经典：热传导(通用版)
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流体有相变时的对流换热 1、沸腾换热：指工质通过气泡运动
带走热量，并使其冷却的一种传热方式
大容器饱和沸腾曲线 通过对水在一个大气压（1.013×105Pa） 下的大容器饱和沸腾换热过程的实验观 察，可以画出下图所示的曲线，称为饱 和沸腾曲线。曲线的横坐标为加热面的 过热度；纵坐标为热流密度。
24
第二节 对流换热
第二节 对流换热
概念 当温度不同的各部分流体之间产生
宏观的相对运动时，各部分流体因相互 掺混所引起的热量传递过程，称为热对 流。流动着的流体与其相接触的固体壁 面之间的热量传递过程称为对流换热。
14
第二节 对流换热
对流换热时，流体内部各部分流体 之间存在热对流，并同时伴随有热传导， 这是因为微观粒子的热运动总是存在的； 在靠近固体壁面处，因流体的黏性力作 用，紧贴壁面薄层流体的流速为零，该 薄层流体与壁面之间只能通过导热方式 进行热量交换。因此，对流换热是热对 流和热传导综合作用的结果。
17
第二节 对流换热
18
第二节 对流换热
▲对流换热的主要影响因素
1.流动的起因
h强制h自然
2.流体的流态
h紊流 h层流
Re wd wd
➢ 当Re<2320时为稳定层流； ➢ Re>10000时为旺盛紊流 ； ➢ 2320<Re<10000时则为流
态不 确定的过渡阶段。
19
第二节 对流换热
Q Sd tS tw 1 tw 2 tw 1 tw 2 tw 1 tw 2W
dx
S R
R (A ) 导热 A 时 面 导 C 积 W 热
q Q tw 1 tw 2 tw 1 tw 2 tw 1 tw 2W m 2
A
r
r单位面积m 上 2C导 W热
11
大平壁导热
4
第一节 导热
概念
当物体内部或相互接触的物体间存在温度 差时，热量从高温处传到低温处的过程称 为导热或热传导。
5
第一节 导热
气体的导热：通过其处于杂乱无章运动中的分子间的 碰撞，进行能量的交换而实现导热。
固体的导热：主要是通过材料晶格的热振动波以及自 由电子的迁移来实现的。
液体的导热：在液体介电质中，热量的转移是依靠弹 性波的作用。
在金属内部则依靠自由电子的运动，而对于非金 属则主要通过晶格的热振动波进行热量的传递。
6
第一节 导热
温度场（Temperature field） 某时刻空间所有各点温度分布的总称 温度场是时间和空间的函数，即：
tf(x,y,z,)
7
第一节 导热
如果物体内各点的温度在温度不随时间 而变，称为稳态温度场。
3.流体的物理性质
h(流体内部和流体 间与 导壁 热面 热)阻 、ch (单位体积流体能多 携能 带量 )更
h (有碍流体流动、热 不对 利流 )于
20
第二节 对流换热
⒋几何因素的影响
壁面几何形状、大小，流体与固体 热接触的相对位置等对对流换热的影响。
⒌流体有无相变
h相变h单相
21
第二节 对流换热
9
第一节 导热
傅立叶定律及热导率
傅立叶定律以微分形式给出了导热体内热流量与温 度梯度的关系来自百度文库即：
q dt
dx
式中 q——单位时间内通过导热体单位面积上的热量。
——比例系数，又称为热导率。
热导率的大小反映了物体导热能力 的大小，它的大小取决于物质的种类和 温度。
10
大平壁导热
导过平壁的热流量：
一般情况下传热过程均是这几种方式的综合结果。
3
什么是导热？
当物体内部或相互接触的物体间存在温度差时，热量从高温处 传到低温处的过程称为导热或热传导。
什么是对流换热？
流动着的流体与其相接触的固体壁面之间的热量传递过程称 为对流换热。
什么是辐射换热？
物体在向外发射热辐射的同时，又要接收周围物体投射到它 表面上的热辐射能，并将其转变为热能而吸收。通过热辐射方式 交换热量的过程称辐射换热。
若物体内的温度分布随时间变化，则为 非稳态温度场。
8
第一节 导热
在有温差存在的物体内，若将其温度 相同的点连接起来，则会形成一个等 温面。等温面可以是曲线、平面或封 闭的圆环面。等温面上各点的温度均 相等，只有穿过等温面时才会有温度 改变。将等温面法线方向上的温度变
dt
化率称为温度梯度，用 d x 表示。
多层平壁
QaS(twtf
)twtf 1
aS
Q
1
tw1 tw4
2 3
1S 2S 3S
Q=温差除以热阻之和
q
Q S
tw1 tw4
1 2 3
1 2 3
12
第一节 导热
导热量
Q t R
热阻→热流量
在导热分析计算中，热阻的概念 是很重要的。掌握了不同物体的导热 热阻，也就能计算这些物体的热流量。
