传热学知识总结.ppt

传热学考试安排 考试时间 2012年1月8日晚上 7 00 9 00考试地点 储运09级1 3班 东廊102储运09级4 6班 东廊103题目类型 大约 简答分析题 40 计算题 60 注意事项 带学生证 计算器 切记 答疑 南堂一层答疑室 7号下午 8号上午及下午 我的联系方式 ayliu东营黄岛 156438797 QQ 储运09级传热学总结 总的要求 通过本课程的学习 应达到以下基本要求 掌握热量传递的三种方式 导热 对流传热和辐射传热 的有关基本概念和基本定律 能利用所学传热学的基本原理和基本知识 对工程上一些典型的传热问题和现象进行分析 建立合适的数学模型 并进行正确求解 计算题做题思路概述 计算题一般包括有关三种单一热量传递方式的题型及同时存在几种传热方式的综合题型 单一热量传递方式的题型按照我们课堂要求的思路和步骤进行求解综合题型一般需要通过对研究对象进行能量平衡分析 利用热力学第一定律建立不同传热方式传热量之间的联系 然后再进行求解 分析解法求解导热问题一般思路 一 确定导热问题的类型二 建立导热问题数学描述 微分方程及定解条件 三 求解数学描述得到导热体内温度分布四 计算要求位置处的导热量 分析解法求解导热问题一般思路 一 确定导热问题的类型1 导热问题的类型 从5方面来确定 坐标系类型及维数 是否稳态 是否常物性 有无内热源 边界条件类型 2 大于一维的稳态 形状因子法 和非稳态导热问题 乘积解法 了解即可3 一维非稳态问题 了解其求解过程 当Fo大于0 2时会用图解法 对半无限大物体会用分析解结果分析问题即可4 需要熟练掌握的是一维稳态问题和0维非稳态问题的分析解法 集总参数法 5 需要掌握的一维稳态导热问题类型 5种 包括各种边界条件 常物性无内热源问题 常物性有内热源问题 变物性无内热源问题 几何形状不是一维的一维稳态导热 边界条件多于两个的一维稳态导热问题 肋片 会建立其数学描述 了解其求解过程 会用结果分析问题 分析解法求解导热问题一般思路 二 建立导热问题的数学描述 微分方程及定解条件 1 前述5种一维稳态问题中 常物性无内热源时 第一类边条可直接应用热阻概念求解 第二类和第三类边条时可用热阻串并联来求解 常物性有内热源时 数学描述可从导热微分方程简化得到 变物性无内热源问题 几何形状不是一维的一维稳态导热 应会直接从傅里叶定律和能量守恒推导得出数学描述并会求解 边界条件多于两个的一维稳态导热问题 肋片 要求会建立数学描述 但不要求求解 也不用记最后结果 2 0维非稳态导热问题中 书中的无内热源 第三类边界条件情况可直接用书中结果 其它情况 有内热源和其它类型边界条件 需会自己根据能量守恒来推导数学描述三 求解数学描述得到导热体内温度分布四 计算要求位置处的导热量 第2章稳态热传导 2 1了解导热机理 掌握温度场 等温面 温度梯度和热流密度等基本概念 掌握傅里叶导热定律的数学表达式 物理含义以及使用范围 掌握导热系数及热扩散率的定义式和所代表的物理意义 掌握影响材料导热系数的因素 并记住一些重要材料导热系数量级 纯铜 碳钢 干空气 水及保温材料等 2 2理解导热微分方程式的推导过程 记住直角坐标系和柱坐标系下的常物性导热微分方程一般形式 掌握定解条件的主要内容 三种常见边界条件类型的数学形式并知道它们之间的区别和联系 2 3记住常物性无内热源大平壁和圆筒壁导热热阻 温度分布和导热量公式 掌握利用傅里叶定律和能量守恒定性分析稳态导热情况下导热体内温度分布规律的方法 