射能→受射体内热能。 ➢只要温度大于零就有能量辐射。 ➢物体的辐射能力与其温度性质有关。这是热辐射 区别于导热，对流的基本特点。
➢可以不借助中间媒介，可在真空中传播
高温
低温
➢ 物体间以热辐射进行热量传递是双向的 物体
物体
生活中的例子： a 当你靠近火的时候，会感到面向火的一面比背面热； b 冬天的夜晚，呆在有窗帘的屋子内会感到比没有窗帘时 要舒服； c 太阳能传递到地面； d 冬天，蔬菜大棚内的空气温度在0℃以上，但地面却可能 结冰。
1 、概念 定义：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导热。
如：固体与固体之间及固体内部的热量传递。
导热微观机理： （ 1 ）气体中：气体分子 不规则热运动时相互碰撞 的结果。 （ 2 ）导电固体中：自由电子的运动。 （ 3 ）非导电固体中：晶格结构振动。
1、定义
热对流:是指由于流体的宏观运动，从而使流体各部 分之间发生相对位移，冷热流体相互掺混所引起的 热量传递过程。 注意：对流仅发生在流体中，对流的同时必伴随 有导热现象。
对流换热：流体流过一个物体表面时的热量传递过程， 称为对流换热。
对流换热：流体流过一个物体表面时的热量传递 过程，称为对流换热。
2 、对流换热的分类
1）根据对流换热时是否发生相变分 ➢无相变的对流换热 ➢有相变的对流换热 沸腾换热：液体在热表面上沸腾的对流换热。 凝结换热：蒸汽在冷表面上凝结的对流换热。
2）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
建筑设备工程
目录
项目一、流体力学基础及室内给排水 项目二、传热基础知识及供暖及燃气供应 项目三、建筑通风，防火排烟及空气调节 项目四、配电设备及室内照明 项目五、火灾自动报警系统
项目六、安全用电及建筑防雷 项目七、常见弱电系统
4.1 传热基础知识
热能传递的基本方式：
导热（热传导）、对流、热辐射
4.1.1、导热（热传导）
根据傅里叶定律，单位时间内通过该层的导热热量 与当地的温度变化率及平板面积A成正比，即
A dt （1）
dx
式中 是比例系数，称为
热导率，又称导热系数，
负号表示热量传递的方向 与温度升高的方向相反。
A dt
2 ）热流量
dx
单位时间内通过某一给定面积的热量称为热流量，
记为 ，单位 w。
3 ）热流密度（面积热流量） 单位时间内通过单位面积的热量称为热流密度， 记为 q ，单位 w/ ㎡。 当物体的温度仅在 x 方向发生变化时，按傅立叶 定律，热流密度的表达式为:
（ 4 ）液体中：兼有气体和固体导热的机理。
2、导热的特点
❖ 必须有温差 ❖ 物体直接接触 ❖ 依靠分子、原子及自由电子等微观粒子热运动
而传递热量；不发生宏观的相对位移 ❖ 没有能量形式之间的转化
3、导热的基本规律
❖1 ）傅立叶定律 ❖ 1822 年，法国物理学家
如图 1-1 所示的两个表面分 别维持均匀恒定温度的平板， 是个一维导热问题。 考察x方向上任意一个厚度为 dx的微元层