13
对流换热量的计算 牛顿冷却公式：
QaS(tw
tf
)
tw
tf 1
aS
22
第二节 对流换热
对流换热量按牛顿冷却定律计算，但式 中的表面传热系数难以确定，要考虑到 诸多因素影响。表面传热系数的计算步 骤是，首先选择试验关联式；确定Nu准 则；根据Nu定义式，求解表面传热系数ą。
23
第二节 对流换热
第三章
热传递的基本原理
1
摘要
传热学是研究热能传递规律的学科。温差的存 在，必然会引起热量从高温物体向低温物体进 行传递。
火电厂的生产过程和传热过程联系密切。 热量传递的基本方式有导热、对流换热和辐射
换热。一般情况下传热过程均是这几种方式的 综合结果。
2
热量传递的基本方式
导热
对流换热
辐射换热
t twts 25
第二节 对流换热
2、 凝结换热 当蒸汽与低于其相应压力下的饱
和温度的壁面接触时，将发生凝结过程。 凝结时蒸汽释放出汽化潜热并传递给固 体壁称凝结换热过程。
分为膜状凝结、珠状凝结 液膜的导热热阻成为膜状凝结换热的主要阻力 不凝结气体——附加热阻（凝汽器设有抽气系统） 排除凝结液、减小液膜厚度——强化膜状凝结换热
15
第二节 对流换热
分类
强制对流换热 自然对流换热 与固体表面相接触流体的流动，如 果是在风机或泵等所提供的外力推动下 形成的，称为强制对流换热； 如果是由于流体内部各部分之间密 度不同所引起的，称自然对流换热。
16
第二节 对流换热
单相介质对流换热 相变对流换热
被壁面加热或冷却的流体未发生相 变，称为单相介质的对流换热；否则称 为有相变的对流换热，如蒸汽凝结或液 体沸腾等。
带走热量，并使其冷却的一种传热方式
大容器饱和沸腾曲线 通过对水在一个大气压（1.013×105Pa） 下的大容器饱和沸腾换热过程的实验观 察，可以画出下图所示的曲线，称为饱 和沸腾曲线。曲线的横坐标为加热面的 过热度；纵坐标为热流密度。
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第二节 对流换热
第二节 对流换热
概念 当温度不同的各部分流体之间产生
宏观的相对运动时，各部分流体因相互 掺混所引起的热量传递过程，称为热对 流。流动着的流体与其相接触的固体壁 面之间的热量传递过程称为对流换热。
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第二节 对流换热
对流换热时，流体内部各部分流体 之间存在热对流，并同时伴随有热传导， 这是因为微观粒子的热运动总是存在的； 在靠近固体壁面处，因流体的黏性力作 用，紧贴壁面薄层流体的流速为零，该 薄层流体与壁面之间只能通过导热方式 进行热量交换。因此，对流换热是热对 流和热传导综合作用的结果。
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第二节 对流换热
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第二节 对流换热
▲对流换热的主要影响因素
1.流动的起因
h强制h自然
2.流体的流态
h紊流 h层流
Re wd wd
➢ 当Re<2320时为稳定层流； ➢ Re>10000时为旺盛紊流 ； ➢ 2320<Re<10000时则为流
态不 确定的过渡阶段。
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第二节 对流换热
Q Sd tS tw 1 tw 2 tw 1 tw 2 tw 1 tw 2W
dx
S R
R (A ) 导热 A 时 面 导 C 积 W 热
q Q tw 1 tw 2 tw 1 tw 2 tw 1 tw 2W m 2
A
r
r单位面积m 上 2C导 W热
11
大平壁导热
4
第一节 导热
概念
当物体内部或相互接触的物体间存在温度 差时，热量从高温处传到低温处的过程称 为导热或热传导。
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第一节 导热
气体的导热：通过其处于杂乱无章运动中的分子间的 碰撞，进行能量的交换而实现导热。
固体的导热：主要是通过材料晶格的热振动波以及自 由电子的迁移来实现的。
液体的导热：在液体介电质中，热量的转移是依靠弹 性波的作用。
在金属内部则依靠自由电子的运动，而对于非金 属则主要通过晶格的热振动波进行热量的传递。
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第一节 导热