掌握热阻串并联方法的应用及其应用条件 掌握利用热力学第一定律和傅里叶定律得出一些特殊的一维导热问题温度控制方程的方法 3种情况 会根据肋片知识分析流体的温度计测温误差产生原因 计算要求 常物性无内热源问题 常物性有内热源问题 变物性无内热源问题 几何形状不是一维的一维稳态导热 边界条件多于两个的一维稳态导热问题 会对多层平壁和圆筒壁采用热阻串并联方法进行求解 会分析变物性无内热源问题及几何形状不是一维的一维稳态导热问题的温度分布 理解肋片稳态导热的求解方法 并会利用结果对一些工程问题进行计算和分析 第3章非稳态热传导 掌握非稳态导热过程温度分布的一般特点 掌握集总参数法的适用条件 掌握集总参数法求解问题的步骤 熟记Bi数和Fo的公式及物理含义 熟记时间常数公式及其含义 了解一维非稳态导热问题的分析解 会用线图法来进行有关计算 正规状况阶段 理解半无限大物体非稳态导热的数学描述 会用结果分析一些问题 记住吸热系数及其物理含义 了解乘积解方法计算要求 熟练掌握利用集总参数法来求解各种0维非稳态导热问题 对满足书中公式应用条件 无内热源 第三类边界条件 的问题 可以直接代入公式求解 否则 应根据能量守恒直接推导方程并求解 会用诺模图计算一维非稳态导热 会用半无限大物体非稳态导热结果分析问题 第4章热传导问题的数值解法 掌握采用数值方法求解导热问题的基本步骤 6个步骤 熟练掌握应用热平衡法建立内部节点和边界节点的温度场离散方程 了解泰勒级数法建立温度场离散方程的原理 了解代数方程组的求解方法 了解非稳态导热问题的数值解法 前面四章的内容要求 如有与林老师要求冲突的地方 以林老师要求为准 第5章对流传热的理论基础 掌握对流传热的机理 分类及研究方法 熟记空气和水在不同对流传热情况下的表面传热系数量级 掌握理论方法求解对流传热问题表面传热系数的思路 熟记对流传热微分方程式 理解流体外掠平板层流对流传热问题的数学描述 了解推导的根据 所采用的假设 方程推导的思路以及方程各项的意义 最好记住边界层内的对流传热数学描述 掌握边界层的定义 厚度规定 特点以及意义 掌握边界层厚度与局部表面传热系数之间的关系 熟记重要特征数的组成 物理意义及应用目的 第6章单相对流传热的实验关联式 掌握相似方法在试验研究中的作用 三条 理解相似原理的主要内容 三条定理 理解如何利用相似方法进行对流传热的试验研究 掌握应用特征数关联式时的注意事项 三大特征量的一般选取方法 公式的特征数和管长范围等 掌握管内流动流态的判据准则 掌握入口段与充分发展段概念及其流动和传热的特点 掌握均匀热流和均匀壁温条件下管内强迫对流传热壁面与流体平均温差的确定方法 熟练应用管内强迫对流传热特征数关联式 湍流及层流 进行对流传热计算 掌握对湍流公式三种情况进行修正的原因以及修正后h的变化趋势 会根据对流传热公式分析对流传热系数的影响因素并掌握强化管内强迫对流传热的措施 掌握流体横掠单管时的边界层特点以及hx的变化规律 会计算流体横掠单管时的对流传热量 掌握顺排和叉排管束的对流传热特点 熟悉流体横掠管束时影响h的因素 掌握为何要对管排数较少时进行修正及修正趋势 会应用茹卡乌斯卡斯公式进行管束的对流传热计算 掌握大空间自然对流传热边界层的形成原因以及竖壁情况下边界层内流体速度与温度分布的特点 掌握根据边界层的厚度分析局部对流传热系数的方法 理解自然对流传热过程的数学描述及与强制对流传热的不同 熟记Gr数 熟练掌握恒壁温条件下几种常用情况大空间自然对流传热公式的应用 会根据特征数关联式定性分析有关因素对自然对流传热系数的影响 理解混合对流现象及其对总对流传热效果的影响方向 计算要求 熟练掌握利用管内强迫对流传热公式 层流及湍流 和大空间自然对流传热公式 各种情况 进行有关对流传热问题计算的方法 掌握流体横掠单管及管束对流传热的计算方法 第7章相变对流传热 掌握膜状凝结与珠状凝结的特点 了解层流膜状凝结过程分析解的有关假设和推导过程 会用竖壁及水平圆管的h公式进行有关计算 会根据公式分析有关因素对h的影响方向 掌握竖圆管与水平圆管的层流膜状凝结h的比较 掌握膜状凝结的主要影响因素 主要是不凝结气体 管子排数及蒸汽流速的影响 掌握膜状凝结的强化原则和有关技术 第8章热辐射基本定律和辐射特性 掌握有关基本概念特别是发射率与光谱发射率 投入辐射和有效辐射 黑体 灰体等 掌握黑体模型的构造方法 理解黑体辐射的普朗克定律 掌握黑体辐射的特点 熟记斯蒂芬 玻尔玆曼定律和维恩位移定律 熟记基尔霍夫定律 掌握实际物体辐射和吸收的特点并能解释一些现象 掌握灰体辐射和吸收的特点 掌握表面在什么情况下可看成灰体 第9章辐射传热的计算 记住角系数的定义及其在什么条件下可以看成是纯几何因素 掌握角系数的三个重要特性 会用定义法 代数分析法及线图法确定表面之间的角系数 理解两灰体表面封闭系统辐射传热量计算公式的推导过程 熟记表面和空间辐射热阻的计算公式 熟练掌握根据辐射传热网络法来分析和计算灰体表面之间辐射传热的方法 掌握削弱辐射传热的原则 掌握遮热板的作用与遮热原理分析 计算要求 熟练掌握两灰体表面封闭系统的辐射传热计算 熟练掌握加遮热板 罩 后表面之间辐射传热的计算 习题9 38会做 掌握三灰体表面系统辐射传热计算方法 特别是有一面为黑体和重辐射面的情况 熟练掌握热电偶测温误差的计算和分析方法 第10章传热过程分析与换热器热计算 掌握通过平壁和圆筒壁传热过程的传热量及传热系数计算 掌握如何有效进行传热过程的强化 会分析顺流和逆流换热器内冷热流体温度分布的规律 掌握换热器内冷热流体换热平均温差的计算方法 熟记换热器热力计算的三个基本方程式 熟练掌握采用平均温差法进行换热器设计的方法和步骤 记住效能和传热单元数的定义和意义 了解传热单元数法用于校核计算的步骤和优点 计算要求 熟练掌握传热过程传热量和壁面温度的计算方法 熟练掌握换热器内冷热流体对数平均温差的计算方法 熟练掌握换热器设计的平均温差法计算方法 掌握综合类型传热问题的求解方法 第8章作业讲解 8 4计算黑体辐射力 光谱辐射力和最大光谱辐射力的波长8 8计算2900K黑体辐射中可见光的份额 所给面积和电功率在计算中用不到 10 8 16把太阳表面看作5800K的黑体 查黑体辐射函数表得0 1 4微米波长的能量份额为0 86076 大于1 4微米波长的能量份额为0 139124 表面对0 1 4微米波长的太阳投入辐射吸收比为0 9 表面对大于1 4微米波长的太阳投入辐射吸收比为0 2 故得表面吸收的投入辐射为642W m2 总吸收比为0 8025 8 21第一列的两个表面可以看作灰体处理 首先 根据基尔霍夫定律 光谱吸收比等于光谱发射率对于任意表面均成立 故表面的光谱发射率与波长的关系也知道了 根据这两个规律 可知这两个表面对短波太阳辐射的吸收比与自身发射长波辐射发射率相等 故它们在与太阳进行辐射传热时可看作灰体 8 23 光谱投入辐射与波长关系 1 单位面积表面吸收的投入辐射为 2 根据基尔霍夫定律 光谱吸收比与光谱反射比相等对任意表面均成立 故得表面发射率为 单位面积表面发射辐射