温度场（Temperature field） 某时刻空间所有各点温度分布的总称 温度场是时间和空间的函数，即：
tf(x,y,z,)
7
第一节 导热
如果物体内各点的温度在温度不随时间 而变，称为稳态温度场。
3.流体的物理性质
h(流体内部和流体 间与 导壁 热面 热)阻 、ch (单位体积流体能多 携能 带量 )更
h (有碍流体流动、热 不对 利流 )于
20
第二节 对流换热
⒋几何因素的影响
壁面几何形状、大小，流体与固体 热接触的相对位置等对对流换热的影响。
⒌流体有无相变
h相变h单相
21
第二节 对流换热
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第一节 导热
傅立叶定律及热导率
傅立叶定律以微分形式给出了导热体内热流量与温 度梯度的关系来自百度文库即：
q dt
dx
式中 q——单位时间内通过导热体单位面积上的热量。
——比例系数，又称为热导率。
热导率的大小反映了物体导热能力 的大小，它的大小取决于物质的种类和 温度。
10
大平壁导热
导过平壁的热流量：
一般情况下传热过程均是这几种方式的综合结果。
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什么是导热？
当物体内部或相互接触的物体间存在温度差时，热量从高温处 传到低温处的过程称为导热或热传导。
什么是对流换热？
流动着的流体与其相接触的固体壁面之间的热量传递过程称 为对流换热。
什么是辐射换热？
物体在向外发射热辐射的同时，又要接收周围物体投射到它 表面上的热辐射能，并将其转变为热能而吸收。通过热辐射方式 交换热量的过程称辐射换热。
若物体内的温度分布随时间变化，则为 非稳态温度场。
8
第一节 导热
在有温差存在的物体内，若将其温度 相同的点连接起来，则会形成一个等 温面。等温面可以是曲线、平面或封 闭的圆环面。等温面上各点的温度均 相等，只有穿过等温面时才会有温度 改变。将等温面法线方向上的温度变
dt
化率称为温度梯度，用 d x 表示。
多层平壁
QaS(twtf
)twtf 1
aS
Q
1
tw1 tw4
2 3
1S 2S 3S
Q=温差除以热阻之和
q
Q S
tw1 tw4
1 2 3
1 2 3
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第一节 导热
导热量
Q t R
热阻→热流量
在导热分析计算中，热阻的概念 是很重要的。掌握了不同物体的导热 热阻，也就能计算这些物体的热流量。
13
对流换热量的计算 牛顿冷却公式：
QaS(tw
tf
)
tw
tf 1
aS
22
第二节 对流换热
对流换热量按牛顿冷却定律计算，但式 中的表面传热系数难以确定，要考虑到 诸多因素影响。表面传热系数的计算步 骤是，首先选择试验关联式；确定Nu准 则；根据Nu定义式，求解表面传热系数ą。
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第二节 对流换热
第三章
热传递的基本原理
1
摘要
传热学是研究热能传递规律的学科。温差的存 在，必然会引起热量从高温物体向低温物体进 行传递。
火电厂的生产过程和传热过程联系密切。 热量传递的基本方式有导热、对流换热和辐射
换热。一般情况下传热过程均是这几种方式的 综合结果。
2
热量传递的基本方式
导热
对流换热
辐射换热
t twts 25
第二节 对流换热
2、 凝结换热 当蒸汽与低于其相应压力下的饱
和温度的壁面接触时，将发生凝结过程。 凝结时蒸汽释放出汽化潜热并传递给固 体壁称凝结换热过程。
分为膜状凝结、珠状凝结 液膜的导热热阻成为膜状凝结换热的主要阻力 不凝结气体——附加热阻（凝汽器设有抽气系统） 排除凝结液、减小液膜厚度——强化膜状凝结换热
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第二节 对流换热
分类
强制对流换热 自然对流换热 与固体表面相接触流体的流动，如 果是在风机或泵等所提供的外力推动下 形成的，称为强制对流换热； 如果是由于流体内部各部分之间密 度不同所引起的，称自然对流换热。
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第二节 对流换热
单相介质对流换热 相变对流换热
被壁面加热或冷却的流体未发生相 变，称为单相介质的对流换热；否则称 为有相变的对流换热，如蒸汽凝结或液 体沸腾等。